Jak zbudować prosty termostat do wentylatora: załączanie przy 50°C, wyłączanie przy 30°C

Witam

Od razu zaznaczam, że jestem zupełnie zielony jeśli chodzi o jakieś układy scalone i bardziej skomplikowane układy elektryczne.

Przejdę do tematu.
Chciałbym zrobić termostat nie do grzałki, ale do wentylatora.
Zasada działania jest prosta:
- Temperatura 50*C, wentylator załącza się
- Temperatura 30*C, wentylator wyłącza się
- i tak w kółko

Do głowy mi wpadł jedynie pomysł z termostatem bimetalicznym, ale histereza wynosi głównie 10*C +/-5C, więc są spore rozrzuty.

Dlatego proszę Was o pomoc.
Będę bardzo wdzięczny.
Zależy mi na prostocie o ile to możliwe

Pytanie podstawowe brzmi- czy chcesz kupić czy zrobić?
Jeżeli niewiele miałeś z elektroniką do czynienia to lepiej kupić- wyjdzie szybciej i taniej. Jeżeli natomiast chcesz się czegoś nauczyć i walor edukacyjny jest dla Ciebie najważniejszy to drugie podejście do problemu jest jak najbardziej słuszne.
Jeżeli stanie na drugiej opcji tj. własnej konstrukcji, to metod jest co najmniej kilka- możesz pójść w układy analogowe (czyli jakiś komparator z histerezą) lub jego mikroprocesorowy odpowiednik czyli rozpocząć przygodę z programowaniem.
W jednej i drugiej opcji na początek polecam przeczytać jakąś książkę która wprowadzi w pojęcia z zakresu elektrotechniki i elektroniki. Bez tego jakikolwiek start może być co najmniej ciężki a podsyłanie "schemacików" niewiele wniesie. Tak to już jest, że by pisać wiersze czy nawet proste opowiadania trzeba nauczyć się literek.

To zerowe doświadczenie dotyczy programowania układów.
Natomiast ogólnie z elektroniki znam podstawy.
Wiem jak działa prąd, napięcie, oporniki itp. Nie raz lutownicę w ręku trzymałem
A problem dotyczy bardziej skomplikowanych układów.

To chłodzenie wentylatora ma właśnie być do oświetlenia LED, które będą podłączone do radiatorów, ale temperatura i tak może osiągać granice 60*C, a zależy mi by właśnie utrzymać te 40*C.
Do tego jest okazja, by trochę popraktykować właśnie elektroniki.

Przedstawiam dla zapoznania się 2 schematy, co pozwala regulować zasięgi temperatury włączenia i wylaczenia wentylatora

Można spróbować np. na układzie 555 wg
https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2946182.html
poz. 6

@aksakal
Niestety muszę Ci wierzyć na słowo, bo te schematy dużo mi nie mówią, nie wiem jak regulowane byłyby zasięgi temperatury. Jednak schematy wydają się być bardzo proste, ale prosiłbym o jakiś opis do ich.

@mikstu2
Tutaj chyba Rys. 3 z poz. 6 byłby tym czego szukam.
Ale tak jak powyżej, nie wiedziałbym czym ustawiać ten zakres temperatur. Do tego histereza ok 5*C to chyba trochę za wysoka jest.

przemx23 napisał:

- Temperatura 50*C, wentylator załącza się
- Temperatura 30*C, wentylator wyłącza się
- i tak w kółko

Nie zabardzo Cię rozumiem... Wg mnie: 50°C-30°C - jest to histereza 20°C !?.

Nie wiem co wentylator będzie chłodził i na jakiej średniej temperaturze Ci zależy.
Mogę się tylko domyślać, że chodzi Ci o średnią temperaturę 40°C, a więc przerzuty powyżej i poniżej nie powinny być zbyt wielkie (proponujesz ±10°C... - chyba trochę za dużo), dlatego wybierz jakiś termostat na 40°C i nie martw się zbytnio histerezą.

Można by było zrobić termostat z następujących elementów: LM334 (albo LM335, ale to inny układ), TL431, tranzystor PNP, kilka oporników.

Z LM334 i opornika można zrobić czujnik temperatury dający prąd proporcjonalny do temperatury w °K (od opornika zależy współczynnik proporcjonalności). Ten czujnik włącza się między +zasilania, a wejście REF TL431. TL431 działa jak tranzystor NPN o dużym wzmocnieniu i napięciu baza-emiter 2,5V - REF to jego "baza", "kolektor" nazywa się katodą, a "emiter" anodą (nazwy katoda i anoda pasują do zastosowania TL431 w roli diody Zenera). Między REF i anodę ("bazę" i "emiter") podłącza się opornik, anodę łączy się z -zasilania, katodę ("kolektor") do bazy tranzystora PNP, między bazę i emiter opornik 470Ω, emiter do +zasilania, między kolektor, a -zasilania wentylator, i już masz jakiś działający układ. Opornik między REF i anodą TL431 trzeba dobrać tak, by było na nim 2,5V przy takiej temperaturze, w jakiej wentylator ma się włączyć.

Wersja z LM335: on działa jak dioda o napięciu przewodzenia proporcjonalnym do temperatury w °K (współczynnik proporcjonalności jest około 10mV/°K, można go wyregulować dodatkowym potencjometrem, ale w tym przypadku jest to zbędne); trzeba podłączyć LM335 "katodą" do -zasilania, a "anodą" do opornika połączonego (drugim końcem) z +zasilania - wtedy uzyskasz czujnik dający napięcie zależne od temperatury. Do tego napięcia trzeba podłączyć dzielnik z dwóch oporników dobranych tak, aby przy temperaturze odpowiedniej do włączenia wentylatora wyszło z niego 2,5V względem -zasilania i do tego dzielnika podłączyć wejście REF TL431, dalszy ciąg jak z LM334.

Oporność "widziana" przez wejście REF TL431 powinna być mniejsza, niż 10kΩ (przy większej pogarsza się dokładność; dla LM334 opornik między REF i anodą TL431 może być np. 8k2, a prąd LM334 300uA; dla LM335 i temperatury włączania 40°C dzielnik mógłby być z oporników 10k i 39k, prąd dzielnika 64uA, ale LM335 potrzebuje sam ponad 400uA); istotna jest moc tracona w czujniku - on się nagrzewa i przez to fałszuje pomiar. Wybierając LM334, albo LM335 trzeba wziąć pod uwagę długość połączeń między czujnikiem, a resztą układu - jak użyjesz LM334, to oporność przewodów nie wpłynie na działanie układu, może ich być choćby kilkadziesiąt metrów - a z LM335 będzie ona wpływać na uzyskane napięcie.

W tym najprostszym układzie przy przechodzeniu temperatury przez granicę włączania wentylator będzie się włączał dość płynnie, co może powodować nagrzewanie się tranzystora PNP; żeby tego uniknąć, wystarczy dodać opornik (raczej duży, 10M da histerezę około 1°C, mniejszy da większą - pewnie trzeba będzie dobierać) między kolektorem tranzystora PNP, a REF.

mikstu2 napisał:

przemx23 napisał:

- Temperatura 50*C, wentylator załącza się
- Temperatura 30*C, wentylator wyłącza się
- i tak w kółko

Nie zabardzo Cię rozumiem... Wg mnie: 50°C-30°C - jest to histereza 20°C !?.

Nie wiem co wentylator będzie chłodził i na jakiej średniej temperaturze Ci zależy.
Mogę się tylko domyślać, że chodzi Ci o średnią temperaturę 40°C, a więc przerzuty powyżej i poniżej nie powinny być zbyt wielkie (proponujesz ±10°C... - chyba trochę za dużo), dlatego wybierz jakiś termostat na 40°C i nie martw się zbytnio histerezą.

Ehh, przepraszam pomyliło mi się kompletnie.
Chodzi oczywiście o histerezę 20°C.
Przy 50°C wentylator się załącza, a przy 30°C wyłącza.

Komplikujesz zbędnie sytuację. Zwykły termostat bimetaliczny załatwi sprawę. To tego jest mało awaryjny.
Nie potrzebujesz rozdzielczości rzędu pojedyńczych stopni, ani regulacji histerezy. Zastosuj zwykły termostat bimetaliczny( np. W tme, mają szeroki wybór) ze stykami NO. Np. 40 st. C . Tolerancja jest dość duża, rzędu +- 3 do 5 st. Czyli np. załączy w 45 st. A wyłączy przy 35 - 37 st. Po zatym , Diody LED w niższej temperaturze mają większą żywotność.

przemx23 napisał:

To chłodzenie wentylatora ma właśnie być do oświetlenia LED, które będą podłączone do radiatorów, ale temperatura i tak może osiągać granice 60*C, a zależy mi by właśnie utrzymać te 40*C.
Do tego jest okazja, by trochę popraktykować właśnie elektroniki.

Temperaturę 40...50st.C, przy której zostanie włączony wentylator można ustawić potencjometrem 10k, a wyłączenie wentylatora (histerezę) można ustawić rezystorem 100k...2,2M.
Układ termoregulatora jest na tyle prosty, że dobierając odpowiednie wartości rezystorów lub termistora możesz kształtować zakres temperatury, który Cię interesuje.

Wybrana przez ciebie dolna granica temperatury 30 stopniów niezupełnie prawidłowy . Że będziesz miał latem, kiedy zewnętrzna temperatura przekroczy 30 stopniów?. Dla elementów elektroniki temperatura 40 stopniów nie tylko normalna, ale i komfortowa.

Witam. Kolego aksakal schemat z prawej strony jest dziwny bo posiada histerezę potencjometr P2 regulowany z lini zasilającej silnik wentylatora i ma charakterystykę impulsową co zakłóca działanie komparatora a powinna on być podłączony do wyjścia układu nóżka 1. Drugi układ nie posiada histerezy co skutkowało będzie częstymi załączeniami i wyłączeniami wentylatora.
Kolega krzysztof723 zapodał prawidłowy schemat termostatu do wentylatora.

Ja natomiast zapodaje schemat regulatora obrotów w zależności od temperatury
https://obrazki.elektroda.pl/4316452300_1419598903.jpg

ok, super pięknie dzięki.
Właśnie chodziło mi o takie rozwiązanie jakie podał @krzysztof723.

Najpierw sprawdzę sam potencjometr 100 Ohm podłączony szeregowo do termostatu bimetalicznego,a następnie do wentylatora.
Jeśli to rozwiązanie nie będzie mi odpowiadać to na 100% skorzystam z pomysłu @krzysztof723.

Jeszcze 1 pytanie odnośnie regulacji prędkością obrotów.
Myślałem, że zwykły potencjometr 100 Ohm podłączony szeregowo do wentylatora wystarczy, ale niestety szybko się grzeje i pewnie nie wytrzymałby dosyć długo (człowiek na błędach się uczy).

Dlatego szukałem w internecie jakiegoś prostego regulatora i znalazłem taki schemacik:


I teraz zastanawiam się czy użycie tego byłoby tym czego oczekuję.
A chcę po prostu mieć zwykłą, ręczną regulację.
Co mnie dziwi to wykorzystanie termistora. Mam więc rozumieć, że prędkość obrotów wentylatora nie będzie w 100% zależeć ode mnie tylko również od temperatury?
Tak samo rezystor regulowany (potencjometr? ) 4,7k Ohm, to nie za dużo jak na napięcie 12V? I to tym rezystorem będę ustalał napięcie na wentylatorze?


Edit:
Znalazłem również taki schemat, czy on byłby dobry?


Dodam, że zasilacz jest stabilizowany, impulsowy, a natężenie prądu w wentylatorze wynosi 170mA.

A nie lepiej zrobić sterowanie obrotów na PWMie? Np BUZ11 + NE555 prędkość wentylatora ustawiana potencjometrem a cały układ załączałby termistor?

slowmotion napisał:

A nie lepiej zrobić sterowanie obrotów na PWMie? Np BUZ11 + NE555 prędkość wentylatora ustawiana potencjometrem a cały układ załączałby termistor?

A mógłbym prosić o jakiś schemat. Te nazwy nic mi nie mówią :/
Na chwilę obecną wentylator jest włączany termostatem bimetalicznym od 40*C+.

Teraz chcę właśnie zrobić kontrolowaną prędkość wentylatora, bo przy 12V hałaśliwie chodzi.

Dodaję schemat:

Witam jak już chcecie sterowanie obrotami zależnymi od temperatury to można zastosować układ TC642 który nie tylko reguluje obroty względem temperatury ale też ostrzega przed zbyt wysoka temperaturą oraz zatarciem silnika. Jeśli silnik się zatrze co niestety się dzieje w przypadku uszkodzenia łożysk czy panewek ale też poprzez kurz który się gromadzi na wentylatorze, układ ten próbuje 3 krotnie wystartować nim z pełnymi obrotami. Jeśli 3 próby się nie powiodą to sygnalizuje błędem. To funkcja pewnego startu z zabezpieczeniem przed uszkodzeniem silnika.
Masz tu pdf. Wystarczy że układ zbudujemy według datasheta.

Nie, nie.
Chodzi mi o to, bym ja sam mógł ustawić napięcie idące do wentylatora niezależnie od temperatury.

#15 - Użycie LM317 powoduje stratę prawie 2V z napięcia zasilania - czyli wentylator będzie mógł dostać do 10V. Pierwszy układ dobiera napięcie dla wentylatora tak, żeby utrzymać temperaturę zbliżoną do nastawionej; w drugim nastawia się napięcie od 1,2V do 10V.

Szanowny, kolega przemx23 ! Ci nie należy zapominać, że każdy wentylator ma dolną granicę napięcia, przy którym on jeszcze obraca się . Przy późniejszym obniżeniu napięcia wentylator zatrzyma się i z jego pójdzie dym . Toż regulator musi zabezpieczyć regulację napięcia od minimalnie potrzebnego dla obiegu wentylatora do maksymalnego dla tego wentylatora.

Ale używając tego regulatora:

Ustawiłbym takie napięcie, aby wentylator działał, może czasami będzie trochę wyższe, ale na pewno nie ustawię tak, żeby się ledwo kręcił.

I jeszcze jedno pytanie odnośnie tego układu.
Czy zamiast LM317K (jak na schemacie) może być LM317 ?

przemx23 napisał:

Czy zamiast LM317K (jak na schemacie) może być LM317 ?

Oczywiście.

Święta racja mnie też taki szkopuł uciekł z głowy. To się da rozwiązać skoro kolega uparł się przy ręcznym sterowaniu prędkością obrotową. Otóż dobiera się rezystor wstawiony w szereg z potencjometrem tak dobranym że skręcanie potencjometru na minimalny zakres nie będzie powodowało dalszego zmniejszenia prędkości obrotowej.

kaka0204 napisał:

przemx23 napisał:

Czy zamiast LM317K (jak na schemacie) może być LM317 ?

Oczywiście.

Kiedyś baca wjłął oczy z głowy, powiesił na gałęzi, i powiedział: oczy wiście

aksakal - Nie widziałem, żeby z jakiegokolwiek wentylatora poszedł dym przez to, że był zasilany za niskim napięciem. Takie wentylatory na 12V zwykle mają silnik BLDC, z elektroniką do sterowania, i raczej producent zadbał o taką elektronikę, która zapewnia bezpieczeństwo pracy silnika przy obniżonym napięciu. A z wentylatorem zasilanym z sieci robiłem doświadczenie, zasilałem go przez regulowany autotransformator i sprawdzałem, jak się zależy prąd pobierany przez silnik wentylator od napięcia z autotransformatora - gdy napięcie malało, to prąd też, i żadnego zagrożenia dla silnika nie było.

Ale autora tematu trochę nie rozumiem: napisał, że chce termostat, a życzy sobie ustawiania napięcia niezależnie od temperatury - po pierwsze zaprzecza temu, że to ma być termostat, po drugie ma to wątpliwy sens, bo temperatura, do jakiej nagrzeją się LED-y, będzie zależała od warunków w otoczeniu - temperatury, przepływu powietrza - w rezultacie albo będą one czasem nadmiernie się nagrzewać, albo czasem wentylator będzie na nie za mocno dmuchał i niepotrzebnie hałasował.

@_jta_
Sprawa z termostatem została załatwiona.
Część z nim miała dotyczyć temperatury załączenia, a następnie wyłączenia (coś jak układ 0 1).

Teraz chcę zrobić regulator dla wentylatora, bo nie chcę, żeby działał przy pełnym napięciu.
Równie dobrze mógłbym użyć zwykłego rezystora, ale nie wiem jakie napięcie będzie odpowiednie oraz nie wykluczam jego zmiany np. w okresie letnim.

Ma to działać tak, że przy 40*C, załącza się wiatrak, który wyłączy się przy 30*C, a jeśli w jakiś sposób coś pójdzie nie tak (np wentylator się zepsuje), to przy 55*C LEDy gasną.
Wielkich zmian warunków otoczenia nie będzie, może jedynie w okresie letnim tak jak pisałem. Przepływ powietrza będzie swobodny, z jednej strony obudowy pracuje wentylator, a z drugiej będzie otwór.

Rozwiązanie z LM317 wydaje sie byc idealne, nie rozumiem tylko czemu zastosowany jest rezystor 120 Ohm oraz czemu ten potencjometr ma aż 1k Ohm.
Skoro do wentylatora idzie maksymalne napięcie 12V, a natężenie to 0,17A to wychodzi mi, ze maksymalna rezystancja nie powinna przekraczać ok 70 Ohm.

LM317 działa tak, że "stara się" utrzymać napięcie 1.24V między OUT, a ADJ (przy czym przez ADJ płynie bardzo mały prąd). Jeśli między OUT i ADJ jest 120Ω, a między ADJ, a masą 1kΩ, to on powinien utrzymać napięcie OUT względem masy 1.24V*1120/120=11.6V, ale tyle nie da rady przy zasilaniu 12V; gdyby zamiast 120Ω użyć opornika 150Ω, to największe napięcie, jakie dałoby się nastawić, byłoby 1.24V*1150/150=9.5V - może to nawet miałoby sens. Najmniejsze napięcie, jakie można nastawić w tym układzie, to 1.24V.

Kolega,Jta! Pierwsze - nie znam który silnik będzie wykorzystywał autor. Drugie - nie każdy silnik ma elektronową obronę, zwłaszcza Chiny. Eksperymenty pokazały, że oddzielne silniki od komputera zakończają obracać się już przy 6-7V. Trzecie - przy zatrzymaniu się zwiększa się prąd. Czwarte - ty doskonały teoretyk, a z punktu widzenia teorii zatrzymanie się silnika przy włączonym napięciu to awaryjna sytuacja.

Dodano po 31 [minuty]:

Kolega,przemx23 ! Wykorzystaj klasyczny schemat włączenia LM317. Przedstawiam wariant schematu. Dolnym potencjometrem ustalić dolną granicę napięcia, górnym potencjometrem reguluje się napięcie od ustalonego minimum do maksymalnego . Wejściowe napięcie powinno być 14,5-15V. maksymalne napięcie będzie 12,5-13V. Jeśli wyjściowe napięcie zasilacza więcej 15V między górnym potencjometrem i LM317 włącz ograniczający rezystor, nominał dobierz eksperymentalny do otrzymania potrzebnej granicy maksymalnego napięcia. W zamian rezystora można wykorzystać jeszcze jeden potencjometr. Orientuj się na swoje potrzeby i możliwości.

Dodano po 14 [minuty]:

Żeby uniknąć pytań teoretyków - na schemacie jest nie pokazany kondensator elektrolit filtru prostownika, a to oni wymagają razem z rekomendacją wyłożyć całą teorię radia - i elektro - technika. С2- elektrolit . Dla komputerowego wentylatora dosyć. Pojemność można zwiększyć, lecz więcej 100uF nie ma sensu.