Inversor con ventilador silenciado: 4 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Este es un proyecto de actualización de inversor de CC a CA.

Me gusta usar la energía solar en mi hogar para iluminar, alimentar cargadores USB y más. Regularmente conduzco herramientas de 230V con energía solar a través de un inversor, también utilizo herramientas alrededor de mi automóvil alimentándolas con la batería del automóvil. Todos estos escenarios requieren un inversor de 12V-230V.

Sin embargo, un inconveniente de utilizar inversores es el ruido constante que produce el ventilador de refrigeración integrado.

Mi inversor es bastante pequeño con una potencia de salida máxima de 300W. Funciono con cargas moderadas (por ejemplo, mi soldador, herramienta rotativa, focos, etc.), y el inversor generalmente no necesita un flujo de aire forzado constantemente a través de su carcasa.

¡Así que salvémonos del terrible ruido de un ventilador dividiendo el aire con toda su potencia y controlemos el ventilador con un sensor de temperatura!

Paso 1: características

Soñé con un circuito de control de ventilador con 3 estados:

1. El inversor está frío y el ventilador funciona silenciosamente a bajas RPM (rondas por minuto). El indicador LED personalizado se ilumina en verde.
2. El inversor se calienta. El ventilador cambia a su velocidad máxima y el LED se vuelve amarillo.
3. El inversor aumenta su temperatura aún más. Suena un zumbador que hace ruido, lo que indica que el nivel de calor dañaría el inversor y que el ventilador no puede compensar la cantidad de disipación de calor.

Tan pronto como el aumento de la actividad del ventilador es capaz de enfriar el inversor, el circuito retrocede automáticamente al estado 2 y luego al estado de calma 1.

Nunca se requiere intervención manual. Sin interruptores, sin botones, sin mantenimiento.

Paso 2: componentes necesarios

Necesita al menos los siguientes componentes para impulsar de forma inteligente el ventilador del inversor:

• un chip amplificador de operación (utilicé un amplificador operacional dual LM258)
• un termistor (6,8 KΩ) con una resistencia de valor fijo (4,7 KΩ)
• una resistencia variable (500 KΩ)
• un transistor PNP para impulsar el ventilador y una resistencia de 1 KΩ para preservar el transistor
• opcionalmente un diodo semiconductor (1N4148)

Con estos componentes puede construir un controlador de ventilador impulsado por temperatura. Sin embargo, si desea agregar indicadores LED, necesita más:

• dos LED con dos resistencias o un LED bicolor con una resistencia
• también necesita un transistor NPN para impulsar el LED

Si también desea la función de advertencia de sobrecalentamiento, necesitará:

• un zumbador y una resistencia variable más (500 KΩ)
• opcionalmente otro transistor PNP
• opcionalmente dos resistencias de valor fijo (470 Ω para el zumbador y 1 KΩ para el transistor)

La razón principal por la que implementé este circuito es silenciar el ventilador. El ventilador original era sorprendentemente ruidoso, así que lo reemplacé con una versión de bajo consumo y mucho más silenciosa. Este ventilador consume solo 0,78 vatios, por lo que un pequeño transistor PNP puede manejarlo sin sobrecalentarse, al mismo tiempo que alimenta el LED. El transistor 2N4403 PNP tiene una corriente máxima de 600 mA en su colector. El ventilador consume 60 mA en funcionamiento (0,78 W / 14 V = 0, 06 A) y el LED consume 10 mA adicionales. Entonces, el transistor puede manejarlos de manera segura sin un relé o un interruptor MOSFET.

El zumbador puede funcionar directamente sin una resistencia, pero encontré su ruido demasiado fuerte y molesto, así que apliqué una resistencia de 470 Ω para que el sonido fuera más amigable. El segundo transistor PNP se puede omitir ya que el amplificador operacional puede activar directamente el pequeño zumbador. El transistor está ahí para encender / apagar el zumbador de manera más fluida, eliminando un sonido que se desvanece.

Paso 3: diseño y esquema

Coloqué el LED en la parte superior de la carcasa del inversor. De esta forma, se puede ver fácilmente desde cualquier ángulo de visión.

Dentro del inversor coloqué el circuito adicional de tal manera que no bloquee la ruta del flujo de aire. Además, el termistor no debe estar en el flujo de aire, sino en un rincón no tan bien ventilado. De esta forma, mide principalmente la temperatura de los componentes internos y no la temperatura del flujo de aire. La principal fuente de calor en un inversor no son los MOSTFET (cuya temperatura mide mi termistor) sino el transformador. Si desea que su ventilador responda rápidamente a los cambios de carga en el inversor, debe colocar la cabeza del termistor en el transformador.

Para simplificar, fijé el circuito a la carcasa con cinta adhesiva de doble cara.

El circuito se alimenta del conector del ventilador de refrigeración del inversor. En realidad, la única modificación que hice en los componentes internos del inversor fue cortar los cables del ventilador e insertar mi circuito entre el conector del ventilador y el ventilador en sí. (La otra modificación es un agujero en la parte superior de la carcasa para el LED).

Los potenciómetros variables pueden ser de cualquier tipo, sin embargo, se prefieren los potenciómetros helicoidales porque pueden ajustarse con precisión y ser mucho más pequeños que los potenciómetros de perilla. Inicialmente sintonicé el trimmer helicoidal que enciende el ventilador a 220 KΩ, medido en el lado positivo. El otro recortador se ha preajustado a 280 KΩ.

El diodo semiconductor está ahí para evitar que la corriente inductiva fluya hacia atrás cuando el motor eléctrico del ventilador se apaga pero el rotor aún gira por su impulso. Sin embargo, la aplicación del diodo aquí es opcional, ya que con un motor de ventilador tan pequeño, la inducción es tan pequeña que no puede dañar el circuito.

LM258 es un chip de amplificador operacional dual que consta de dos amplificadores de operación independientes. Podemos compartir la resistencia de salida del termistor entre los dos pines de entrada de los amplificadores operacionales. De esta manera podemos encender el ventilador a una temperatura más baja y el zumbador a una temperatura más alta usando solo un termistor.

Usaría un voltaje estabilizado para impulsar mi circuito y obtener puntos de temperatura de encendido / apagado constantes que son independientes del nivel de voltaje de la batería con la que está funcionando el inversor, pero también quiero mantener el diseño del circuito lo más simple posible, por lo que Renuncié a la idea de usar un regulador de voltaje y un interruptor optoacoplador para impulsar el ventilador con el voltaje no regulado para las RPM máximas.

Nota: El circuito presentado en este esquema cubre todas las características mencionadas anteriormente. Si desea menos u otras características que el circuito debe modificarse en consecuencia. Por ejemplo, omitir el LED y no modificar nada más provocará una disfunción. También tenga en cuenta que los valores de las resistencias y el termistor pueden ser diferentes, sin embargo si usa un ventilador con parámetros diferentes al mío también debe modificar los valores de la resistencia. Finalmente, si su ventilador es más grande y requiere más energía, entonces necesitará incluir un relé o un interruptor MOSFET en el circuito: un pequeño transistor se quemará con la corriente que drena el ventilador. ¡Pruebe siempre en un prototipo!

¡ADVERTENCIA! ¡Poner en peligro la vida!

Inversores con alto voltaje en su interior. Si no está familiarizado con los principios de seguridad relacionados con el manejo de componentes de alto voltaje, ¡NO DEBE ABRIR UN INVERSOR!

Paso 4: Configuración de los niveles de temperatura

Con las dos resistencias variables (potenciómetros, o trimmers helicoidales en mi caso) se pueden personalizar los niveles de temperatura donde se enciende el ventilador y el zumbador. Este es un procedimiento de prueba y error: debe encontrar la configuración adecuada mediante varios ciclos de prueba.

Primero deje que el termistor se enfríe. Luego configure el primer potenciómetro en el punto en el que cambie el LED de verde a amarillo y el ventilador de RPM bajas a altas. Ahora toca el termistor y deja que se caliente con la yema de los dedos, mientras ajustas el potenciómetro hasta que apague el ventilador nuevamente. De esta manera, establece el nivel de temperatura en aproximadamente 30 grados Celsius. Probablemente desee una temperatura ligeramente más alta (tal vez por encima de los 40 grados Celsius) para encender el ventilador, así que encienda el recortador y pruebe el nuevo nivel de encendido / apagado dando algo de calor al termistor.

El segundo potenciómetro que controla el zumbador se puede configurar (para un nivel de temperatura más alto, por supuesto) con el mismo método.

Utilizo mi inversor controlado por ventilador con gran satisfacción y en silencio.;-)