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Mini Termostato
Progetti
Termostato per l' accensione di una ventola di raffreddamento.
E' ideale per il raffreddamento di alimentatori, amplificatori, computer e apparecchiature elettroniche in genere.
E' ideale per il raffreddamento di alimentatori, amplificatori, computer e apparecchiature elettroniche in genere.
Pubblico questo semplice progetto perché, nonostante la semplicità, si può rivelare molto utile.
Il costo è paragonabile a quello di un caffè al bar e non ci sono microprocessori da programmare! Il progetto è di facilissima realizzazione e adatto anche ai neofiti.
Il costo è paragonabile a quello di un caffè al bar e non ci sono microprocessori da programmare! Il progetto è di facilissima realizzazione e adatto anche ai neofiti.
Qualche tempo fa, ho acquistato un ennesimo alimentatore da laboratorio un po' scassato e non funzionante. Con qualche ora di lavoro l'ho riportato all'originale splendore. Nonostante l'assemblaggio e le rifiniture siano di chiara origine asiatica (di bassissimo livello), ammetto che le caratteristiche elettriche e il funzionamento, mi hanno positivamente stupito e quindi sono piuttosto soddisfatto.
Questo alimentatore è lineare, perciò a seconda della tensione e corrente richieste, il rendimento è piuttosto scarso e tutta l'energia in eccesso viene dissipata in calore. Per ridurre il più possibile lo spreco, questo alimentatore commuta diversi secondari del trasformatore in base alla tensione richiesta in uscita. Ad ogni modo, per smaltire il calore che si può sviluppare in certe condizioni, è presente una ventola da 80x80mm (la tipica ventola da case da computer) che svolge egregiamente il suo compito.
Ho svariati altri alimentatori, ma tutti "silenziosi" o quasi. Spesso alimento apparecchiature che stanno accese per giorni, ma raramente ho grossi assorbimenti. Questo nuovo alimentatore, anche per alimentare un solo led, mantiene la ventola inutilmente alimentata e il rumore, alla lunga è snervante, senza contare lo spreco di energia e l'usura della ventola stessa.
Ho svariati altri alimentatori, ma tutti "silenziosi" o quasi. Spesso alimento apparecchiature che stanno accese per giorni, ma raramente ho grossi assorbimenti. Questo nuovo alimentatore, anche per alimentare un solo led, mantiene la ventola inutilmente alimentata e il rumore, alla lunga è snervante, senza contare lo spreco di energia e l'usura della ventola stessa.
Pertanto, una sera, ho deciso di termostatare la ventola. Nasce così il circuito proposto, rimediato da componenti sparsi nei vari cassetti.
I calcoli, la realizzazione e le prove più disparate, mi hanno tenuto occupato durante le pause pubblicitarie televisive di una sera :P.
I calcoli, la realizzazione e le prove più disparate, mi hanno tenuto occupato durante le pause pubblicitarie televisive di una sera :P.
Schema elettrico e funzionamento.
Il circuito sfrutta una sonda NTC (Termistore R6) da 1Kohm a 25°C per rilevare la temperatura.
Tralasciando per ora R3, la rete composta da R4,R5,R2 ed R6, polarizzano la base del transistor Q1. Se la temperatura è inferiore a quella prevista (47-48°C), la base si trova ad avere a disposizione corrente sufficiente per saturare. Il collettore di Q1, si trova ad una tensione prossima allo zero e di conseguenza, la base del transistor Q2 (ad alto guadagno di tipo Darlington) non ha d.d.p. sufficiente per generare corrente sufficiente a farlo saturare. Di conseguenza l'attivazione del carico (la ventola) è impossibile.
All'aumentare della temperatura, la resistenza della sonda NTC decresce. La corrente in base di Q1 scende fino a che la tensione Vbe scende sotto 0,6V e di conseguenza Q1 tende all'interdizione. La corrente che attraversa R1, invece di fluire attraverso la giunzione C-E di Q1, fluisce attraverso la giunzione B-E di Q2 portandolo in saturazione ed attivando il carico.
Questo effetto a catena non è però brusco a causa della modesta variazione della resistenza della sonda in base alla temperatura, facendo lavorare il circuito in zona attiva. Pertanto, in prossimità della soglia di intervento, la ventola tenderebbe ad essere parzialmente alimentata, con continue accelerazioni e decelerazioni più o meno casuali. Inoltre, il tutto è anche molto sensibile alla stabilità dell'alimentazione del circuito. Per fare in modo che la ventola si accenda e si spenga in modo deciso, occorre aggiungere un isteresi alla soglia di intervento. Per generare una reazione negativa, ho quindi aggiunto R3.
In pratica, tramite la resistenza, si aggiunge o toglie una piccola corrente al nodo R3,R6,R5,R2 a seconda se Q2 è interdetto o meno.
Il risultato finale è che si ottengono due soglie ben distinte per l'accensione e spegnimento della ventola, un'insensibilità al rumore elettrico e tolleranza a variazioni di tensione dell'alimentazione del circuito.
Con i componenti usati, la temperatura per l'accensione della ventola è di circa 49°C. La ventola si accende, il dissipatore inizia a raffreddarsi, ma si spegne solo quando la temperatura scende a 45°C.
Il trimmer R5 presente nel circuito permette di spostare di qualche grado la soglia di intervento media (nel mio caso impostata a 47-48°C ).
I componenti non sono critici e possono essere sostituiti con equivalenti.
Vista la semplicità, non ho disegnato alcun circuito stampato. Il tempo che avrei impiegato per disegnarlo, sarebbe stato ben più lungo del tempo impiegato per realizzare il tutto su un ritaglio di basetta millefori.
La soglia da me prefissata, è forse un po' bassa, ma ho preferito mantenere tutto abbastanza fresco.
Finalmente, la ventola si accende solo quando ce n'è bisogno!
Andrea Farolfi
anfarol - copyright
Apr-2007
Il circuito sfrutta una sonda NTC (Termistore R6) da 1Kohm a 25°C per rilevare la temperatura.
Tralasciando per ora R3, la rete composta da R4,R5,R2 ed R6, polarizzano la base del transistor Q1. Se la temperatura è inferiore a quella prevista (47-48°C), la base si trova ad avere a disposizione corrente sufficiente per saturare. Il collettore di Q1, si trova ad una tensione prossima allo zero e di conseguenza, la base del transistor Q2 (ad alto guadagno di tipo Darlington) non ha d.d.p. sufficiente per generare corrente sufficiente a farlo saturare. Di conseguenza l'attivazione del carico (la ventola) è impossibile.
All'aumentare della temperatura, la resistenza della sonda NTC decresce. La corrente in base di Q1 scende fino a che la tensione Vbe scende sotto 0,6V e di conseguenza Q1 tende all'interdizione. La corrente che attraversa R1, invece di fluire attraverso la giunzione C-E di Q1, fluisce attraverso la giunzione B-E di Q2 portandolo in saturazione ed attivando il carico.
Questo effetto a catena non è però brusco a causa della modesta variazione della resistenza della sonda in base alla temperatura, facendo lavorare il circuito in zona attiva. Pertanto, in prossimità della soglia di intervento, la ventola tenderebbe ad essere parzialmente alimentata, con continue accelerazioni e decelerazioni più o meno casuali. Inoltre, il tutto è anche molto sensibile alla stabilità dell'alimentazione del circuito. Per fare in modo che la ventola si accenda e si spenga in modo deciso, occorre aggiungere un isteresi alla soglia di intervento. Per generare una reazione negativa, ho quindi aggiunto R3.
In pratica, tramite la resistenza, si aggiunge o toglie una piccola corrente al nodo R3,R6,R5,R2 a seconda se Q2 è interdetto o meno.
Il risultato finale è che si ottengono due soglie ben distinte per l'accensione e spegnimento della ventola, un'insensibilità al rumore elettrico e tolleranza a variazioni di tensione dell'alimentazione del circuito.
Con i componenti usati, la temperatura per l'accensione della ventola è di circa 49°C. La ventola si accende, il dissipatore inizia a raffreddarsi, ma si spegne solo quando la temperatura scende a 45°C.
Il trimmer R5 presente nel circuito permette di spostare di qualche grado la soglia di intervento media (nel mio caso impostata a 47-48°C ).
I componenti non sono critici e possono essere sostituiti con equivalenti.
Vista la semplicità, non ho disegnato alcun circuito stampato. Il tempo che avrei impiegato per disegnarlo, sarebbe stato ben più lungo del tempo impiegato per realizzare il tutto su un ritaglio di basetta millefori.
La soglia da me prefissata, è forse un po' bassa, ma ho preferito mantenere tutto abbastanza fresco.
Finalmente, la ventola si accende solo quando ce n'è bisogno!
Andrea Farolfi
anfarol - copyright
Apr-2007
Il piccolo prototipo su basetta millefori è fissato al telaio con una semplice vite.
La sonda NTC è fissata mediante una semplice graffitta piegata in modo da premere sul dissipatore.
Un po' di pasta termoconduttiva (bianca), migliora il trasferimento termico fra dissipatore e sensore.
Un po' di pasta termoconduttiva (bianca), migliora il trasferimento termico fra dissipatore e sensore.
Test finale :)
