کنترل سرعت فن با دما

عملکرد خودکار هر جایی که باشد، تا وقتی که بدانیم دستگاه را کجا قرار دهیم خوب است. در این آموزش با استفاده  از یک ترمیستور قرار است یک فن جریان مستقیم را بر حسب دما کنترل کنیم، به طوری که اگر دما بیشتر از پیش فرض تعیین شده باشد فن به کار افتاده و اگر کمتر باشد خاموش خواهد شد. کل این روند به طور خودکار انجام می پذیرد. در ادامه با ٰکنترل سرعت فن با دما آشنا خواهیم شد.

قطعات مورد نیاز مدار کنترل سرعت فن با دما :

در لیست زیر قطعات مورد نیاز برای ساخت این پروژه را مشاهده می کنید:

آی سی آپ امپ LM741

ترانزیستور MJE3055 از نوع NPN

ترمیستور 10 کیلواهمی از نوع NTC

پتانسیومتر 10 کیلواهمی

مقاومت های 47 اهمی و 4.7 کیلواهمی

فن جریان مستقیم (یا موتور جریان مستقیم)

منبع تغذیه 5 ولت

برد بورد و سیم های اتصال مربوط به آن

دیاگرام مداری:

در شکل زیر دیاگرام مداری فن خودکار با استفاده از ترمیستور به عنوان سنسور دما را می بینید:

ترمیستور:

قطعه اصلی پروژه کنترل سرعت فن با دما ترمیستور است که برای تشخیص افزایش دما از آن استفاده شده است. ترمیستور یک مقاومت حساس به دما بوده که مقاومت آن بر حسب دما تغییر می کند. در حالت کلی ما دو نوع ترمیستور داریم: ترمیستور های NTC و PTC؛ ترمیستور های NTC دارای ضریب دمایی منفی بوده و ترمیستورر های PTC دارای ضریب دمایی مثبت هستند. در این پروژه ما از یک ترمیستور با ضریب دمایی منفی استفاده کرده ایم؛ ضریب دمایی منفی به این معناست که با افزایش دما مقاومت این قطعه کاهش پیدا خواهد کرد و این در حالی است که در ترمیستور با ضریب دمایی مثبت با افزایش دما مقاومت نیز افزایش خواهد یافت. از ترمیستور در پروژه های متفاوت و متعددی نیز می توانیم استفاده کنیم. برای آشنایی با کاربرد انواع قطعات الکترونیکی و کاربرد آنها میتوانید در کلاس های آموزش رباتیک چالیک شرکت کنید.

آی سی آپ امپ LM741:

یک تقویت کننده عملیاتی (همان آپ امپ) در واقع یک آمپلی فایر (تقویت کننده) ولتاژ بوده که به صورت جریان مستقیم (DC) کوپلاژ (جفت) شده و دارای بهره الکترونیکی بالایی می باشد. این آی سی قطعه کوچکی است که 8 پایه دارد. از یک آی سی تقویت کننده عملیاتی به عنوان یک مقایسه کننده برای مقایسه دو سیگنال که وارونگر و غیر وارونگر نامیده می شوند (بسته به اتصال به پایه های آپ امپ) استفاده می کنیم. در آی سی آپ امپ 741 پایه شماره 2 ترمینال وارونگر و پایه شماره 3 ترمینال غیر وارونگر می باشد. خروجی این آی سی نیز در پایه شماره 6 قرار دارد. کاربرد اصلی این آی سی برای انجام عملیات های ریاضی مختلف در مدارات متعدد الکتریکی است.

همانطور که گفته شد، به بیان ساده، آپ امپ ها دارای یک مقایسه کننده در درون خود هستند که یکی از ورودی ها وارونگر و دیگری غیر وارونگر است. زمانی که ولتاژ ترمینال غیر وارونگر (مثبت) بیشتر از ولتاژ ترمینال وارونگر باشد، در روی خروجی مقایسه کننده ولتاژ 1 منطقی (ولتاژ مثبت تغذیه آپ امپ) قرار می گیرد و زمانی که ولتاژ ترمینال وارونگر بالاتر از ولتاژ ترمینال غیر وارونگر باشد بر روی خروجی مقدار منطقی 0 قرار می گیرد. آپ امپ ها بهره بالایی داشته و معمولا از آن ها به عنوان تقویت کننده ولتاژ استفاده می شود. برخی از آی سی های آپ امپ بیشتر از یک مقایسه کننده در درون خود داشته (مانند آی سی های LM358 که دو مقایسه کننده و LM324 که چهار مقایسه کننده دارند) و برخی مانند آی سی 741 دارای یک مقایسه کننده اند. کاربرد های این آی سی عمدتا شامل یک جمع کننده، تفریق کننده، دنبال کننده ولتاژ، انتگرال گیر و مشتق گیر است. خروجی تقویت کننده عملیاتی حاصل ضرب بهره آن در ولتاژ ورودی است.

دیاگرام پایه های آی سی آپ امپ LM741:

نحوه عملکرد فن قابل کنترل با دما با استفاده از ترمیستور:

عملکرد این مدار بر پایه اصول عملکرد ترمیستور است. در  مدار کنترل سرعت فن با دما پایه شماره 3 (ترمینال غیر وارونگر آپ امپ 741) به پتانسیومتر متصل شده و پایه شماره 2 (ترمینال وارونگر) به گره بین مقاومت R2 و RT1 (ترمیستور) که باهم یک مدار تقسیم کننده ولتاژ تشکیل داده اند متصل شده است. در حالت عادی خروجی آپ امپ در مقدار 0 منطقی قرار دارد چرا که ولتاژ در ورودی غیر وارونگر کمتر از ولتاژ در ترمینال وارونگر بوده که سبب می شود تا ترانزیستور NPN خاموش بماند. دلیل خاموش ماندن ترانزیستور این است که ولتاژی در بیس این ترانزیستور نداریم و برای عبور جریان از ترانزیستور نیاز به یک حداقل ولتاژ در بیس آن داریم. در اینجا ما از ترانزیستور NPN نوع MJE3055 استفاده کرده ایم اما هر ترانزیستور دیگر با توانایی عبور جریان های بالا مانند BD140 می تواند کار ما را راه بیاندازد.

حال وقتی دما افزایش پیدا کند، مقاومت ترمیستور کاهش پیدا کرده و ولتاژ در ترمینال غیر وارونگر آپ امپ به یک منطقی می رسد و اکنون ترانزیستور می تواند روشن شود (چرا که با یک شدن خروجی آپ امپ جریان می تواند از کلکتور به امیتر ترانزیستور شارش کند.). حال وجود این رسانایی در ترانزیستور NPN، به فن اجازه می دهد تا روشن شود. با روشن شدن فن زمانی که ترمیستور به حالت نرمال خود بازگردد به صورت خودکار فن خاموش خواهد شد.

مزایای استفاده از مدار کنترل سرعت فن با دما

ساخت و کنترل بسیار ساده و مقرون به صرفه بودن

فن به صورت اتومات روشن می شود، بنابر این دما را می تواند به صورت دستی کنترل کند.

کارکرد اتوماتیک سبب صرفه جویی در مصرف انرژی می شود.

نصب این پروژه بر روی دستگاه های خنک کننده آسان است.

کاربرد های مدار کنترل سرعت فن با دما

فن های خنک کننده برای لپ تاپ و کامپیوتر ها

این دستگاه در خودرو برای خنک کردن موتور نیز استفاده می شود.