Wechselrichter mit geräuschgedämpftem Lüfter - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:21

Dies ist ein DC-zu-AC-Wechselrichter-Upgrade-Projekt.

Ich nutze gerne Solarenergie in meinem Haushalt für Beleuchtung, Versorgung von USB-Ladegeräten und mehr. Ich fahre regelmäßig 230-V-Geräte mit Solarenergie über einen Wechselrichter und verwende auch Werkzeuge rund um mein Auto, die sie aus der Batterie des Autos mit Strom versorgen. All diese Szenarien erfordern einen 12V-230V Wechselrichter.

Ein Nachteil bei der Verwendung von Wechselrichtern ist jedoch die ständige Geräuschentwicklung des integrierten Lüfters.

Mein Wechselrichter ist mit 300W maximaler Ausgangsleistung eher klein. Ich betreibe damit mäßige Lasten (z. B. mein Lötkolben, Drehwerkzeug, Scheinwerfer usw.), und der Wechselrichter benötigt normalerweise keinen ständig erzwungenen Luftstrom durch sein Gehäuse.

Ersparen wir uns also das schreckliche Geräusch eines Lüfters, der mit voller Kraft wütend die Luft spaltet, und steuern wir den Lüfter über einen Temperatursensor!

Schritt 1: Funktionen

Ich habe von einer Lüftersteuerung mit 3 Zuständen geträumt:

1. Der Wechselrichter ist kühl und der Lüfter läuft geräuschlos bei niedriger Drehzahl (Umdrehungen pro Minute). Die benutzerdefinierte LED-Anzeige leuchtet grün.
2. Der Wechselrichter wird wärmer. Der Lüfter wird auf volle Drehzahl geschaltet und die LED wird gelb.
3. Der Wechselrichter erhöht seine Temperatur noch weiter. Ein Summer des Geräuscherzeugers ertönt und weist darauf hin, dass die Wärmemenge dem Wechselrichter schaden würde und der Lüfter die Wärmeableitung nicht kompensieren kann.

Sobald die erhöhte Lüfteraktivität den Wechselrichter abkühlen kann, geht die Schaltung automatisch zurück in den Zustand 2 und später in den Beruhigungszustand 1.

Kein manueller Eingriff erforderlich. Keine Schalter, keine Knöpfe, keine Wartung.

Schritt 2: Erforderliche Komponenten

Sie benötigen mindestens die folgenden Komponenten, um den Lüfter des Wechselrichters intelligent anzutreiben:

• ein Operationsverstärkerchip (ich habe einen LM258 Dual Op-Amp verwendet)
• ein Thermistor (6,8 KΩ) mit einem Festwertwiderstand (4,7 KΩ)
• ein variabler Widerstand (500 KΩ)
• ein PNP-Transistor zum Antrieb des Lüfters und ein 1-K-Widerstand zum Erhalt des Transistors
• optional eine Halbleiterdiode (1N4148)

Mit diesen Komponenten können Sie eine temperaturgesteuerte Lüftersteuerung aufbauen. Wenn Sie jedoch LED-Anzeigen hinzufügen möchten, benötigen Sie mehr:

• zwei LEDs mit zwei Widerständen oder eine zweifarbige LED mit einem Widerstand
• Sie benötigen auch einen NPN-Transistor, um die LED anzusteuern

Wenn Sie auch die Überhitzungswarnung wünschen, benötigen Sie:

• ein Summer und ein weiterer variabler Widerstand (500 KΩ)
• optional ein weiterer PNP-Transistor
• optional zwei Festwertwiderstände (470 Ω für den Summer und 1 KΩ für den Transistor)

Der Hauptgrund dafür, dass ich diese Schaltung implementiert habe, ist das Stummschalten des Lüfters. Der Originallüfter war überraschend laut, daher habe ich ihn durch eine stromsparende und viel leisere Version ersetzt. Dieser Lüfter frisst nur 0,78 Watt, so dass ein kleiner PNP-Transistor damit umgehen kann, ohne zu überhitzen, während er gleichzeitig die LED speist. Der 2N4403 PNP-Transistor ist für einen maximalen Strom von 600 mA an seinem Kollektor ausgelegt. Der Lüfter verbraucht im Betrieb 60 mA (0,78 W / 14 V = 0, 06 A), die LED verbraucht zusätzlich 10 mA. So kann der Transistor sie ohne Relais oder MOSFET-Schalter sicher handhaben.

Der Summer kann direkt ohne Widerstand betrieben werden, aber ich fand sein Geräusch zu laut und störend, daher habe ich einen 470 Ω Widerstand verwendet, um den Klang freundlicher zu machen. Der zweite PNP-Transistor kann weggelassen werden, da der Operationsverstärker den kleinen Summer direkt ansteuern kann. Der Transistor ist dazu da, den Summer nahtloser ein- und auszuschalten und ein verblassendes Geräusch zu vermeiden.

Schritt 3: Design und Schaltplan

Ich platzierte die LED auf der Oberseite des Gehäuses des Wechselrichters. Auf diese Weise ist es aus jedem Blickwinkel leicht zu sehen.

Im Inneren des Wechselrichters habe ich den zusätzlichen Stromkreis so platziert, dass er den Weg des Luftstroms nicht blockiert. Außerdem sollte sich der Thermistor nicht im Luftstrom befinden, sondern in einer nicht so gut belüfteten Ecke. Auf diese Weise misst es hauptsächlich die Temperatur der internen Komponenten und nicht die Temperatur des Luftstroms. Die Hauptwärmequelle in einem Wechselrichter sind nicht die MOSTFETs (deren Temperatur von meinem Thermistor gemessen wird), sondern der Transformator. Wenn Sie möchten, dass Ihr Ventilator schnell auf Laständerungen am Wechselrichter reagiert, sollten Sie den Kopf des Thermistors auf den Transformator setzen.

Der Einfachheit halber habe ich die Schaltung mit doppelseitigem Klebeband am Gehäuse befestigt.

Der Stromkreis wird über den Lüfteranschluss des Wechselrichters mit Strom versorgt. Die einzige Änderung, die ich an den internen Komponenten des Wechselrichters vorgenommen habe, besteht darin, die Drähte des Lüfters zu durchtrennen und meinen Stromkreis zwischen dem Lüfteranschluss und dem Lüfter selbst einzufügen. (Die andere Modifikation ist ein Loch in die Gehäuseoberseite für die LED.)

Variable Potentiometer können von jedem Typ sein, jedoch sind spiralförmige Trimmer vorzuziehen, da sie fein abgestimmt werden können und viel kleiner sind als Potentiometer mit Knopf. Ich habe zunächst den Wendeltrimmer, der den Lüfter einschaltet, auf 220 KΩ, auf der positiven Seite gemessen, eingestellt. Der andere Trimmer ist auf 280 KΩ voreingestellt.

Halbleiterdiode ist dazu da, um zu verhindern, dass induktiver Strom rückwärts fließt, wenn der Elektromotor des Lüfters gerade ausgeschaltet ist, aber der Rotor noch durch seinen Impuls gedreht wird. Das Anbringen der Diode hier ist jedoch optional, da bei einem so kleinen Lüftermotor die Induktion so gering ist, dass sie der Schaltung keinen Schaden zufügen kann.

LM258 ist ein Dual-Op-Amp-Chip, der aus zwei unabhängigen Operationsverstärkern besteht. Wir können den Ausgangswiderstand des Thermistors auf die beiden Eingangspins der Operationsverstärker aufteilen. Auf diese Weise können wir mit nur einem Thermistor den Lüfter bei einer niedrigeren Temperatur und den Summer bei einer höheren Temperatur einschalten.

Ich würde eine stabilisierte Spannung verwenden, um meine Schaltung zu betreiben und konstante Ein- / Aus-Temperaturpunkte zu erhalten, die unabhängig vom Spannungspegel der Batterie sind, auf der der Wechselrichter läuft, aber ich möchte auch das Schaltungsdesign so einfach wie möglich halten, also Ich habe die Idee aufgegeben, einen Spannungsregler und einen Optokopplerschalter zu verwenden, um den Lüfter mit der ungeregelten Spannung für maximale Drehzahlen anzutreiben.

Hinweis: Die in diesem Schaltplan dargestellte Schaltung deckt alle oben genannten Funktionen ab. Wenn Sie weniger oder andere Funktionen als die Schaltung haben möchten, muss dies entsprechend modifiziert werden. Wenn Sie beispielsweise die LED auslassen und nichts anderes ändern, führt dies zu einer Funktionsstörung. Beachten Sie auch, dass die Werte der Widerstände und des Thermistors unterschiedlich sein können. Wenn Sie jedoch einen Lüfter mit anderen Parametern als meinen verwenden, müssen Sie auch die Widerstandswerte ändern. Wenn Ihr Lüfter schließlich größer ist und mehr Leistung benötigt, müssen Sie ein Relais oder einen MOSFET-Schalter in den Stromkreis integrieren - ein kleiner Transistor brennt durch den Strom durch, den Ihr Lüfter verbraucht. Testen Sie immer an einem Prototyp!

WARNUNG! Lebensgefährlich!

Wechselrichter mit Hochspannung im Inneren. Wenn Sie mit den Sicherheitsprinzipien im Umgang mit Hochspannungskomponenten nicht vertraut sind, DÜRFEN SIE EINEN WECHSELRICHTER NICHT ÖFFNEN!

Schritt 4: Temperaturstufen einstellen

Mit den beiden variablen Widerständen (Potentiometer oder Schraubentrimmer in meinem Fall) können die Temperaturstufen, bei denen der Lüfter und der Summer angehen, angepasst werden. Dies ist ein Trial-and-Error-Verfahren: Sie müssen durch mehrere Versuchszyklen die richtigen Einstellungen finden.

Lassen Sie den Thermistor zuerst abkühlen. Stellen Sie dann das erste Potentiometer so ein, dass es die LED von grün auf gelb und den Lüfter von niedriger auf hohe Drehzahl umschaltet. Berühren Sie nun den Thermistor und lassen Sie ihn mit den Fingerspitzen erwärmen, während Sie das Potentiometer einstellen, bis es den Lüfter wieder ausschaltet. Auf diese Weise stellen Sie die Temperaturstufe auf etwa 30 Grad Celsius ein. Sie möchten wahrscheinlich eine etwas höhere Temperatur (vielleicht über 40 Grad Celsius), um den Lüfter einzuschalten, also drehen Sie den Trimmer und testen Sie die neue Ein-/Aus-Stufe, indem Sie dem Thermistor etwas Wärme geben.

Das zweite Potentiometer, das den Summer steuert, kann (natürlich für ein höheres Temperaturniveau) auf die gleiche Weise eingestellt werden.

Ich benutze meinen lüftergesteuerten Wechselrichter mit großer Zufriedenheit - und in aller Stille.;-)