Устройство контроля вращения кулера (вентилятора, электродвигателя)

Эффективная и надежная работа электронных устройств 24 часа в сутки во многом зависит от температурного режима элементов каждой отдельной схемы. Температура нагрева корпусов радиоэлементов во время работы в свою очередь зависит от мощности нагрузки, стабильности и стабилизации напряжения цитания устройства, мощности выходных (ключевых) каскадов. Устройства, требующие постоянного охлаждения, снабжают специальными вентиляторами-кулерами. Миниатюрные кулеры устанавливают на процессор компьютера, микросхемы системной и видеокарты, радиаторы мощных аудиоусилителей и другие устройства. Перегрев сложных и высокоинтегрированных устройств и целых электронных узлов чреват не только неисправностью, касающейся непосредственно этих элементов, но и выходом из строя по цепочке всех компонентов схемы. Вентилятор-кулер, охлаждающий теплоотвод микросхемы (или, например, мощного транзистора) не позволяет этому элементу перегреться и выйти из строя. Но и сами вентиляторы, бывает, ломаются. Тогда элементу или микросхеме непосредственно грозит тепловой пробой со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Можно ли контролировать работу самого вентилятора? Оказывается, можно. Идея разработки этой простой схемы пришла к автору после изучения и ремонта автомобиля. В отечественных автомобилях, таких как ВАЗ-21063, микроавтобус «Соболь» ГАЗ 2752 и других, вентилятор охлаждения радиатора работает не постоянно, а включается периодически, когда жидкость в радиаторе нагревается свыше +87 °С. За это отвечает датчик температуры охлаждающей жидкости, установленный непосредственно в радиаторе автомобиля. К сожалению, датчик температуры охлаждающей жидкости часто выходит из строя (на практике автора), и поэтому принудительная вентиляция не включается. В итоге жидкость закипает, автомобиль приходится останавливать и ремонтировать. Самое простое решение в данном случае (в полевых условиях, когда во что бы то ни стало надо доехать до магазина автозапчастей или до дома) - замкнуть контакты датчика температуры охлаждающей жидкости. Тем самым смоделировав ситуацию, когда реле датчика температуры включит вентилятор охлаждения. Так можно дотянуть до дома, магазина автозапчастей или автосервиса. Если бы заранее знать, что вентилятор перестал вращаться, можно было бы диагностировать неисправность раньше и, возможно, удалось бы избежать затрат времени и крупных вложений денег в последующий ремонт. Аналогия с автомобилями здесь приводится не случайно. Ведь в электронной технике перегрев элементов нежелателен и опасен в той же мере, как и в автомобильной. Для контроля вращения электродвигателя кулера с питанием 12 В потребуется собрать совсем несложное устройство, электрическая схема которого представлена на рисунке.

Электродвигатель M включен (с соблюдением полярности) через ограничительный резистор R1. При подаче питания на устройство в точке соединения нижнего (по схеме) вывода электродвигателя M и резистора R1 с помощью осциллографа можно зафиксировать пульсации постоянного напряжения амплитудой 0,3-0,6 В (в зависимости от качества сборки электродвигателя). Это пульсирующее (при nвключенном электродвигателе) напряжение имеет сложную и хаотичную форму. Разделительный конденсатор С1 не пропускает постоянную составляющую напряжения, поэтому в базу транзистора VT1 поступает только переменная составляющая сигнала управления. При нормальной работе электродвигателя Ml пере¬менное напряжение в базе транзистора VT1 периодически приоткрывает этот транзистор, не давая зарядиться конденсатору С2 и открыться полевому транзистору VT2. Неполярный конденсатор С2 выполняет в устройстве и другую важную роль. Он стабилизирует напряжение на выводах «исток-затвор» полевого транзистора VT2, обеспечивая тем самым мягкое звучание капсюля НА1.
При остановке электродвигателя кулера (по любой причине: обрыв внутренней цепи обмотки, попадание между лопастями инородного предмета и др.) пульсации напряжения в базе транзистора VT1 отсутствуют. Транзистор закрыт (этому также способствует шунтирующий резистор R2). Полевой транзистор VT2 в этот момент открыт, так как получает управляющее напряжение через резистор R3. Как только напряжение на затворе VT2 достигнет 3 В, этот полевой транзистор откроется и включит звуковой капсюль со встроенным генератором звуковой частоты НА1. Звуковой генератор имеет довольно громкий звук, который можно услышать на расстоянии до 15 м в комнате. Звуковая сигнализация останется включенной до тех пор, пока устройство не будет обесточено или пока вновь не заработает электродвигатель кулера (например после удаления из его лопастей инородного предмета). Включатель SB1 привносит в устройство дополнительный колорит: при замыкании контактов SB1 электродвигатель M работает в полную силу, при этом другая группа контактов размыкает цепь питания звукового генератора.

Налаживание
Устройство в налаживании не нуждается и начинает работать сразу после включения питания. При напряжении источника питания 24 В (в соответствии с контролируемым электродвигателем), возможно, придется подобрать (скор¬ректировать) чувствительность устройства.
Чувствительность датчика зависит от элементов CI, R1. При увеличении емкости конденсатора С1 и сопротивления резистора R1 чувствительность устройства возрастает. Снизить чувствительность датчика можно и уменьшением сопротивления резистора R2.

О деталях
В качестве кулера применен дополнительный вентилятор для охлаждения корпуса компьютера, рассчитанный на постоянное напряжение 12 В и ток 0,1 А.
Таким же методом можно пользоваться для контроля работы других электродвигателей постоянного тока с приложенным напряжением 12-25 В. Например, это могут быть электродвигатели типа ДОТ-301, ДКМ-1 (0,12 А), 4ДКС-8, ДКС-16 (24 В) и др. Включатель SB1 типа МТЗ-9-2 (сдвоенный микропереключатель, оформленный в виде тумблера). Если прямое включение электродвигателя вручную не требуется, этот включатель из схемы исключают. Конденсатор С1 типа МБМ, К10-17 или аналогичный. Неполярный конденсатор С2 типа К76-П2 или аналогичный.
Вместо транзисторов КТ3102Е можно применить КТ3102Б-КТ3102Д. Полевой транзистор типа КП501 с любым буквенным индексом или зарубежный аналог ZVN2120. Постоянные резисторы типа МЛТ. Вместо капсюля НА1 со встроенным генератором 34 применяют любой другой аналогичный капсюль, рассчитанный на напряжение 10-24 В. Перспектива применения устройства и метода датчика вращения электродвигателя.
Перспектива применения рекомендуемого датчика поистине широка. Важен контроль вращения электродвигателя в аквариумистике, когда требуется контролировать нормальную работу насоса-помпы. Это актуально сегодня, ведь в рабочую зону помпы часто (без преувеличения) произвольно заползают улитки, вследствие этого помпа не работает, аэрация воздуха в аквариуме не осуществляется, что может привести к печальным последствиям и загубить жизнь в аквариуме. Поэтому датчик вращения кулера и предложенный автором метод представляются очень важными.

Кашкаров А.П.

Обсудить на форуме