Простой термостат на компараторе

Идея подобного устройства возникла в процессе апгрейда усилителя на 4-х TDA2030A. Очень уж мне не нравился шум вентилятора. За музыкой его слышно конечно же не было но, когда музыка выключалась, было слышно довольно громкое жужжание вентилятора, обдувающего радиатор. В результате родилась такая вот схема на компараторе LM311.

Для начала вспомним, что есть компаратор.
Компаратор (от англ. compare - сравнивать) - это сравнивающее устройство.

Он сравнивает напряжение на прямом входе (у компаратора их два - прямой и инверсный), с напряжением на инверсном входе (напряжение срабатывания). Резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения. С их помощью осуществляется настройка порогового напряжения срабатывания компаратора. Если на прямом входе напряжение превысит напряжение инверсного входа, то компаратор выдаст на выходе высокий уровень, равный напряжению питания компаратора.

Резистор R3 служит для создания положительной  обратной связи для формирования гистерезисной передаточной характеристики. Эта мера позволяет избежать быстрых нежелательных переключений состояния выхода, обусловленном шумами во входном сигнале.

На компараторе можно даже построить простейший АЦП, если выставить порог срабатывания и напряжение питания компаратора равными логической единице!

Итак, термостат.

Принцип его действия таков: радиатор не охлаждается, пока его температура не достигнет 40-50 градусов (зависит от сопротивления резисторов RV1 и RT1). По достижении необходимой температуры кулер включается, охлаждает радиатор и снова отключается. Такая схема позволит снизить шум вентилятора на тех режимах работы усилителя, когда нагрев микросхем УМЗЧ незначителен и таким образом уменьшить уровень шума.

Здесь компаратор управляет полевым транзистором, который может коммутировать нагрузку (кулер, светодиод, реле и пр.).
Видно что напряжение на прямом входе (12,7В) меньше чем на инверсном (12,8В). На выходе компаратора 0В , следовательно полевик закрыт, ток через него не течет и двигатель не вращается.

Немного изменим сопротивление RV1.

Напряжение на входе превысило пороговое, компаратор открыл транзистор, через него пошел ток, двигатель начал вращаться. В реальных условиях должно изменится сопротивление RT1 из-за нагревания (если это NCT) или охлаждения ( если PCT).

Теперь посмотрим как это будет выглядеть "в железе".

Данные о температуре снимаются с помощью NTC термистора на 1 кОм.

Мой выбор пал на SMD-монтаж, т.к. передо мной стояла задача сделать устройство, имеющее как можно меньшие габариты.
Такую платку можно просто прилепить на термоклей или 2-сторонний скотч к радиатору или стенке корпуса усилителя. 

Настройка осуществляется довольно просто: необходимо чтобы терморезистор приобрел комнатную температуру. После этого его калибруют вращением подстроечного резистора до прекращения срабатывания на комнатную температуру. Затем нагревают термистор до необходимой расчетной температуры (я калибровал примерно на 50*С. Прилепил термистор к настольной лампе со 100Вт лампой накаливания и настраивал по теплу, отдаваемому лампой.) и подстраивают резистор до появления срабатывания на необходимую температуру.

Ну и не стоит забывать о теплопроводящей пасте между термистором и радиатором. 

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Термостат
• Sprint-Layout