Controllo Velocità Ventola

SPIEGAZIONE

Il sensore di temperatura è un semplice transistore con base e collettore uniti e pertanto si comporta come un semplice diodo (base-emettitore) dove la base equivale all'anodo e il collettore al catodo essendo un transistore NPN.

Le giunzioni al silicio sappiamo essere sensibili alla temperatura e sappiamo anche che una giunzione anodo catodo polarizzata direttamente cioè in conduzione per correnti deboli offrono una caduta di tensione di circa 0,6V che però tende a diminuire di circa 2 mV al °C cioè se ad esempio a 25 °C abbiamo 0,6 V a 35°C avremmo una diminuzione di circa 20 mV cioè ai capi della giunzione avremmo 0,58 V invece di 0,6V che avremmo a 25°C.

Con il nostro circuito volgiamo che all'aumentare delle temperatura aumenti la tensione sulla ventola in maniera abbastanza proporzionale e precisamente abbiamo ipotizzato che la ventola sia ferma a 25°C e che giri al massimo a 50 o 60 °C. La ventola prevista per girare al massimo con 12V gira poco se la tensione cala e si ferma anche con circa 1 V o poco più.

Allora abbiamo bisogno di qualcosa che a 25°C dia una tensione minima che nel caso specifico abbiamo detto essere 2,2V ma regolabile tramite il trimmer R3 che impone sul pin non invertente una tensione di ofset appunto necessaria per soddisfare la condizione di uscita pin 1 con tensione minima per ventola ferma a 25°C.

Supponendo una variazione di controllo da 30 a 50 gradi avremmo una variazione di tensione sul BC108 di (50-30) x 2mV = 40 mV che dovranno essere opportunamente condizionato da far variare la tensione sulla ventola da circa 2,2V a circa 12V cioè un totale di circa 10V. Considerando però che un operazionale normale come il LM358 ha l'uscita che non raggiunge mai 12V ma è sempre circa un volt in meno dell'alimentazione è ipotizzabile che la variazione tra minimo e massimo sul pin di uscita 1 avremo circa 9V o poco più.

Ne consegue che i nostri 40mV li dovremo amplificare di un valore pari 9V / 40 mV =225 che appunto sarà il guadagno A dell'amplificatore.

U1 A è un amplificatore operazionale configurazione come invertente e amplifica la tensione offerta dal BC108 usato come sensore con un guadagno dato da R6 diviso R5 che sarà circa 2200/10=220. Come si vede 220 e appunto quanto ipotizzato appena qui sopra.

La tensione sul pin 1 del 358 la troveremo sull'emettitore del Q1 diminuita della Vbe + la Vd del diodo che circa fa a appunto 2,2 V infatti il BDX essendo darlington offre due Vbe +Vd =1,4 + 0.6 = 2V circa ecco che dunque sulla ventola arriva poco o nulla e cioè a 25°C la ventola non gira. Se ora la temperatura sale il pin 1 sale e anche l'emettitore del Q1sale di tensione e la ventola riceve sempre più tensione fino ad avere il massimo di circa 10V.

Attorno a questo valore cioè a temperatura massima di circa 50°C quando la tensione sul pin 1 sarà arrivata a circa 11V avremo che il pin 6 di U1B supera il potenziale imposto sul pin 5 di U1B dal partitore R9 e R10 che alimentati a 12V fanno scorrere una corrente di 12V / (2,2K +15K) = 0,6976 mA tali che sulla R10 faranno cadere una tensione di 15K x 0,6976 mA = 10,46V e pertanto l'uscita pin 7 va a livello di massa polarizzando il secondo BD138 PNP che conducendo porta alla ventola questa volta la massima tensione di 12V per avere la massima velocità della ventola.

Regolando il trimmer devi poter variare la tensione sul pin 1 e vedere la ventola appena ferma a temperatura ambiente .. se vedi variare la tensione e la puoi regolare attorno a 2,2 V ma la ventola ancora gira al massimo prova misura la tensione sul pin 7 se è 0V o quasi verifica i collegamenti dei pin 5 e 6 ... sul pin 5 devi avere circa 10,4V ... Con il pin 1 a circa 2,2 e pin 5 a 10,4V circa la ventola deve essere praticamente ferma o appena si muove .. se anche con queste tensioni di pin 1 a 2,2V e pin 6 a circa 10,4V e pin 7 a circa 11V la ventola gira ancora troppo forte allora hai problemi con i transitori o non sono Q1 un NPN BDX53 e Q2 un PNP BD138 o sono collegati male.