Fan Hızının Sıcaklığa Göre Kontrolü: 3 Farklı Yöntem

Sıcaklığa bağlı fan devir kontrolü, hem elektronik devrelerde (güç kaynakları, amplifikatörler vb.) hem de bilgisayar uygulamalarında oldukça sık tercih edilen bir çözümdür. Bu yazıda, operasyonel yükselteç TL071 (OP-AMP) kullanılarak gerçekleştirilen ve yapısal olarak birbirine çok benzeyen üç farklı fan kontrol devresi ele alınmaktadır.

Devreler arasındaki temel fark, geri besleme yöntemidir. Bu sayede basamaklı, lineer veya histerezisli sıcaklık kontrolü kolaylıkla elde edilebilir. Devrenin çalışma voltajı DC 5V-30V aarasında kullanacağınız fanın çalışma voltajına uygun giriş voltajı kullanmalısınız.

1) Basamaklı (On-Off) Sıcaklık Fan Devir Kontrolü

Bu devrede TL071 operasyonel yükselteç geri beslemesiz olarak kullanılır. Çalışma prensibi oldukça basittir:

Örneğin ortam sıcaklığı 50 °C’nin üzerine çıktığında, çıkıştaki BC337 transistor iletime geçer ve fan gibi bir yük çalıştırılır.

Sıcaklık tekrar 50 °C’nin altına düştüğünde ise çıkış kapanır ve fan durur. Bu yapı histerezis içermeyen, ani geçişli (on-off) bir kontrol sağlar.

Sıcaklık algılaması için NTC tipinde bir termistör (R2) kullanılır. 10K NTC’nin direnci sıcaklık arttıkça azalır. Anahtarlama sıcaklığı R3 10k trimpot ile ayarlanır.

TL071 Opamp, 2 ve 3 numaralı girişlerindeki gerilimleri karşılaştırır.

Sıcaklık yükseldiğinde termistörün direnci düşer ve invertör girişteki (pin 2) gerilim, trimpotla ayarlanan referans gerilimin (pin 3) altına iner.

Bu durumda çıkış (pin 6) 0 V’tan pozitif seviyeye geçer ve T1 BC337 transistörü iletime sokar.

Sıcaklık düştüğünde ise süreç tersine döner ve çıkış kapanır.

Trimpot R3 sayesinde ayarlanabilir sıcaklık aralığı, kullanılan elemanlara bağlı olarak yaklaşık 0 °C – 70 °C arasındadır.

2) Lineer Sıcaklık Fan Devir Kontrolü

Bu devrede TL071 operasyonel yükseltece negatif geri besleme uygulanarak kazancı düşürülür.

Böylece sıcaklık belirli bir seviyeye ulaştığında fan aniden çalışmak yerine, kademeli ve yumuşak bir şekilde hızlanır.

Devrenin temel yapısı, basamaklı regülatör ile aynıdır. Fark olarak R6 10K geri besleme direnci ve R5 yardımcı direnci eklenmiştir.

Bu sayede, termistör üzerindeki gerilim değişimi çıkıştan gelen geri besleme ile kısmen dengelenir. Sonuç olarak sıcaklık arttıkça fan hızı orantılı olarak yükselir.

R6 direncinin değeri değiştirilerek, fanın hangi sıcaklık aralığında yavaşça hızlanacağı ayarlanabilir.

Yani fanın ilk hareket ettiği sıcaklık ile maksimum devire ulaştığı sıcaklık arasındaki lineer bölge bu dirençle kontrol edilir.

3) Histerezisli Sıcaklık Fan Devir Kontrolü

Bu tasarımda opamp’a pozitif geri besleme uygulanarak istenilen miktarda histerezis elde edilir.

Örneğin fan 50 °C’de çalışmaya başlar, ancak sıcaklık düştüğünde 40 °C’ye kadar çalışmaya devam eder. Açma ve kapama sıcaklıkları arasındaki bu fark, histerezis olarak adlandırılır.

Devre yapısı yine basamaklı regülatöre benzer; ancak burada da R6 10K geri besleme direnci ve R5 yardımcı direnci kullanılarak pozitif geri besleme sağlanır.

Fan devreye girdikten sonra, geri besleme nedeniyle eşik gerilimi kayar ve fanın kapanması için sıcaklığın daha düşük bir seviyeye inmesi gerekir.

Bu yöntem sayesinde fan, kısa süreli sıcaklık dalgalanmaları nedeniyle sürekli açılıp kapanmaz ve daha kararlı bir soğutma sağlanır. Histerezis genişliği, R6 direncinin değeri değiştirilerek ayarlanabilir.

Sonuç ve Geliştirme Olanakları

Bu üç fan hız kontrol devresi, temel hâlleriyle sınırlı değildir ve farklı uygulamalar için kolayca uyarlanabilir.

Örneğin R1 direnci ile NTC termistörün yerleri değiştirilirse, devre ters çalışır; yani sıcaklık düştüğünde çıkış aktif olur. Bu yapı, ısıtıcı kontrolü gibi uygulamalarda kullanılabilir.

Ayrıca termistör yerine, direnci değişen farklı algılayıcılar da kullanılabilir.

Örneğin:

• Fotodirenç
• Fotodiyot
• Fototransistör
• Nem sensörleri

Kısacası direnci değişen her türlü algılayıcı ile bu devreler farklı fiziksel büyüklüklerin kontrolünde kullanılabilir.

3 devreninde PCB çizimleri var.

Kaynak: pandatron.cz/