Простий термостат на компараторі

Ідея подібного пристрою виникла в процесі апгрейду підсилювача на 4-х TDA2030A. Дуже вже мені не подобався шум вентилятора. За музикою його не було чутно, звісно ж, але, коли музика вимикалася, було чутно досить гучне жужіння вентилятора, що обдуває радіатор. В результаті народилася така ось схема на компараторі LM311.

Для початку згадаємо, що таке компаратор.
Компаратор (від англ. compare - порівнювати) - це порівнюючий пристрій.

Він порівнює напругу на прямому вході (у компаратора їх два - прямий і інверсний) з напругою на інверсному вході (напряження спрацьовування). Резистори R1 і R2 формують дільник напруги. З їх допомогою здійснюється налаштування порогової напруги спрацьовування компаратора. Якщо на прямому вході напруга перевищить напругу інверсного входу, то компаратор видасть на виході високий рівень, рівний напрузі живлення компаратора.

Резистор R3 слугує для створення позитивного зворотного зв'язку для формування гістерезисної передавальної характеристики. Ця міра дозволяє уникнути швидких небажаних перемикань стану виходу, обумовлених шумами на вхідному сигналі.

На компараторі можна навіть побудувати простий АЦП, якщо виставити поріг спрацьовування та напругу живлення компаратора рівними логічній одиниці!

Отже, термостат.

Принцип його дії такий: радіатор не охолоджується, поки його температура не досягне 40-50 градусів (залежить від опору резисторів RV1 і RT1). По досягненню необхідної температури кулер вмикається, охолоджує радіатор і знову вимикається. Така схема дозволить знизити шум вентилятора в тих режимах роботи підсилювача, коли нагрів мікросхем УМЗЧ незначний, і таким чином зменшити рівень шуму.

Тут компаратор управляє польовим транзистором, який може комутувати навантаження (кулер, світлодіод, реле тощо).
Видно, що напруга на прямому вході (12,7В) менше ніж на інверсному (12,8В). На виході компаратора 0В, отже, польовий транзистор закритий, ток через нього не тече і двигун не обертається.

Трохи змінимо опір RV1.

Напруга на вході перевищила порогове, компаратор відкрив транзистор, через нього пішов ток, двигун почав обертатися. В реальних умовах повинно змінитись опір RT1 через нагрівання (якщо це NCT) або охолодження (якщо PCT).

Тепер подивимося, як це буде виглядати "в залізі".

Дані про температуру знімаються за допомогою NTC термістора на 1 кОм.

Мій вибір впав на SMD-монтаж, оскільки переді мною стояла задача зробити пристрій, що має якомога менші габарити.
Таку платку можна просто приклеїти на термоклей або двосторонній скотч до радіатора або стінки корпусу підсилювача. 

Налаштування здійснюється досить просто: необхідно, щоб терморезистор набрав кімнатну температуру. Після цього його калібрують обертанням підстроювального резистора до припинення спрацьовування на кімнатну температуру. Потім нагрівають термістор до необхідної розрахункової температури (я калібрував приблизно на 50°C. Приклеїв термістор до настільної лампи зі 100Вт лампою розжарювання і налаштовував за теплом, яке віддає лампа.) і підлаштовують резистор до появи спрацьовування на необхідну температуру.

Ну і не слід забувати про термопровідну пасту між термістором і радіатором. 

Список радіоелементів