PWM Air Blower Controller Circuit for Biomass Cook Stufe

L'articolo descrive in dettaglio un circuito di controllo della velocità PWM per un sistema di soffiante d'aria da utilizzare nelle stufe a biomassa. Il circuito include anche un'alimentazione di backup automatica ininterrotta della batteria con un circuito caricabatteria automatico integrato per la particolare applicazione. L'idea è stata richiesta dal Sig. Tushar e Sivaranjani.

Specifiche tecniche

Grazie per l'interesse e la risposta entusiasta. Per darvi un'idea, stiamo lavorando su stufe a biomassa che sostituiscono le bombole GPL e la tradizionale cottura a legna. Fondamentalmente l'applicazione funziona spingendo più aria nel sistema di combustione della stufa per cucinare garantendo una combustione più pulita e riducendo l'inquinamento dell'aria interna.

Per facilitare più aria nel sistema, queste stufe hanno
1) un motore PMDC (spazzola) - 12VDC con un RPM di 7000, 40 W, 0,53 A.
2) Una girante montata sull'albero del motore per inviare aria attraverso il sistema
3) È presente una batteria al piombo sigillata da 7,2 AH per fornire alimentazione di backup per far funzionare il sistema.

Come accennato in precedenza avremmo bisogno di un circuito che avrebbe

1) Regolatore di velocità PWM per un motore 12VDC che a sua volta regolerebbe la quantità di aria che entra nel sistema
2) Un caricabatteria da 12 V al piombo
3) alimentatore senza trasformatore

Vorremmo condividere le esperienze che abbiamo affrontato fino ad oggi sui circuiti e siamo stati davvero all'oscuro di come risolverle.

1) Sono messi al massimo uso improprio da parte dei cuochi in cucina. Quindi un sistema semplice ma robusto deve essere in atto
2) Lato alimentazione

a) Dal momento che la nostra principale regione di destinazione è il Tamil Nadu e abbiamo una terribile crisi energetica, il passaggio tra l'alimentazione ridotta e l'alimentazione della batteria dovrebbe essere automatico e non fluttuare la tensione operativa
b) Se la batteria non è stata utilizzata per più di un mese, l'intero circuito smette di funzionare

3) lato PWM

a) Regolazione fine della velocità del motore, per dare una sensazione di utilizzo simile a quella di una stufa a GPL. Quello che abbiamo osservato è che dopo 16 ore di funzionamento continuo non c'è variazione di velocità nel motore. Non sono stato ancora in grado di individuare il motivo.

4) Condizioni generali

a) poiché questo circuito funzionerà vicino a un forno e nonostante sia ben ventilato e isolato dal calore, il circuito stesso si riscalda notevolmente e molti sostengono che il circuito si guasta per questo motivo.

Vorremmo trovare una soluzione con la tua esperienza per affrontare questi problemi e aiutarci nella nostra impresa di mezzi di sussistenza sostenibili.

Fateci sapere se avete domande e come potremmo approfondire ulteriormente la questione.

Saluti,
Sivaranjani

Il design

Secondo la richiesta, l'applicazione della stufa a biomassa richiede una ventola da 12 V per forzare l'aria nella camera di combustione per i risultati migliori desiderati, questa induzione di aria deve essere variabile, il che significa che la velocità della ventola dovrebbe avere una funzione controllabile tramite una manopola di controllo PWM , che potrebbe essere utilizzato dall'utente per impostare / selezionare l'induzione d'aria desiderata e la velocità di combustione.

Di seguito è mostrato un nuovo circuito di controllo della velocità della ventola PWM da 12 V, utilizzando un paio di IC 555.

Utilizzo di due IC 555 per il controllo della ventola PWM

IC1 viene utilizzato per generare una frequenza a onda quadra di 80 Hz che viene applicata al pin2 di IC2 disposto come un generatore PWM. IC2 genera una variabile PWM sul suo pin3 convertendo prima l'ingresso dell'onda quadra del pin2 in onde triangolari su C3 e poi confrontandolo con il livello di tensione applicato al suo pin5.

La tensione del pin5, selezionabile manualmente o regolabile tramite pot, determina il duty cycle dei PWM che a sua volta determina di conseguenza la velocità della ventola collegata.

La tensione variabile o il potenziometro PWM regolabile è formato da P1, insieme a T2 truccato in modalità collettore comune.

Il regolatore di velocità della ventola sopra spiegato deve essere alimentato tramite un sistema di alimentazione ininterrotta da uno stadio di riserva della batteria ben ricaricato.

La batteria a sua volta richiede un circuito di carica batteria automatico in modo che rimanga pronta per fornire una potenza istantanea ininterrotta al ventilatore, assicurando un'alimentazione regolare e continua al motore e l'alimentazione d'aria alla stufa a biomasse.

Utilizzo del circuito del caricabatteria automatico basato su Opmap

Tutte queste condizioni sono soddisfatte nel seguente schema circuitale che è un circuito di carica batteria automatico basato su opamp.

Il circuito del caricatore come mostrato di seguito impiega un paio di amplificatori operazionali per il rilevamento e l'interruzione richiesti durante le soglie di batteria carica e di livello basso della batteria.

Il preset 10k collegato al pin3 dell'IC 741 sinistro è impostato in modo tale che ogni volta che la batteria raggiunge il livello di carica completa l'uscita dell'IC va semplicemente alta disattivando il relativo TIP127, interrompendo la tensione di carica alla batteria.

Il LED acceso indica la situazione di carica della batteria e viceversa.

Lo stadio IC 741 sul lato destro è posizionato per monitorare le condizioni di bassa tensione della batteria. Quando raggiunge la soglia inferiore, il pin2 dell'IC diventa inferiore al pin3 di riferimento, il che a sua volta fa aumentare l'uscita dell'IC disattivando il TIP127 collegato.

Il carico ora è inibito dall'ottenere alimentazione dalla batteria.Questa soglia di taglio viene impostata regolando il 10k preset al pin2 dell'IC

Anche qui il LED di base indica le situazioni rilevanti, il bagliore indica batteria scarica, mentre lo spegnimento indica batteria sopra la soglia inferiore.

Perché vengono utilizzati i due diodi

I due diodi sono collegati con uno scopo specifico, mentre la rete è presente l'alimentazione a 14V dall'SMPS essendo leggermente superiore alla tensione della batteria mantiene il diodo orizzontale polarizzato inversamente e consente solo alla tensione dell'SMPS di raggiungere il carico o il ventilatore del ventilatore tramite la verticale Diodo 1N5402.

Nel caso in cui la tensione di rete venga a mancare, il diodo orizzontale collegato al collettore del lato destro TIP127 viene rapidamente polarizzato in avanti sostituendo l'alimentazione SMPS morta con l'alimentazione a batteria, garantendo un flusso ininterrotto dell'alimentazione alla ventola.

L'SMPS da 14 V senza trasformatore può essere acquistato già pronto sul mercato o costruito personalmente. Alcuni circuiti adatti possono essere visti nei seguenti link:

SMPS MOSFET 12V 1 Amp

SMPS 12 V utilizzando VIPer22A IC

SMPS a 12 V con microinterruttore TNY IC

Tutti i modelli di cui sopra dovranno essere ottimizzati nelle fasi di uscita per acquisire i 14 V.