Регулятор скорости вращения USB-вентилятора

Когда-то, в один из жарких летних дней, был приобретён USB-вентилятор. Помимо основного своего свойства — охлаждать, на одной его из лопастей установлена линейка из цветных светодиодов, а на валу — управляющая ими плата с микросхемой. При вращении эти светодиоды создавали цветные меняющиеся круги, но, несмотря на наличие микросхемы, никаких фигур светодиоды не рисовали. Как игрушка вентилятор быстро надоел, а вот основную свою функцию — охлаждать — он выполнял плохо. Видимо, из-за того, что светодиоды располагались в одной из лопастей, возникала довольно сильная вибрация. Лопасти вентилятора были небольшого размера, а частота вращения — высокой, поэтому шум был сильный, а обдув воздуха — слабый. В общем, пользы от такого вентилятора было мало. Возникла идея не выбрасывать его, а переделать так, чтобы вентилятором можно было пользоваться по прямому назначению. Чтобы снизить шум и вибрацию, а также увеличить эффективность обдува, потребовалось внести изменения в конструкции вентилятора.


Необходимо было увеличить площадь лопастей, а частоту вращения вентилятора снизить или, ещё лучше, сделать регулируемой. Поэтому сначала с вала электродвигателя были удалены старые лопасти с узлом их крепления и безвозвратно удалена плата управления. С узла крепления снята пластиковая крышка, и старые лопасти с линейкой бескорпусных светодиодов удалены.


Вместо старых лопастей из листового тонкого прозрачного гибкого пластика были вырезаны новые. Их можно сделать такими же по форме, но больше по размеру. В моём случае радиус вращения стал около 80 мм. Электродвигатель, применённый в вентиляторе, был без маркировки. Измерения показали, что при напряжении питания 5 В потребляемый вентилятором ток при включении — 400 мА, а при постоянной работе он снижался до 160... 170 мА. Исходя из этого, а также небольших размеров вентилятора, большую часть внутреннего пространства которого занимает сам двигатель, необходимо было выбрать радиоэлементы и схему регулятора оборотов так, чтобы обеспечить минимальные размеры платы изготавливаемого регулятора.

В итоге выбор пал на микросхему IR2C24N, извлечённую из отслужившего своё FDD-дисковода и представляющую собой набор из шести управляемых транзисторных ключей с допустимым выходным током каждого их них до 320 мА. Схема одного ключа показана на рис. 1, а схема регулятора скорости вращения — на рис. 2. На двух верхних ключах собран обычный мультивибратор с регулируемой скважностью импульсов. Элементы R1— R3, С1, С2 задают частоту импульсов. Регулировка скважности осуществляется с помощью резистора R1. К одному из выходов мультивибратора подключены остальные четыре ключа, соединённые параллельно, а к их выходам подключён электродвигатель. Встроенные диоды (диод VD3 — на рис. 1) гасят импульсы самоиндукции, возникающие на электродвигателе, а конденсатор СЗ, установленный штатно на выводах вентилятора, подавляет помехи, возникающие на коллекторе электродвигателя.


Устройство собрано на плате из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 0,5 мм (рис. 3). Между сторонами платы сделано пять проволочных перемычек. Микросхема IR2C24N — в корпусе SO-16, постоянные резисторы и конденсаторы (керамические) — для поверхностного монтажа типоразмера 1206. Переменный резистор может быть любого типа, малых размеров с функциональной зависимостью А. Прямой замены IR2C24N найти не удалось, но аналогичную схему можно собрать, применив более современную серию микросхем ULN200xA, имеющую в своём составе семь транзисторных ключей, соответственно изменив элементы схемы и печатную плату. Внешний вид вентилятора и собранной платы показан на рис. 4.

Для того чтобы разместить в корпусе вентилятора переменный резистор и собранную плату, пришлось острым ножом удалить часть перегородок внутри корпуса и просверлить отверстие для переменного резистора. И плата, и резистор удерживаются в прорезанных для них местах, в перегородках, внутри корпуса и сверху прижимаются поставленным двигателем. Кроме того, они дополнительно закреплены герметиком.