Circuito controlador de soplador de aire PWM para estufas de cocina de biomasa

Circuito controlador de soplador de aire PWM para estufas de cocina de biomasa

El artículo detalla un circuito controlador de velocidad PWM para un sistema de soplador de aire que se utilizará en estufas de cocina de biomasa. El circuito también incluye un suministro de batería de respaldo automático ininterrumpido con un circuito de cargador de batería automático integrado para la aplicación particular. La idea fue solicitada por el Sr. Tushar y Sivaranjani.

Especificaciones técnicas

Gracias por su interés y respuesta entusiasta. Para que os hagáis una idea, estamos trabajando en estufas de biomasa que sustituyen a los cilindros de GLP y la cocción convencional a leña. Básicamente, la aplicación funciona impulsando más aire en el sistema de combustión de la estufa, lo que garantiza una combustión más limpia y reduce la contaminación del aire interior.



Para facilitar más aire en el sistema, estas estufas de cocina tienen
1) un motor PMDC (cepillo) - 12VDC con un RPM de 7000, 40 W, 0.53 A
2) Un impulsor montado en el eje del motor para enviar aire a través del sistema
3) Hay una batería de plomo-ácido sellada de 7.2 AH que proporciona energía de respaldo para hacer funcionar el sistema.



Como se mencionó anteriormente, necesitaríamos un circuito que tuviera

1) Controlador de velocidad PWM para un motor de 12VDC que a su vez regularía la cantidad de aire que ingresa al sistema
2) Un cargador de batería de plomo de 12 V
3) fuente de alimentación sin transformador



Nos gustaría compartir experiencias a las que nos hemos enfrentado hasta la fecha en los circuitos y no hemos tenido ni idea de cómo solucionarlas.

1) Son aprovechados al máximo por los cocineros en la cocina. Por lo tanto, debe existir un sistema simple pero resistente.
2) Lado de la fuente de alimentación

a) Dado que nuestra principal región objetivo está en Tamil Nadu y tenemos una terrible crisis de energía, el cambio entre la fuente de alimentación reductora y la energía de la batería debe ser automático y no fluctuar el voltaje operativo
b) Si la batería no se ha utilizado durante más de un mes, todo el circuito deja de funcionar



3) Lado PWM

a) Regulación fina de la velocidad del motor, para dar una sensación de uso similar a la de una estufa de GLP. Lo que observamos es que luego de 16 horas de operaciones continuas no hay variación de velocidad en el motor. Aún no he podido precisar el motivo.

4) Condiciones generales

a) dado que este circuito estará funcionando cerca de un horno y a pesar de que está bien ventilado y aislado del calor, el circuito en sí se calienta considerablemente y muchos afirman que el circuito falla por esta razón.

Nos gustaría encontrar una solución con su experiencia para abordar estos problemas y ayudarnos en nuestra empresa de medios de vida sostenibles.

Háganos saber si tiene alguna pregunta y cómo podríamos seguir adelante.

Saludos,
Sivaranjani

El diseño

De acuerdo con la solicitud, la aplicación de la estufa de biomasa requiere un ventilador de 12 V para forzar el aire en la cámara de combustión para obtener los resultados mejorados deseados, esta inducción de aire debe ser variable, lo que significa que la velocidad del ventilador debe tener una función controlable a través de una perilla de control PWM , que podría ser utilizado por el usuario para configurar / seleccionar la inducción de aire deseada y la velocidad de combustión.

A continuación se muestra un novedoso circuito de control de velocidad del ventilador PWM de 12 V, que utiliza un par de IC 555.

Uso de dos IC 555 para el control del ventilador PWM

IC1 se utiliza para generar una frecuencia de onda cuadrada de 80 Hz que se aplica en el pin2 de IC2 dispuesto como un generador de PWM. IC2 genera un PWM variable en su pin3 convirtiendo primero la entrada de onda cuadrada del pin2 en ondas triangulares a través de C3 y luego comparándola con el nivel de voltaje aplicado en su pin5.

El voltaje del pin 5, que se puede seleccionar o ajustar manualmente a través del potenciómetro, determina el ciclo de trabajo de los PWM, que a su vez determina la velocidad del ventilador conectado en consecuencia.

El voltaje variable o el potenciómetro PWM ajustable está formado por P1, junto con T2 aparejado en el modo colector común.

El controlador de velocidad del ventilador explicado anteriormente debe alimentarse a través de un sistema de suministro de energía ininterrumpida desde una etapa de respaldo de batería en espera bien recargada.

La batería a su vez requiere un circuito de carga automática de batería para que esté lista para proporcionar una energía instantánea e ininterrumpida al ventilador, asegurando un suministro suave y continuo al motor y alimentación de aire a la estufa de biomasa.

Uso del circuito del cargador de batería automático basado en Opmap

Todas estas condiciones se cumplen en el siguiente diagrama de circuito, que es un circuito de cargador de batería automático basado en opamp.

El circuito del cargador, como se muestra a continuación, emplea un par de amplificadores operacionales para la detección y el corte requeridos durante los umbrales de batería llena y de nivel bajo de batería.

El preajuste de 10k conectado en el pin 3 del 741 IC izquierdo está configurado de tal manera que siempre que la batería alcanza el nivel de carga completo, la salida del IC simplemente aumenta, desactivando el TIP127 relevante, cortando el voltaje de carga a la batería.

El LED encendido indica la situación de carga encendida de la batería y viceversa.

La etapa IC 741 del lado derecho se coloca para monitorear la condición de bajo voltaje de la batería. Cuando alcanza el umbral inferior, el pin2 del IC se vuelve más bajo que el pin3 de referencia, lo que a su vez hace que la salida del IC se eleve desactivando el TIP127 adjunto.

La carga ahora está inhibida de recibir energía de la batería. Este límite de corte se establece ajustando el valor predeterminado de 10k en el pin 2 del IC

Aquí también el LED base indica las situaciones relevantes, el brillo indica batería baja, mientras que el apagado indica batería por encima del umbral inferior.

Por qué se utilizan los dos diodos

Los dos diodos están conectados con un propósito específico, mientras que la red eléctrica está presente, el suministro de 14 V del SMPS es ligeramente más alto que el voltaje de la batería mantiene el diodo horizontal polarizado inverso y permite que solo el voltaje SMPS alcance la carga o el ventilador a través de la vertical. Diodo 1N5402.

En caso de que falle el voltaje de la red, el diodo horizontal conectado al colector del lado derecho TIP127 se polariza rápidamente hacia adelante reemplazando el suministro SMPS muerto con el suministro de la batería, lo que garantiza un flujo ininterrumpido de suministro al ventilador.

El SMPS sin transformador de 14 V se puede comprar listo para usar en el mercado o fabricarlo personalmente. Se pueden ver algunos circuitos adecuados en los siguientes enlaces:

12V 1 Amp MOSFET SMPS

SMPS de 12 V con VIPer22A IC

SMPS de 12 V con IC de interruptor pequeño TNY

Todos los modelos anteriores deberán ajustarse en sus etapas de salida para adquirir los 14 V.




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