Недорогой анемометр борется с пылью

Maxim MAX1618 MAX1661 MAX4626

Журнал РАДИОЛОЦМАН, май 2019

Jim Christensen

EDN

Растущие уровни рассеиваемой мощности требуют интенсивного охлаждения, и все больше и больше вентиляторов оказываются в тесных корпусах электронных устройств. Однако пыль, которую вентиляторы затягивают в эти корпуса, может создавать серьезные проблемы для высоконадежных систем. Покрывая теплоотводы и электрически заряженные компоненты, пыль действует как одеяло, увеличивающее эффективное тепловое сопротивление между компонентами и воздухом. Простым способом борьбы с этой проблемой является установка на воздухозаборник одноразового фильтра. Однако если вы не сможете регулярно заменять фильтр, он может забиться и действовать как воздушная заслонка – ситуация, еще более неприятная, чем первоначальная проблема. Попытка обнаружить засорение фильтра путем считывания числа оборотов вентилятора с помощью сигналов тахометра бесполезна, поскольку скорость вращения вентилятора не имеет прямой связи с потоком воздуха. Плохое обслуживание фильтра можно обнаружить, определив фактический поток воздуха с помощью теплового анемометра, но большинство электронных анемометров дороги и громоздки. В качестве альтернативы вы можете создать анемометр с шиной SMBus/I2C, используя преобразователь интерфейсов, несколько недорогих коммутаторов и дешевый дистанционный датчик температуры (Рисунок 1).

Используя программируемые цифровые потенциометры, можно управлять центральной частотой и усилением полосового фильтра.
Рисунок 1. Нагревая транзистор Q3 и измеряя время, за которое его температура
возвращается к исходному значению, этот анемометр измеряет величину
воздушного потока.

Для выключения MOSFET Q1 и Q2 и включения аналоговых переключателей IC2 и IC3 используйте преобразователь интерфейсов IC4 с шиной SMBus. Измерьте температуру окружающего воздуха без предварительного нагрева транзистора Q3. Затем пропустите ток для нагрева Q3, выключите IC2 и IC3 и включите Q1 и Q2. Для достижения температурного равновесия обеспечьте «выдержку» длительностью порядка пяти минут. (Точное время нагрева, необходимое для установления равновесия, зависит от конкретного устройства; вы должны определить его экспериментально). Дождавшись равновесия, снимите питание с транзистора Q3, выключив Q1 и Q2, и замкните аналоговые ключи IC2 и IC3, чтобы произвести измерения температуры. Воздушный поток напрямую связан со скоростью, с которой падает температура. Вы можете измерить его величину, оценив время, необходимое для того, чтобы температура транзистора вернулась в пределы 1° от ее первоначального значения. Датчик температуры инжектирует небольшой ток в базовый переход, поэтому важно аккуратно развести печатную плату, чтобы не допустить проникновения помех в линии DXP и DXN.

Таблица 1. Зависимость времени охлаждения
от напряжения вентилятора
Напряжение
вентилятора
(В)
Время
охлаждения
(с)
12 30
8 47
6 60
0 (нет вентилятора) 84

Если выносной транзистор вам нужно установить в воздуховоде, использование витой пары позволит удалить его от схемы на расстояние до 3.5 м. В Таблице 1 показана зависимость напряжения на вентиляторе (воздушного потока) от времени охлаждения для случая, когда датчик температуры размещен примерно в 36 см от вентилятора, работающего на полной скорости (12 В), средней скорости (8 В), низкой скорости (6 В) и нулевой. Времена выдержки могут достигать 30 минут. При включенном нагреве транзистора Q3 схема потребляет примерно 200 мА. Если такое рассеяние мощности чрезмерно и создает проблемы, можно снизить период измерений до часов или даже суток, поскольку изменения в потоке воздуха происходят очень медленно. Вы также можете запланировать измерения на время низкой активности системы, когда общее энергопотребление мало.

Материалы по теме

  1. Datasheet Maxim Integrated MAX1618
  2. Datasheet Maxim Integrated MAX1661
  3. Datasheet Maxim Integrated MAX4626
  4. Datasheet ON Semiconductor FDN335N
  5. Datasheet ON Semiconductor FDN336P

Приложение. Команды I2C

Запись в MAX1661 (адрес = 40h):  
F3h F2h Разомкнуть все ключи; затем замкнуть измерительные ключи
   
Запись в MAX1661 (адрес = 30h):  
09h 48h Запись конфигурации; однократный режим
0Fh Команда однократного измерения
W 01 R ??h Чтение окружающей температуры
   
Запись в MAX1661  
F3h F5h Разомкнуть все ключи; затем включить силовые MOSFET
   
Выдержка в течение 5 минут  
   
Запись в MAX1661  
F3h F2h Разомкнуть все ключи; затем замкнуть измерительные ключи
   
Запись в MAX1661  
0Fh Команда однократного измерения
W 01 R ??h Чтение температуры

Зациклите две последние инструкции и подсчитайте, сколько времени потребуется, чтобы температура упала до начальной температуры окружающей среды + 1°.

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Low-cost anemometer fights dust

Цена MAX1618MAX1618 на РадиоЛоцман.Цены
10 предложений от 10 поставщиков
Температурные датчики для монтажа на плате Sensors, Transducers
ПоставщикПроизводительНаименованиеЦена
ТриемаMaximMAX1618MUB+135 руб.
ТаймЧипсMaximMAX1618MUBпо запросу
LifeElectronicsMaximMAX1618MUB+по запросу
Океан ЭлектроникиMaximMAX1618MJIпо запросу
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя