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将便携冷热杯的风扇改成温控风扇

: 硬件/HW 木魚 699℃ 1评论

背景

正所谓饱暖思淫欲吃饱没事干,在对冰镇饮料垂涎欲滴了好几天后,从什么都有的淘宝上买了一个冷暖两用的杯子。

你看看你看看,这杯子夏天能冰镇冬天能加热,温度从5度到55度,是不是贼万能。

如果你真的被这有点纯洁的奶白色给欺骗的话,那你可能就要失望了。这种冷暖两用的杯子(乃至于常见的冷暖两用的车载冰箱),基本上都是靠半导体制冷片+散热片实现的,效率比较差,和室温的差别不能太大(大多20度以内),风扇声音还不小。比压缩机制冷的优胜之处在于重量较轻,体积也较小。

哦我好像不是来Diss这个杯子的。

总的来说这个杯子能实现我的要求,在设置为5度的情况下,虽然相较室温温差超过20度所以其实达不到这个温度,但真的是冰饮耶。

就是这个风扇啊,真的要命,不是温控的,始终全速运行,真的吵。于是我决定动手改装成温控风扇。

对了,这玩意儿性价比偏低,因为我觉得原材料很便宜。

准备

首先准备好冷热杯一个。

这个杯子用的是12V供电,3A电流,制冷功率32W。所以直觉告诉我,它的散热风扇也是12V的,看起来是6厘米的风扇。

要实现风扇调速,常见有两种模式,一种是PWM调速,一种是DC调速。相比而言,DC调速比较简单,变动风扇的电压即可。

那么如何变动风扇的电压呢。这里我计划使用DC-DC降压线路来做。要实现对温度敏感,还需要一枚NTC温敏电阻。

我掏出了之前淘宝上买的超小的Mini360 DC模块,大概一块多钱,如下图所示。

它的芯片是MP2307。根据手册,它是一枚 4.7523V输入、0.92520V输出、3A电流的降压芯片,用来驱动这个风扇,绰绰有余了。

它的典型线路如下:

输出电压需要通过R1和R2两个电阻分压来实现的,基本原理就是输出通过R1和R2两个电阻的分压后,让芯片的5脚电压等于基准电压,也就是0.925V。

由于我们希望温度越高风扇转速越快(也就是电压越高),而我们一般用的温敏电阻NTC是负温度系数的,温度越高阻值越小,所以上图中的R2应该替换为温敏电阻,这样就实现了温度越高输出电源越高。

这里我选择了一枚5K的NTC电阻,B值3950。通过计算可知,在25度和50度的情况下,它的阻值分别为5000Ω1794Ω,如下图所示。

输出电压 VO=0.925*(1+R1/R2)。根据经验,12V供电的风扇,在5V左右是低转速,再低就不保证能转了,转不动就只能在那抽抽。

所以通过简单测算后,最终选定R1分压电阻为20K,这样在25度的时候输出电压为 0.925*(1+20000/5000)=4.925V,50度的时候输出电压为0.925*(1+20000/1794)=11.24V,接近设计目标。

开工

先拆开这个杯子,直接捅菊花从屁股拆,就俩螺丝,简单。

嗯……果然如此,12V的风扇。其它的线路板看不到,我们就不继续拆了,这样虽然费劲点但还行。简单的思路是,我们把DC降压板用双面胶固定在散热片侧面,把热敏电阻就近贴在散热片上。

掏出来我们的模块。

如上图所示。这个可调电阻我们要先拆掉,然后R2所指的贴片电阻是下分压电阻,也要拆掉。然后R1换成20KΩ的固定电阻,R2替换成NTC。

先拆掉。

然后焊上去。因为散热片是铝片,为了绝缘,NTC套了热缩管。这里NTC直接焊在板子上了,但从后续来看……最好用细的电线引出来,因为这种玻璃封装的二极管引脚比较硬,后面造型的时候很容易脱焊(比如我就脱焊了),还会捎带拔起焊盘。当然要使用火柴头那种小NTC就没这烦恼了。

改好后先来试验一下输出电压。

输出电压5.8V,比计算值高,因为这里的室温是29度左右。然后我们用电烙铁模拟加热一下看看。

基本达到目标。现在我们要继续做的事情,就是把板子装上去,并把风扇的线断成两截,分别接在输入和输出上。红线是正极,黑线是负极,风扇接在输出那边。

白色的胶是5205导热胶,起到固定和导热的作用。电路板是通过3M的双面胶贴在散热片上的。

最后原样装好。

收工

至此,已经实现了风扇随着散热片的温度自动调速。材料费2块钱不到。

在温度达到既定目标的情况下,散热片低温,风扇声几乎可以忽略不计。

唯一要注意的是,半导体制冷片能达到的温度有最低值,比如如果我设置5度,但始终达不到,那么会消耗很多的电,并且风扇也始终以较高的速度来运行(虽然声音比之前要小很多)。

拓展下,几乎所有内置散热风扇的设备,想要调速,都可以按照这个思路来做,Over~

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(1)个小伙伴在吐槽
  1. 所以……冷热杯哪里领?

    就砍三刀2021-06-18 08:38 回复