Am realizat un sistem de răcire adaptabil, destinat a fi montat pe dispozitive sau elemente de circuit care necesită răcire, cu reglare automata a turaţiei ventilatorului in funcţie de temperatura elementului care trebuie răcit şi cu semnalizarea depăşirii unor valori de prag prestabilite ale temperaturii .

Conform schemei bloc, proiectul este compus din:

1) etaj generator de căldură reglabil , care emulează dispozitivul/elmentul necesar a fi răcit, format din :

• un variator de tensiune alternativa, cu tiristor , alimentat la 220V c.a.
• un bec cu halogen de 35 W/220V, a cărui intensitate luminoasă (şi implicit căldura generată) este reglată prin variatorul de tensiune; becul este prevăzut cu oglindă parabolică care dirijează cea mai mare parte a radiaţiilor calorice spre radiator.

2) etaj de răcire format din :

• radiator din aluminiu, incălzit prin intermediul becului cu halogen, cu rol de „interfaţă termică” între elementul care trebuie răcit (pe care se montează în caz real) şi ventilatorul de răcire.
• ventilator de 5Vcc / cca 2 W, a cărui turaţie va fi proporţională cu temperatura .
• senzor de temperatura , respectiv circuitul integrat liniar LM335z (utilizabil în gama de temperatură -40 ˚C la 100 ˚C) , fixat pe radiatorul de aluminiu.
• termistor a cărui rezistenţă scade odată cu creşterea temperaturii; montat în serie cu ventilatorul, determină creşterea curentului în circuit şi implicit a turaţiei ventilatorului, odată cu creşterea temperaturii.

3) etaj de comandă , programabil

• este constituit din plăcuţa electronică conţinând microcontrolerul ATMEGA16, alimentată şi programată de la calculator, prin port USB.
• un releu electromagnetic de 5Vcc, comandabil cu un curent de 30mA, care cuplează/decuplează ventilatorul; separă galvanic etajul de comandă de etajul de răcire.

4) etaj de semnalizare , cu rol de atenţionare optică la atingerea unui prim prag de temperatură, respectiv alertă acustică la un al doilea prag, este constituit din:

• LED RGB ( de la care am conectat în paralel circuitele green şi blue - obţinând o culoare cyan plăcută – cu scopul de a avea un back-up în cazul arderii unei părţi a LED-ului) ; aprinderea lui semnalizează depăşirea primului prag critic al temperaturii. Pentru menţinerea curentului în limite suportate de ATMEGA16 (30 Am), LED-ul este înseriat cu un rezistor de până la10 Kohm (valoare găsită experimental).
• un buzzer (înseriat şi el cu un rezistor cu rol de micşorare a curentului) care sună când s-a atins cel de-al doilea prag critic de temperatură, semnificând incălzirea exagerata a dispozitivului care trebuie răcit .

5) surse de alimentare

Am ales să reprezint şi partea de alimentare, date fiind rigorile impuse montajului de necesitatea protejării microcontrolerului. Astfel, montajul se alimentează:

• direct de la reţeaua de 220 Vc.a. – etajul generator de căldură
• cu tensiunea de 5 Vc.c. - prin portul USB , de la PC
• de la o sursă de tensiune de cca 5Vcc pentru alimentarea separată a ventilatorului de răcire, impusă de necesitatea alimentării ventilatorului cu un curent mai mare decât cel suportat de microcontroler, de care va fi separat galvanic; demonstrativ se poate folosi o baterie de 4,5 Vc.c.

6) circuite de detecţie suplimentară a unor factori de risc Date fiind capabilităţile mari ale microcontrolerului ATMEGA16, am considerat util să marchez faptul că există posibilităţi de extensie ulterioară a montajului. Exemple în acest sens (selectabile în funcţie de riscurile existente la locul de instalare) ar fi un detector de inundaţie sau un detector de incendiu, ambele în forma cea mai simplă reprezentată de o clemă cu două contacte care se ating la dizolvarea unei pastile în apa de inundaţie sau la topirea unei pastile de ceară la căldura incendiului din proximitate. Funcţionarea propriu zisa a montajului este relativ simplă, uşor de dedus din descrierea de mai sus şi de urmărit pe schema bloc. Se conectează montajul la priză, se comută alimentarea becului cu halogen din variatorul de tensiune care este şi comutator. După încălzirea prealabilă a acestuia, se poate regla temperatura radiatorului în limite rezonabile din variatorul de tensiune. Puterea becului am stabilit-o empiric astfel încât temperatura să se menţină sub 65 ˚C, pentru a evita arderea operatorului şi pentru a ne menţine în gama de măsură a senzorului. ATMEGA16 primeşte informaţia privitoare la temperatura radiatorului de la senzor, iar la atingerea unei valori de prag programate comandă releul care cuplează ventilatorul, răcind radiatorul şi , prezumtiv , dispozitivul pe care este montat. Dacă din varii cauze temperatura nu poate fi ţinută sub control, la atingerea unul al doilea prag ATMEGA16 comandă semnalizarea luminoasă (aprinde LED-ul) , iar dacă temperatura atinge un prag critic după care ar urma deteriorarea dispozitivului de răcit, comandă cuplarea buzzerului care va emite un semnal sonor. Menţionăm şi aici posibilitatea extinderii ulterioare a montajului, funcţie de necesităţi şi timpul la dispoziţie, atât cu elemente de detecţie suplimentară a unor factori de risc cât şi cu elemente care să ducă la deconectarea automată a alimentării dispozitivului respectiv (un alt releu comandat de ATMEGA16).

Piese folosite :

• placă de bază din textolit
• 1 un variator de tensiune alternativa, cu tiristor , alimentat la 220V c.a.
• 1 bec cu halogen cu oglindă parabolică, de 35W/220V
• 1 radiator de aluminiu
• 1 ventilator : 5Vcc, cca 2W
• 1 senzor de temperatura : LM335z
• 1 termistor : R = cca 7 Ohm la 20 ˚C
• 1 LED RGB
• 1 buzzer 5-24 Vc.c.
• 1 releu : 5V, 40mA
• 2 rezistoare : R = 9k6
• releu electromagnetic de 5Vcc, 30mA (curent de comandă)
• plăcuţa electronică cu ATMEGA16.
• baterie de 4,5 Vc.c. (sau cablu USB modificat pentru a prelua doar tensiunea de la un port USB)
• cablu USB
• clemă detector de inundaţie (eventual)

==== Schema bloc ==== :

==== Schema electrica ==== :

Poze din timpul dezvoltarii placutei :

• dupa prima etapa :

• ventilator si buzzer :

• radiator, variator de tensiune alternativa si bec :

• vedere de sus ( ledul se afla intre radiator si variatorul de tensiune ) :

• focalizare pe ventilator, dupa ce am conectat toate componenetele la porturile microcontroller-ului :

• vedere de sus dupa conectare alimentare suplimentara la 5V :

• functionarea becului care incalzeste radiatorul :

==== Concluzii ==== :

• Proiectul a fost unul destul de interesant din care am invatat destul de multe lucruri practice, aprofundand astfel si cunostintele dobandite la electronici si la proiectarea cu microprocesoare. Ma bucur ca am reusit sa il fac in cele din urma functional, chiar daca am intampinat initial dificultati privind faptul ca pot scoate un curent de cel mult 40 mA / pin in cazul microcontroller-ului ATMEGA16.

==== Download ==== :

• O arhiva in care se gaseste si codul sursa poate fi gasita aici :

draga_andrei_sistem_de_racire.zip