Ventilation régulée pour dissipateur

Le plus souvent, les ventilateurs prévus pour le refroidissement d'appareil tournent à plein régime même si cela n'est pas nécessaire. Il est intéressant de modifier la vitesse de rotation en fonction des calories à évacuer donc de la température de l'appareil ou de son dissipateur.

Pour un appareil qui n'est pas prévu pour cela, il va falloir faire un peu de mécanique et d'électronique. Si en analogique, la chose n'est pas aisée, il n'en est pas de même en numérique grâce aux microcontrôleurs. En particulier, avec l'Arduino, le montage est très simple tout autant que la programmation.

L'exemple pris ici est le refroidissement d'une alimentation ICOM IC-PS15. Cette alimentation était destinée à un transceiver décamétrique et utilisée en BLU, le dissipateur atteignait une température raisonnable. Il n'en a plus été de même quand elle a alimenté un transceiver VHF-UHF pouvant délivrer 100 W en FM, donc en continu. La température de ce dissipateur atteignait assez rapidement des valeurs dangereuses et une ventilation s'imposait.
N'étant pas prévue pour, il a fallu faire un peu de mécanique pour y ajouter deux ventilateurs de 80x80 et fixer la sonde de température sur le dissipateur.

     Le montage électronique comprend un microcontrôleur ATMega328P, une sonde LM35DT, un transistor et quelques composants annexes. La vitesse de rotation est fonction de la température atteinte par le refroidisseur et varie en cinq plages, depuis l'arrêt jusqu'à la vitesse de rotation maximum. Nous avons préféré cette solution à une variation continue de la vitesse de rotation. C'est la modulation de largeur d'impulsions (MLI ou PWM) qui ajuste la vitesse de rotation. La fréquence de ces trains d'impulsions a été choisie la plus haute possible pour éviter tout bruit intempestif dans le ou les moteurs.
    Une petite carte électronique supporte tous les composants et les organes externes sont reliés par connecteur. Il y a possibilité d'y brancher un afficheur LCD I2C de 2 lignes de 16 caractères, ce qui peut servir pour les essais mais n'est pas nécessaire en fonctionnement normal. L'affichage, sur ce LCD, indique la température et la valeur du PWM.
    Le programme dans l'ATMega328 est simplifié à l'extrême mais pourrait se voir attribuer d'autres mesures comme la tension de sortie et l'intensité avec un module ACS712.
    La sonde de température est un LM35DT en boitier TO-220 parfaitement adapté mécaniquement mais relativement difficile à approvisionner. A la place, il est possible d'utiliser le LM35CZ en boitier TO-92. Malheureusement il n'est pas adapté à une mesure de température de surface car c'est essentiellement par ses connexions que la chaleur arrive sur la partie active. Il reste alors la solution de percer le radiateur à un diamètre légèrement supérieur à celui du boitier et d'utiliser de la graisse thermique. Sinon, le plaquer contre le dissipateur avec un morceau de lame de cuivre épousant sa forme. Dans les deux cas, on n'aura pas la température exacte, ni une réaction immédiate et il faudra en tenir compte dans les paramètres du programme que l'on modifiera à loisir.

SCHÉMA

     Sur la sortie PD3 on a des impulsions aux environs de 33 kHz dont le rapport cyclique est fonction de la température du dissipateur, mesurée par IC2. Ces impulsions sont intégrées par un réseau RC (R4 et C3) et transformées en une tension allant de 0 à +5 volts.
    Cette tension est appliquée à deux transistors complémentaires T1 et T2 avec un coefficient d'amplification qui est fonction de la valeur de la résistance ajustable Aj1. La tension sur le collecteur de T2 est appliquée sur la base du transistor ballast T3 pour obtenir cette même tension mais avec une intensité plus élevée.
     Le réglage du gain par Aj1 se fait en appliquant provisoirement, par un potentiomètre, entre le +5 v et la masse, une tension telle que l'on ait sur PD3 un PWM de 255. On amènera par Aj1 la tension sur le ou les ventilateurs à une valeur maximum qui se situera aux environs de 13,0 V avec une entrée à 13,8 V.
    Il y a deux versions, avec ou sans le régulateur LM317T. Celle avec est destinée à être reliée au condensateur de filtrage de l'alimentation. C'est celle que nous avons utilisée car, dans la PS15, les câbles de sortie sont de forte section et soudés sur un circuit imprimé. Il est donc assez difficile d'y souder en plus des fils de faible diamètre et nous avons préféré le faire au niveau plus accessible du condensateur de filtrage.

CIRCUIT IMPRIMÉ

Version sans LM317T

Version avec LM317T

PROGRAMME

Le croquis Arduino: variventil-web.ino

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