[自製] 低成本 空濾進氣箱+轉速調速控制. (更改策略)

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2019/09/30更新, 經過反覆思考第一次提出的方案以及跟公司同事討論後, 他提到一般軸流扇的風壓較不足, 建議不要用併聯. 因此, 我更改了策略. 採取一推一抽風方式, 避開原本四顆風扇併聯推風, 原本的四顆併聯方式適合短距離輸送, 而長距離的抽風改用風扇串連輸送, 才能維持風壓!

材料:
奶粉罐(直徑15cm)*2. (感謝二女兒的奶粉罐XDDDDD)

做法:
將奶粉罐的底部去除, 按風扇大小切割折彎. 鑽孔並將風扇鎖上.
用奶粉罐好成型, 且尺寸完全與風道直接結合/也好拆除.

成果:
因奶粉罐可以直接塞進去與風管密合, 因此整個風道效果比原本用四顆風扇併聯效果好上非常多.
裝上濾網後, 幾乎無感受到風損(甚至我認為抽風的風扇可以取消). 假若屆時效果好, 僅保留一顆風扇, 那麼整體的耗能僅有~10W. 相信是非常理想的. 感謝很多人提出安全上的顧慮, 老實說以一個系統僅有10W的耗能等, 要產生很可怕的發熱基本上不太可能. 後續待搬進去新家再更新給各位.

成果圖
成果圖#1: 抽風端


成果圖#2: 頂視圖 (上抽, 下進風)


成果圖#3: 風扇+奶粉罐圖 (左抽, 右進 示意圖)


成果圖#4: 風扇+奶粉罐圖 (左抽, 右進 示意圖)


成果圖#5: 風扇+奶粉罐圖 (左抽, 右進 示意圖)



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2019/09/13
之前已經PO過, 新購的房子因無對流(Post), 因此, 想要加入換氣設備. 但又不想用熱交換機這種高投資的設備, 僅以低成本的換氣考量, 於是約花了一個多月時間構思, 換氣量, 風扇選型, 換氣箱, 風管選型, 調速設計.
以下依序來介紹幾項設計過程與結果. 大家參考或再給予相關建議 :)

實際調轉動作影片測試(google drive)

室內換氣量

(1) 四人計算, 室內二氧化碳濃度<1000ppm, 建議換氣> 1.3 cmm (m^3/min)較為理想.
(2) 室內面積約9坪, 高度3.2公尺, 總空間為69立方公尺.
(3) 風扇選型為DELTA AFB1212HHE, 最大流量(Q)為CFM120, 約為3.4 cmm. (理想)
(4) 理想的風扇換氣能力/需求換氣能力 = 3.4/1.3 = 255%.



如上圖換氣設備安排, 考量到換氣箱會有聲響, 我一開始即打算將換氣箱至於陽台. 因此, 風量會隨傳輸距離, 濾網, 等系統阻抗下嚴重衰減, 因此, 僅使用一個風扇是不足的, 預計用四個AFB1212HHE風扇(理論CMM為480), 消耗瓦數約30W左右, 也比較好依據風管尺寸(6吋管)放置.

先放上最終完成圖(+小孩臭腳XD)


風扇轉速設計與電路板
架構圖

說明: 具有高低速調整. 高速時由ADAPTER直接供電給FAN(且DC-DC線路是不動作); 調速時再由DC/DC BULK線路供應.

DC/DC BULK線路圖

說明: 使用LM2576 (PWM+MOSFET), 搭配幾個簡易零件即可構成調速線路.

AFB1212HHE電壓控制下之消耗瓦數

說明: 此為實際量測值, 可以看出6.0Vdc, 約為1.5W/pce; 10.5V, 約為5.1W/pcs; 12.5Vdc, 約為7.6W/pce.

計算可由LM2576規格書得到

說明: R1/R2為LM2576的電壓回授調整, 先固定R1, 再去算出調速的電壓範圍, 即可得到R2變化值.
我的規畫為6~10.5V, 因此R2電阻變化範圍為19.4~37.6k歐姆變化, 為了方便, 我使用20k固定電阻+20k可調電阻當為R2構成. 這樣有另外一個好處當可調電阻故障(短路), LM2576仍具有回授控制(R2: 20k).

線路清單

說明: LM2576的構造非常簡單, 即使對電子元件不熟的人, 仍可以獨立完成.

相關完成圖
轉速調整面板+AC輸入[ADAPTER開孔]


風管接線處


進風處(使用6mm鑽頭, 開了621孔, 開孔率約為40%)


頂視圖1, 後續維護相當簡單


頂視圖2
1. 使用相關泡棉將縫隙填滿且降低擾流, 僅意思用一用XD
2. 後續將購入汽車室內換氣濾網來放(風扇與開孔處)


電路板線路安排處(LM2576建議>15W以上建議須裝散熱片, 可以看出實際沒幾個零件)


成本
*風扇/DC-DC線路/ADP均是拿公司的廢料來做的, 哈哈! XD. 因此大部分成本是花在風管+過樑器.
*我看阿拉斯加或康乃馨的熱交換過濾箱單賣價格為3000~5000不等XD.