Ventilateur 5v

Le ventilateur 5 V au format 40 × 40 × 10 mm est le petit ventilateur axial que l’on retrouve partout en électronique : il brasse de l’air sans rien demander d’autre qu’une alimentation 5 V, et il se glisse dans un espace de 10 mm d’épaisseur. Deux fils suffisent à le faire tourner.

Son moteur est un moteur brushless : pas de charbons, pas d’usure de contact, et l’électronique de commande est déjà intégrée dans le moyeu. Vous l’alimentez, il tourne. C’est le modèle classique pour rafraîchir un boîtier d’Arduino ou de Raspberry Pi, refroidir un régulateur de tension ou une résistance de puissance, ou déplacer l’air autour d’une tête d’impression 3D.

À quoi sert un ventilateur de 40 mm ?

• Ventiler un boîtier — une paroi de 40 mm de côté, quatre vis, et l’air chaud sort du coffret où vous avez enfermé votre électronique.
• Refroidir un composant qui chauffe — un régulateur 7805, un transistor de puissance en service continu ou une alimentation dans un boîtier fermé.
• Refroidir une imprimante 3D — refroidissement de la buse, du corps de chauffe ou de l’électronique de la carte, à condition de disposer du 5 V correspondant.
• Brasser l’air d’un montage — entretenir une circulation d’air dans un petit volume, un caisson de mesure ou une vitrine.
• Tester une commande de moteur — il sert de charge réelle, et sans danger, pour valider un montage de commande avant d’y brancher un moteur plus gros.

Caractéristiques techniques

Un mot d’honnêteté sur les données constructeur : la consommation en milliampères n’est pas annoncée ici, car elle n’est pas lisible de façon fiable sur le modèle livré. Si votre projet est juste en courant — batterie, sortie d’un régulateur — mesurez-la : courant continu, multimètre en série, ventilateur alimenté en 5 V.

Les deux fils, et rien d’autre

Avec deux fils, il n’y a pas de question de brochage à se poser : le rouge va au plus, le noir à la masse. Le ventilateur démarre dès qu’il est alimenté, à sa vitesse nominale.

Ne le branchez jamais directement sur une sortie numérique d’Arduino. Une broche de carte accepte environ vingt milliampères, alors qu’un moteur en consomme bien davantage : la broche chaufferait et pourrait être détruite. Le ventilateur s’alimente en permanence depuis le 5 V et c’est un transistor qui ouvre et ferme son fil noir. Cette commande est décrite dans le montage ci-dessous, et elle a un second mérite : la broche de commande peut alors régler la vitesse en modulation de largeur d’impulsion.

Pour l’alimentation, deux possibilités selon ce que vous avez sous la main. La plus directe est une alimentation 5 V 2 A, qui a de la marge pour le ventilateur et pour le reste du montage. Si vous travaillez déjà en 12 V, un convertisseur DC-DC réglable LM2596 ramène la tension à 5 V : réglez la sortie au multimètre avant de brancher le ventilateur.

Le fixer dans un boîtier ou sur une machine

Le montage se fait à plat, sur une paroi percée d’une ouverture carrée de 40 mm. Les quatre vis passent par les angles du ventilateur. Pour traverser l’épaisseur du ventilateur et la paroi, une longueur d’environ 30 mm est la bonne mesure, écrou de l’autre côté : des vis M3 de 30 mm avec écrous font l’affaire, et il en faut quatre.

Trois points d’attention au moment de le poser :

• Ne l’écrasez pas contre une grille trop serrée — un filtre à mailles fines ou une grille à trous serrés réduisent le débit et font travailler le moteur dans le vide.
• Prévoyez une entrée et une sortie — un ventilateur qui souffle dans un caisson clos ne refroidit rien : l’air doit pouvoir entrer quelque part et ressortir.
• Découplez-le du support — les quatre vis serrées sur une paroi mince transmettent les vibrations. Si votre montage est sensible au bruit, intercalez une rondelle souple ou du ruban mousse sous chaque angle.

Mini-projet : une ventilation qui se déclenche seule

Le montage complet tient sur une plaque d’essai : une sonde mesure la température, le programme compare la mesure à un seuil, et le ventilateur démarre quand il fait trop chaud. C’est le principe exact d’un refroidissement de boîtier ou d’armoire électrique.

Ce qu’il faut

Le câblage

La masse doit être commune. La masse de l’alimentation et celle de la carte doivent être reliées, sinon le transistor reste ouvert ou fermé en permanence et le montage ne répond pas — c’est de loin la première cause d’un montage de moteur qui ne démarre pas.

Le programme

À copier dans l’IDE Arduino :

/*
 * Refroidissement automatique pilote par la temperature
 * Carte : Arduino Uno
 * Montage : sonde LM35, transistor TIP120 et ventilateur 5 V
 *
 * Composants, brochage et fiche complete : www.marocproduits.com
 */

const byte BROCHE_LM35   = A0;      // sortie OUT de la sonde
const byte BROCHE_MOTEUR = 9;       // base du TIP120, via 1 kohm

const float SEUIL_MARCHE = 35.0;    // la ventilation demarre a 35 degres
const float SEUIL_ARRET  = 30.0;    // et s'arrete a 30 degres

void setup() {
  pinMode(BROCHE_MOTEUR, OUTPUT);
  digitalWrite(BROCHE_MOTEUR, LOW);

  Serial.begin(9600);
}

float lireTemperature() {
  int mesure = analogRead(BROCHE_LM35);
  float tension = mesure * 5.0 / 1024.0;

  return tension * 100.0;           // le LM35 delivre 10 mV par degre
}

void loop() {
  float temperature = lireTemperature();
  Serial.println(temperature);

  if (temperature >= SEUIL_MARCHE) {
    digitalWrite(BROCHE_MOTEUR, HIGH);
  }
  if (SEUIL_ARRET >= temperature) {
    digitalWrite(BROCHE_MOTEUR, LOW);
  }

  delay(1000);                      // une mesure par seconde suffit
}

Comment ça marche

• Le LM35 délivre une tension proportionnelle à la température : 10 mV par degré, et 0 V à 0 °C. Le programme convertit donc la mesure en une valeur directement en degrés, sans table de correspondance ni étalonnage.
• Les deux seuils ne sont pas un luxe. Avec un seul seuil, le ventilateur s’allumerait et s’éteindrait en rafale autour de la température limite. Les cinq degrés d’écart entre marche et arrêt suppriment ce va-et-vient.
• Le TIP120 remplace le bouton — la broche D9 n’alimente pas le moteur, elle ouvre et ferme la circulation du courant dans le fil noir. Le darlington a un gain élevé : le courant de base d’un milliampère y suffit pour commuter un moteur.
• La diode posée à l’envers ne sert à rien. Elle doit conduire pendant la coupure, donc cathode — la bague — côté 5 V. Montée dans l’autre sens, elle met l’alimentation en court-circuit dès la mise sous tension.
• Pour régler la vitesse plutôt que l’arrêt, remplacez digitalWrite(BROCHE_MOTEUR, HIGH) par analogWrite(BROCHE_MOTEUR, 255), puis faites varier la valeur. L’essentiel est d’utiliser une broche compatible PWM, marquée d’un tilde sur la carte.

Questions fréquentes

Peut-on le brancher directement sur la carte ?

Pour l’alimentation, oui : le 5 V de la carte alimente le ventilateur sans problème tant que vous restez dans son budget de courant. Pour l’interruption, non : il faut passer par un transistor, comme dans le montage ci-dessus. Quant à une broche numérique seule, elle ne peut pas alimenter un moteur — une vingtaine de milliampères seulement.

Peut-on régler sa vitesse ?

Pas avec les fils du ventilateur, puisqu’il n’en a que deux : à 5 V, il tourne à sa vitesse nominale. La vitesse se règle côté commande, en pilotant le transistor en modulation de largeur d’impulsion avec analogWrite(), sur une broche PWM. C’est la seule manière de ralentir ce modèle.

Pourquoi certains ventilateurs ont-ils un troisième fil ?

Le troisième fil est un retour de vitesse : il envoie une impulsion par tour, ce qui permet de vérifier que le ventilateur tourne, ou d’afficher sa vitesse. Ce modèle n’en a pas — si votre projet doit surveiller la rotation, il faudra choisir un ventilateur à trois fils.

Peut-il tourner en 12 V ou en 24 V ?

Non. C’est un modèle 5 V : sous 12 V, il tourne beaucoup trop vite, chauffe et se détruit en quelques minutes. Les ventilateurs d’imprimantes 3D sont souvent en 12 V ou 24 V ; comparez la tension annoncée sur celui d’origine avant de remplacer quoi que ce soit par celui-ci.

Et si le connecteur ne correspond pas à mon montage ?

Coupez le connecteur et dénudez les deux fils : c’est du câble ordinaire, qui se visse ou se soude directement. Repérez le rouge avant de couper, et confirmez au multimètre en mesurant le courant absorbé si vous voulez connaître la consommation exacte du modèle que vous avez reçu.

À combiner avec

Deux accessoires simples rendent le montage plus propre et plus pratique : un interrupteur 2 positions sur le fil d’alimentation, pour l’éteindre sans débrancher, et un bornier à vis 2 broches pour raccorder les câbles sans soudure — pratique quand on remplace le connecteur d’origine ou qu’on allonge le câble d’alimentation.