Контроллер скорости вращения вентиляторов сист. блока PC, Как правильно регулировать обороты трёхпиновых вентиляторов Опции

[sonycman]

Задумал тут сконструировать блочок (заместо старого Hardcano) для динамической регулировки скорости вентиляторов системного блока мощного компьютера. Их много, и реально работа в полную силу от них требуется довольно редко, большую же часть времени это просто никому не нужный шум...

Девайс на ATmega88, четыре термодатчика на DS18S20, четыре независимых канала регуляторов, простой ЖКИ от нокиа 3210 и четыре кнопки.

Хочу прикрутить ещё RS-232 для настройки блока через графическую оболочку на компе.

Измерять обороты буду подсчитыванием фронтов сигнала с таходатчика.

Вот думаю, как сделать регулировку напряжения.
Она должна быть в полном диапазоне 0...12 вольт, ток каждого канала минимум 400-600 ма (блоки по два 12-ти сант. вентилятора).
Есть два пути - линейный стабилизатор или ШИМ напрямую через ключ.

ШИМ конечно хорошо - никакого нагрева, малое кол-во деталей - но неясно, что будет с выходным сигналом таходатчика.
Вероятнее всего, на некоторых вентиляторах он будет промодулирован частотой ШИМ, и измерение скорости вращения станет невозможным...
А хотелось бы, чтобы схема работала практически с любыми трёхпиновыми вентиляторами...

Поэтому остановился пока на линейном стабилизаторе.
Накропал схемку , прилагаю.
При выставлении скорости вращения процентов под 50 мосфет начинает довольно сильно греться, зараза, придётся посадить его на маленький радиатор. Но от этого никуда не деться...

Навыки схемотехники у меня слабые, сделал, как смог.
Без конденсатора С3 схема нестабильна, появляется генерация на выходе.
А С2 для того, чтобы ОУ не создавал мгновенных управляющих импульсов большой амплитуды, так как медленный мосфет просто не успевает за ним...

Может, кто-то уже имел опыт сборки подобных девайсов?
Если есть способы сделать всё лучше и более правильно, буду рад выслушать

Прикрепленные файлы

 Regulator.rar ( 9.05 килобайт ) Кол-во скачиваний: 112

 

[sonycman]

Ну вот, теперь возникла проблема с ключом.
Как сделать, чтобы сигнал ШИМ 3.3 Vpp с ножки контроллера открывал/закрывал выходной ключ (ток 400-600 ма) так, чтобы на выходе было 12 Vpp?
С минимальными искажениями скважности и формы меандра?

Сделать так, как на схеме реобаса по ссылке не получится, мне ещё потом девайс к СОМ порту подключать, а там "земля" смещена на +7 вольт...

[invertor79]

Делал подобное как-то раз - что бы сигнал с тахометра не модулировался ШИМом, на время измерения ШИМ останавливался так, что бы драйвер вентиляторов был открыт полностью.
Вентилятор начинал разгоняться рывком (на время равное периоду тахометра при скорости до остановки ШИМа), но, поскольку измерение тут же заканчивалось, рывка за счет инерционности венитлятора было практически не заметно.

[sonycman]

Делал подобное как-то раз - что бы сигнал с тахометра не модулировался ШИМом, на время измерения ШИМ останавливался так, что бы драйвер вентиляторов был открыт полностью.
Вентилятор начинал разгоняться рывком (на время равное периоду тахометра при скорости до остановки ШИМа), но, поскольку измерение тут же заканчивалось, рывка за счет инерционности венитлятора было практически не заметно.

То есть измерялся период импульса с помощью таймера?
Для этого ведь надо подать тахосигнал на определённую ножку проца?

[invertor79]

То есть измерялся период импульса с помощью таймера?
Для этого ведь надо подать тахосигнал на определённую ножку проца?

Да, всё так.
сигнал с тахометра через резистор и стабилитрон подавался на вход прерывания меги.
что-то типа такого - останавливаем ШИМ, разрешаем прерывание по фронту (или по спаду, уже не помню) сигнала, в обработчике прерывания запускаем таймер и возвращаемся в основную программу, по следующему прерыванию останавливаем таймер, считаем результат и тоже самое для остальных каналов.

[galjoen]

А почему-бы на вентилятор +5В через диод не подать? Т.е. ШИМ будет переключать напряжение питания вентилятора между +5В и +12В. В таком случае частоту вращения вентилятора всегда можно будет получать. А от +5В вентилятор еле крутится - проверил.
Если глупость написал - не пинайте. С вентиляторами никогда дела не имел.

[invertor79]

А почему-бы на вентилятор +5В через диод не подать? Т.е. ШИМ будет переключать напряжение питания вентилятора между +5В и +12В. В таком случае частоту вращения вентилятора всегда можно будет получать. А от +5В вентилятор еле крутится - проверил.
Если глупость написал - не пинайте. С вентиляторами никогда дела не имел.

А при чем тут ШИМ тогда, если диод?
От 5и вольт постоянки вентилятор, будучи засран пылью, может и не запуститься.
к тому же так не интересно

[galjoen]

А при чем тут ШИМ тогда, если диод?
От 5и вольт постоянки вентилятор, будучи засран пылью, может и не запуститься.
к тому же так не интересно

ШИМ как был, так и остаётся для регулировки оборотов вентилятора. Но переключает питание вентилятора не так, как раньше между 0В и 12В, а между 5В (из-за диода) и 12В. В реальности на вентилятор подавать напряжение меньше 5В смысла не имеет, т.к. вентилятор почти не крутится. Запускается вентилятор при подаче на него 12В с ШИМ. А насчёт интереса - так всё тоже самое. Та-же замкнутая цифровая двухконтурная система управления. Внутренний контур регулирования по скорости вентилятора, а внешний по температуре. Если импульсы с вентилятора терятся не будут и их всё время считать, то можно сделать ПИД регулятор скорости вращения - это и интересно и полезно (для получения опыта). Повозится с настройками регулятора, давить автоколебания (которые по неопытности наверняка возникнут). Это-же очень интересно - я пробовал.

[sonycman]

Я так сделал (+питания микроконтроллера сидит на +12), чтобы минимизировать схему.
Если нужно общий провод микроконтроллера посадить на общий провод компьютера, то для P-канальных полевиков нужно добавить согласующий каскад - ключ на транзисторе или взять буферы с открытым коллектором (стоком) и допустимым напряжением на выходных транзисторах не меньше 12 В.

Хотя я не вижу смысла ставить COM port: он еще может понадобиться при отладке, а при реальной эксплуатации достаточно двух предустановок - тихо и громко
Даже ЖКИ - в основном для понтов.

Да, поставил пока предварительный каскад для мосфета на биполярнике. Но вот интересно, есть ли н-канальные мосфеты, уверенно открывающиеся от 3.3 вольт?

Через СОМ порт будет удобно настраивать/корректировать режимы.
Но самый главный для меня стимул - освоить наконец этот USART и попрограммить немного под виндой
Можно ещё бутлоадер добавить и обновлять через него прошивку - ни разу так пока ещё не делал

А вот ЖКИ я бы не сказал, что только для понтов. Удобно видеть текущие температуры/обороты в любой момент, не переключая задачи и не запуская различные диагностические проги на компе...

Кстати, а можно спросить, какого номинала на Вашей схеме реобаса стоят индуктивности?

Да, всё так.
сигнал с тахометра через резистор и стабилитрон подавался на вход прерывания меги.
что-то типа такого - останавливаем ШИМ, разрешаем прерывание по фронту (или по спаду, уже не помню) сигнала, в обработчике прерывания запускаем таймер и возвращаемся в основную программу, по следующему прерыванию останавливаем таймер, считаем результат и тоже самое для остальных каналов.

Но ведь, если не ошибаюсь, ножек у меги88 под внешние прерывания всего две?
А каналов четыре. Как коммутировать?

ШИМ как был, так и остаётся для регулировки оборотов вентилятора. Но переключает питание вентилятора не так, как раньше между 0В и 12В, а между 5В (из-за диода) и 12В. В реальности на вентилятор подавать напряжение меньше 5В смысла не имеет, т.к. вентилятор почти не крутится. Запускается вентилятор при подаче на него 12В с ШИМ. А насчёт интереса - так всё тоже самое. Та-же замкнутая цифровая двухконтурная система управления. Внутренний контур регулирования по скорости вентилятора, а внешний по температуре. Если импульсы с вентилятора терятся не будут и их всё время считать, то можно сделать ПИД регулятор скорости вращения - это и интересно и полезно (для получения опыта). Повозится с настройками регулятора, давить автоколебания (которые по неопытности наверняка возникнут). Это-же очень интересно - я пробовал.

Да, интересно - это точно. Особенно когда нет никакого электротехнического образования и приходится учиться на собственных ошибках

А как в предложенной Вами схеме полностью останавливать вентилятор?

[galjoen]

Но ведь, если не ошибаюсь, ножек у меги88 под внешние прерывания всего две?
А каналов четыре. Как коммутировать?

Особого смысла считать импульсы через INT нет. Проинициализировав прерывания от таймера, например, 4 раза в милисекунду, можно в этих прерываниях опрашивать входы импульсов. Вентилятор быстрее чем 120000 об/мин всё равно не раскрутится .

Да, интересно - это точно. Особенно когда нет никакого электротехнического образования и приходится учиться на собственных ошибках

Ну вот и получите образование. Бесекерского почитаете...
К тому-же это очень хороший пример - можно идти от простого к сложному. Вы ведь эту тему именно из-за того, что вам интересно самому сделать создали? Практической пользы от этого ведь нет? Это-же чистое хобби?

А как в предложенной Вами схеме полностью останавливать вентилятор?

Я имел ввиду, что полностью останавливаться он не будет, т.к. от 5В почти и не дует/не шумит. Но можно конечно какие-нибудь специальные ключи поставить.

[sonycman]

1. Особого смысла считать импульсы через INT нет. Проинициализировав прерывания от таймера, например, 4 раза в милисекунду, можно в этих прерываниях опрашивать входы импульсов. Вентилятор быстрее чем 120000 об/мин всё равно не раскрутится .

2. Ну вот и получите образование. Бесекерского почитаете...
К тому-же это очень хороший пример - можно идти от простого к сложному. Вы ведь эту тему именно из-за того, что вам интересно самому сделать создали? Практической пользы от этого ведь нет? Это-же чистое хобби?

3. Я имел ввиду, что полностью останавливаться он не будет, т.к. от 5В почти и не дует/не шумит. Но можно конечно какие-нибудь специальные ключи поставить.

1. Так я сделал проще - прерывания Pin Change в течении 1 секунды на нужной ножке.
Там просто инкрементим счётчик, а через ровно секунду по прерыванию периодического таймера умножаем полученное число на 15, вот и обороты подсчитаны

2. Да, конечно, просто хобби. Практической пользы от него, к сожалению, немного...

3. В принципе, надо будет подумать над этим. По конструкции этот вариант сэкономит немного - исключить можно будет только индуктивность и ёмкость фильтра. Но тем не менее...

Вот что у меня в итоге получилось:


А вот осциллограмма сигнала с этой схемы:



Зелёным цветом обозначено напряжение на выходе фильтра, а жёлтым - на стоке мосфета.
Интересно, что это за колебательный процесс на стоке, в то время, когда он закрыт?
Критично ли это? Как видно, на выходном напряжении это никак не сказывается...
Зато, если убрать диод шоттки, то на стоке появляются жуткие выбросы отрицательного напряжения в несколько десятков вольт...

Если заменить индуктивность на большую - 680 мкГн, к примеру, то эти колебания практически исчезают. Но тогда сильнее проседает напряжение при полностью открытом ключе - до 11.5 вольт (по сравнению с 11.8 вольт при 120 мкГн).
Видимо, проседает из-за большего сопротивления катушки...

[galjoen]

1. Так я сделал проще - прерывания Pin Change в течении 1 секунды на нужной ножке.
Там просто инкрементим счётчик, а через ровно секунду по прерыванию периодического таймера умножаем полученное число на 15, вот и обороты подсчитаны

Т.е. у вас обратной связи по скорости нет. Обороты вы считаете только чтобы вывести на индикатор?

3. В принципе, надо будет подумать над этим. По конструкции этот вариант сэкономит немного - исключить можно будет только индуктивность и ёмкость фильтра. Но тем не менее...

Нет исключать ничего не надо. Я имел ввиду просто подать на контакт 2 +5В через диод - чтобы импульсы не терялись.

Вот что у меня в итоге получилось:

Схема совершенно правильная.

Интересно, что это за колебательный процесс на стоке, в то время, когда он закрыт?
Критично ли это? Как видно, на выходном напряжении это никак не сказывается...

Это колебания на паразитных емкостях - не критично. Тока в это время через индуктивность никакого не течёт (бестоковая пауза). Чтобы задавить можно параллельно диоду поставить R=510 Ом последовательно с C=1000 пФ. Так меньше помех в эфир будет.

Зато, если убрать диод шоттки, то на стоке появляются жуткие выбросы отрицательного напряжения в несколько десятков вольт...

Как у вас вообще транзистор не пробило? И КПД падает т.к. сколько тока от 12В столько и в нагрузку. Я об этом писал. А так часть тока в нагрузку через диод течёт - после запирания транзистора. На осциллограммах отлично видно - напряжение на стоке ниже 0В. Потом ток течь прекращает и начинается бестоковая пауза (колебания).

Если заменить индуктивность на большую - 680 мкГн, к примеру, то эти колебания практически исчезают.

Частота колебаний меняется (уменьшается в 6 раз), а колебания такой частоты видимо чем-то демпфируются. Или просто их всего одна полуволна - незаметно. И бестоковая пауза укорачивается.

Но тогда сильнее проседает напряжение при полностью открытом ключе - до 11.5 вольт (по сравнению с 11.8 вольт при 120 мкГн).
Видимо, проседает из-за большего сопротивления катушки...

Нет. Вы видимо управляете транзистором с такой-же скважностью, как и при 120 мкГн. А при большей индуктивности и открытое состояние диода дольше (бестоковая пауза меньше) и в нагрузку тока больше течёт. И от 12В потребляется соотв-нно. Вот 12В и проседает сильнее. Ускорение вращения вентилятора д.б. на слух заметно. И вольтметром напряжение на нём замерить - д.б. больше. И ток через вентилятор больше.
Вообще чем больше индуктивность (в разумных пределах) - тем лучше.

[sonycman]

1. Т.е. у вас обратной связи по скорости нет. Обороты вы считаете только чтобы вывести на индикатор?

2. Нет исключать ничего не надо. Я имел ввиду просто подать на контакт 2 +5В через диод - чтобы импульсы не терялись.

3. Это колебания на паразитных емкостях - не критично. Тока в это время через индуктивность никакого не течёт (бестоковая пауза). Чтобы задавить можно параллельно диоду поставить R=510 Ом последовательно с C=1000 пФ. Так меньше помех в эфир будет.

4. Как у вас вообще транзистор не пробило? И КПД падает т.к. сколько тока от 12В столько и в нагрузку. Я об этом писал. А так часть тока в нагрузку через диод течёт - после запирания транзистора. На осциллограммах отлично видно - напряжение на стоке ниже 0В. Потом ток течь прекращает и начинается бестоковая пауза (колебания).

5. Нет. Вы видимо управляете транзистором с такой-же скважностью, как и при 120 мкГн. А при большей индуктивности и открытое состояние диода дольше (бестоковая пауза меньше) и в нагрузку тока больше течёт. И от 12В потребляется соотв-нно. Вот 12В и проседает сильнее. Ускорение вращения вентилятора д.б. на слух заметно. И вольтметром напряжение на нём замерить - д.б. больше. И ток через вентилятор больше.
Вообще чем больше индуктивность (в разумных пределах) - тем лучше.

1. Да, как то не ставил цель выставления точных оборотов. Буду регулировать просто напряжением без точной настройки оборотов.

2. Но ведь импульсы и так не будут теряться - напряжение-то фильтрованное и стабильное ?
Другое дело, если убрать LC фильтр и шоттки, то есть выдавать просто меандр различной скважности с напр. 0 - 12 вольт, и поставить диод на +5 вольт - тогда получится напряжение 5 - 12 вольт.

3. Спасибо, попробую!

4. Он сразу нагреваться начал. По осциллографу броски до -40 вольт на стоке, я быстренько выключил всё...
Просто на схеме реобаса по вышеприведённой ссылке нет разрядного диода, ну я и решил попробовать

5. Я имел ввиду при коэфф. заполнения 100%, то есть при постоянно открытом ключе.
Там уже не индуктивность получается, а просто длинный кусок проволоки, на котором, чем он длиннее, тем больше начинает падать напруга...

Заметил, что под нагрузкой (~100ма) при индуктивности 120 мкГн и коэфф. заполнения 50% напряжение после фильтра составило 7,5 вольт, а при 680 мкГн и таком-же коэффициенте около 6 вольт...

[galjoen]

1. Да, как то не ставил цель выставления точных оборотов. Буду регулировать просто напряжением без точной настройки оборотов.

2. Но ведь импульсы и так не будут теряться - напряжение-то фильтрованное и стабильное ?
Другое дело, если убрать LC фильтр и шоттки, то есть выдавать просто меандр различной скважности с напр. 0 - 12 вольт, и поставить диод на +5 вольт - тогда получится напряжение 5 - 12 вольт.

3. Он сразу нагреваться начал. По осциллографу броски до -40 вольт на стоке, я быстренько выключил всё...
Просто на схеме реобаса по вышеприведённой ссылке нет разрядного диода, ну я и решил попробовать

4. Я имел ввиду при коэфф. заполнения 100%, то есть при постоянно открытом ключе.
Там уже не индуктивность получается, а просто длинный кусок проволоки, на котором, чем он длиннее, тем больше начинает падать напруга...

5. Заметил, что под нагрузкой (~100ма) при индуктивности 120 мкГн и коэфф. заполнения 50% напряжение после фильтра составило 7,5 вольт, а при 680 мкГн и таком-же коэффициенте около 6 вольт...

1. Поддерживать точные обороты необязательно, но интересно. Тут и Бесекерский может понадобится...

2. Да в этой схеме не будут.

3. Ну тогда это безграмотная схема.

4. Верно, но в этом случае просадка источника 12В д.б. меньше, т.к. и ток меньше от него потребляется.

5. Это можно объяснить тем, что 680 мкГн имеет к.з. виток. Т.е. реально у него не 680 мкГн, а гораздо меньше. Даже меньше 120 мкГн. Он ещё и грется должен. И на осциллограммах д.б. заметно, что бестоковая пауза больше, чем при 120 мкГн. Тогда и просадка объясняется (увеличение сопротивление её не объясняет) и отсутствие колебаний. Попробуйте две индуктивности по 120 мкГн последовательно поставить.
Кстати какие сопротивления у 120 и 680 мкГн?

[sonycman]

5. Это можно объяснить тем, что 680 мкГн имеет к.з. виток. Т.е. реально у него не 680 мкГн, а гораздо меньше. Даже меньше 120 мкГн. Он ещё и грется должен. И на осциллограммах д.б. заметно, что бестоковая пауза больше, чем при 120 мкГн. Тогда и просадка объясняется (увеличение сопротивление её не объясняет) и отсутствие колебаний. Попробуйте две индуктивности по 120 мкГн последовательно поставить.
Кстати какие сопротивления у 120 и 680 мкГн?

По прибору (китайскому, правда) фактическая индуктивность катушек такая: та, на которой написано 120 - ~150 мкГн, а та, которая 680 - ~610 мкГн. Сопротивления соответственно 0.2 и 1.4 ома.
120 мкГн намотана гораздо более толстым проводом, чем 680.
Обе фирменные.
Кстати, бестоковая пауза гораздо меньше с катушкой на 680 мкГн.

Да ладно, фиг с ними

вот хорошая схема драйвера верхнего ключа, здесь когда-то обсуждалась...

Спасибо!
А чем именно она отличается? Там уже три транзистора...
Вероятно, большей скоростью нарастания напряжения на затворе... меньшим потребляемым током... вот только зачем там диод, непонятно?
Чтобы не было к.з. при открытии Q2?

[invertor79]

А чем именно она отличается? Там уже три транзистора...
Вероятно, большей скоростью нарастания напряжения на затворе... меньшим потребляемым током... вот только зачем там диод, непонятно?
Чтобы не было к.з. при открытии Q2?

Вот, копайте здесь http://electronix.ru/forum/index.php?showt...25588&st=45 тема близкая вашей...