Схема фильтра ШИМ регулятора напряжения, управление скоростью вентиляторов... Опции

[sonycman]

Вот доделываю свой реобас для управления скоростью вращения вентиляторов сист. блока компьютера.
Характеристики должны быть примерно Vin = 12v, Vout = 0 - Vin, I = 1A max., 4 канала.
Для регулировки напряжения остановился на импульсной схеме, так как нет необходимости в установке радиатора для регулирующего элемента -> компактность и отсутствие нагрева.


На макетке собирал подобную схему, но вместо микросхемы драйвера обхожусь пока транзисторами.
Частота ШИМ около 30кГц.
Есть определённый недостаток - заметная нелинейность выходного напряжения относительно скважности входных импульсов ШИМ и зависимость от тока нагрузки.
То есть при скважности 50% имеем на выходе все 10 вольт при токе ~100ма.
С повышением тока нагрузки или индуктивности фильтра нелинейность постепенно сглаживается.
С другой стороны - с повышением индуктивности падает макс. выходное напряжение (при скважности 100%)...

В принципе, нелинейность не страшна, её можно скорректировать программно, управляя соотв. образом скважностью.

Ещё (по приходу драйвера) думаю попробовать увеличить частоту ШИМ (макс. до 300кГц) - это должно поспособствовать уменьшению индуктивности и ёмкости фильтра.
На транзисторах с моими знаниями не получается добиться нужной скорости переключения...

Пока что думаю, какое выбрать сопротивление для R36? И нужно ли оно там вообще?
С одной стороны, не хотелось бы иметь многоамперные импульсные токи по питанию (общее от четырёхпинового молекса компьютера для контроллера управления и для силовой части), с другой - нехорошо сильно заваливать фронты на затворе мосфета, тем более при высокой частоте переключения...
И подойдёт ли для этого резистора типоразмер корпуса 1206?

И может стоит установить на выход защитный диод анодом на землю? Всё-таки индуктивная нагрузка, хотя по осциллографу я не наблюдал отрицательных импульсов...

[Клим]

Значит необходима плавная регулировка. Теперь уже пошли суровые будни Непосредственное управление напряжением на двигателе в зависимости от температуры через PID-регулятор даст нужный результат. А вот способ получения заданного напряжения на двигателе - это уже дело вкуса, хотя, с точки зрения минимизации энергопотребления, стреляет только импульсник.

В каких пределах регулировать напряжение ? Если напряжение упадет и двигатель остановится ?
Потому и надо управлять оборотами. Другое дело, что потом все равно всек сведется к управлению напряжением
А к оборотам я прицепился, потому как вижу тут простую математику: задается минимальная температура и максимальная температуры; и, к примеру при минимальной темепературе выставляется 20% от скорости, а при максимальной 100%. В диапазоне Tmin..Tmax соответственно пропорционально 20%..100%.

Потому, нужно отслеживать датчик температуры и пропорционально разности увеличивать напряжение питания вентилятора.

Не согласен со словом "пропорционально".

Изначально так и было - единственный мосфет. Но на частоте 30кГц менять скорость не получилось. Вентилятор вращался на полных оборотах при скважности всего 1%...
Возможно, если понизить частоту, что-то и получится.
Можно попробовать.

По моему, на на несколько порядков меньше частота должна быть.

Но тогда придётся думать, как работать с импульсами таходатчика, промодулированными ШИМ...

Не уверен, но помоему, таходатчик независимый сигнал выдает.

[Microwatt]

Не согласен со словом "пропорционально".

Не согласны? Можно проголосовать "против".
Только системы авторегулирования демократии не терпят.
Если не увеличивать воздействие пропорционально рассогласованию, в системе авторегулирования возникают автоколебания. Вроде же так?

[Клим]

Не согласны? Можно проголосовать "против".
Только системы авторегулирования демократии не терпят.
Если не увеличивать воздействие пропорционально рассогласованию, в системе авторегулирования возникают автоколебания. Вроде же так?

"Пропорционально" - это есть линейная зависимость. Но, насколько я знаю, в вентиляторах скорость от напряжения зависит не линейно. Минимальное напряжение, при котором вентилятор крутится - величина зависящая от конкретного экземпляра.
А если, допустим в вентилятор что-то попало, он застрял ? Температура возрастет, напряжение поднимется на нем до максимума. Если он 1А от 12в потребляет, то думаю, сгорит достаточно быстро.
Так что контроль оборотов обязательно нужен. А если уж он есть, то почему бы не привязваться к нему ? Тем более, что так организовано управление на нормальных материнках.

[Microwatt]

"Пропорционально" - это есть линейная зависимость. Но, насколько я знаю, в вентиляторах скорость от напряжения зависит не линейно. Минимальное напряжение, при котором вентилятор крутится - величина зависящая от конкретного экземпляра.
А если, допустим в вентилятор что-то попало, он застрял ? Температура возрастет, напряжение поднимется на нем до максимума. Если он 1А от 12в потребляет, то думаю, сгорит достаточно быстро.
Так что контроль оборотов обязательно нужен. А если уж он есть, то почему бы не привязваться к нему ? Тем более, что так организовано управление на нормальных материнках.

Клим, боюсь, Вы даже сути проблемы не уловили. Вентилятор сертифицирован на 12+10% вольт. Если это напряжение не превышать, то ничего с ним не случится. Обороты его мало кого интересуют. Интересует результат - охлаждение объекта.
Проектируется СИСТЕМА. Цель - поддерживать заданную температуру по показаниям датчика, а вовсе не обороты вентилятора, влажность в помещении, уровень шумов в децибеллах. Авария вентилятора, поломка лопасти, пропадание питания, отказ датчика, попадание системы в космический вакуум - побочные проблемы, которые в системе могут возникнуть, но здесь не рассматриваются.
Управление же в статической системе должно быть пропорциональным рассогласованию. Датчик может быть нелинейным, вентилятор, питание нестабильное. Все это не имеет отношения к принципу воздействия на исполнительный орган пропорционально рассогласованию. Все нелинейности элементов системы при этом выбираются автоматически. Здесь слово "выбираются" употребляется в смысле "компенсируются".
Регулирование релейного типа приведет к астатизму, к динамической системе. Такие тоже строятся сплошь и рядом, но тут инерционность датчика и самого теплового процесса приведет к полной остановке/ включению на полную мощность вентилятора, а не к ПЛАВНОМУ регулированию его оборотов.
Кто Вам в Машинке авторегулирование читал? Щербаков?
Или Вы из программеров?

[Клим]

Клим, боюсь, Вы даже сути проблемы не уловили. Вентилятор сертифицирован на 12+10% вольт. Если это напряжение не превышать, то ничего с ним не случится. Обороты его мало кого интересуют. Интересует результат - охлаждение объекта.
Проектируется СИСТЕМА. Цель - поддерживать заданную температуру по показаниям датчика, а вовсе не обороты вентилятора, влажность в помещении, уровень шумов в децибеллах. Авария вентилятора, поломка лопасти, пропадание питания, отказ датчика, попадание системы в космический вакуум - побочные проблемы, которые в системе могут возникнуть, но здесь не рассматриваются.

Суть проблемы я уловил. Прочитайте 1й и 11й пост темы. Изначально требовалось управлять именно скоростью потока воздуха. "СИСТЕМУ" предложили Вы. Я не совсем понимаю, чем Вам так нравится мой подход, который как раз является "пропорциональным"

Управление же в статической системе должно быть пропорциональным рассогласованию. Датчик может быть нелинейным, вентилятор, питание нестабильное. Все это не имеет отношения к принципу воздействия на исполнительный орган пропорционально рассогласованию. Все нелинейности элементов системы при этом выбираются автоматически. Здесь слово "выбираются" употребляется в смысле "компенсируются".
Регулирование релейного типа приведет к астатизму, к динамической системе. Такие тоже строятся сплошь и рядом, но тут инерционность датчика и самого теплового процесса приведет к полной остановке/ включению на полную мощность вентилятора, а не к ПЛАВНОМУ регулированию его оборотов.

Вот как раз, если просто "пропорционально" управлять напряжением в зависимости от температуры, Вы получите релейное регулирование. Особенно при низкой темепеатуре: вентилятор будет то останавливаться, то крутиться на своих минимальных оборатах, а это 20-30%.

Кто Вам в Машинке авторегулирование читал? Щербаков?
Или Вы из программеров?

К сожалению, учился не в машинке, на прикладной математике.

Таходатчик обычно - открытый коллектор ключа, схема управления которого получает питание от, естественно, питания вентилятора.
Шимим его напрямую - получаем чехарду вместо тахоимпульсов.
Бывают экземпляры без ключа вообще - сигнал берётся прямо с одной из обмоток.
Так что ничего независимого

Думал, таходатчик подключен к датчику холла.
Ну раз Вам не лень ковыряться внутри вентилятора, то рекомендую ознакомиться с аппноутом: AVR442: PC Fan Control using ATtiny13