Sterowanie wentlatorem dla Raspberry PI

[BlackJack]

Chciałbym zbudować sterownie wentylatorka dla SOCa Raspberry PI3. Posiadam następujący wentylator firmy SUNON MC30060V1-000U-G99 (3 przewody).

To co przychodzi pierwsze na myśl to sterowanie obrotami przez PWM, jednak w dokumentacji napotkałem następujący punkt.

DO NOT use power or Ground PWM to control the fan Speed. IF the fan speed needs to be adjusted, please contact Sunon to customize the product for your application.

Jak dobrze rozumiem producent wentylatora nie zaleca sterowania prędkością obrotowa wentylatora przez PWM. Nie chciałbym szukać i stosować jakiegoś abstrakcyjnego układu scalonego, więc mam pytanie czy da się sterować takim wentylatorem uzbrajając PWM, w układ RC, uzyskując w ten sposób prosty przetwornik DAC.

Drugie pytanie czy RAPi ma możliwość, pomiaru częstotliwości / obrotów takiego wentylatora, bo jest wyprowadzone odpowiednie wyjście.

W załączniku dokumentacja wentylatora.

MC30060V1-G99.pdf

[marek1707]

To prawda, wiatraczki komputerowe z silniczkami BLDC bardzo źle znoszą PWM-owe kluczowanie zasilania. Po prostu elektronika w nich zwarta głupieje od ciągłego wyłączania jej napięcia i sterownik jest wciąż w fazie restartu.

Natomiast nieźle daje się regulować moc/obroty poprzez zmianę poziomu napięcia. Ponieważ Twój wiatrak jest 5V, to powinieneś mu zapodawać zakres gdzieś od 2 do 5V. Mniej nie warto bo raczej nie ruszy (ale przyda się do trybu zatrzymania), dużo więcej niż 5V może być niebezpieczne no i robi się głośno.

Niestety, sygnały cyfrowe z Maliny są 3V. Jeśli wystawiony PWM (nawet nie wiem czy jest tam takie wyjście, może nie być 🙁 sprawdź to) wyrównasz filtrem RC do jakiegoś napięcia "stałego", to dostaniesz zakres 0-3.3V.

Przede wszystkim napisz jakim zasilaniem dysponujesz. Jeżeli masz tylko 5V z zasilacza/kabla USB to prostymi metodami będzie ciężko zrobić regulację aż do tych 5V. Jeżeli jesteś w stanie pogodzić się ze sterowaniem wiatraczka np. tylko do ok. 4.3V kosztem jakiegoś spadku mocy, to:

1. PWM z Maliny zapodajesz na tranzystor npn który w kolektorze ma opornik do +5V a emiter na masie. Teraz masz już (odwrócony) PWM o amplitudzie 5V.

2. Ten sygnał przepuszczasz przez filtr RC uzyskując napięcie analogowe 0-5V.

3. Ponieważ dla wiatraczka musisz dysponować mocą a nie samym sygnałem napięciowym, do wyjścia filtra doczepiasz drugi tranzystor npn, ale w układzie wtórnika (OC) czyli kolektor wprost do +5V. Na jego emiterze dostajesz napięcie od 0 do ok. 4.3V, ale o wielokrotnie większej wydajności prądowej. Tam podłączasz "+" wiatraczka, "-" oczywiście do masy. Koniec.

[MirekCz]

Stosowałem PWM na takich silniczkach i działa dobrze. Ważny jest długi czas okresu PWM + ew. start przy wolnych obrotach.

1. Znajdź najlepiej nadający się wentylator do twojej aplikacji ( czyli jak potrzebujesz do rozsądnego schłodzenia 1000rpm to nie bierz wentylatora 5000rpm i nie obniżaj jego obrotów - to bez sensu )

2. Ustaw dosyć długi okres PWM typu 0.1-0.5sec. Dobry wentylator o ile nie jest zakurzony ma na tyle dużą bezwładność, że pokręci się kilka sekund.

3. Jak chcesz mieć szeroki zakres obrotów musisz dodać procedurę startową. Czyli z zera np. przez 0.5 sec dajesz pełną moc i dopiero potem docelowe wypełnienie PWM tylko do podtrzymania obrotów. Przy małym wypełnieniu wentylator nie wystartuje.

Co do sterowania najlepiej n-mosfet pomiędzy GND i "-" wentylatora. Wyszukaj tylko takiego, który spokojnie od 2V się włączy i ma mały ładunek bramki dzięki czemu bez problemu dasz radę go sterować bezpośrednio z raspberry ( dla bezpieczeństwa daj szeregowo rezystor 10k pomiędzy pin a tranzystor )

[marek1707]

Masz Mirek rację, spowolnienie PWM do rzędu 1-2Hz rzeczywiście trochę działa, też tego próbowałem w pewnym zasilaczu. Ponieważ włączenia są rzadsze, elektronika wiatraczka ma chwilę czasu na "ogarnięcie się" a przede wszystkim na zorientowanie się w jakim położeniu jest wirnik silnika i że nie stoi on w miejscu. W moim przypadku dawało się obroty regulować, ale wiatraczki zaczęły jakby terkotać. Wyraźnie słyszałem ten mój 1 czy 2Hz PWM w ich uzwojeniach(?) a ponieważ urządzenie miało pracować w cichym laboratorium (i przecież po to robiłem regulację prędkości by było ciszej), PWM odpadł i musiałem przejść na sterowanie analogowe. Być może są wiatraczki pozbawione tej cechy a nawet na pewno są przecież takie, których ten trzeci kabelek jest wejściem do sterowania PWM-em, ale - jak zrozumiałem - BlackJack ma już jakiś upatrzony lub nawet ma go fizycznie. Radzisz kupić inny?

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[MirekCz]

Trudno coś polecić jak BlackJack nie napisał co chce tym wentylatorkiem chłodzić i po co mu zmiana prędkości.

Spojrzałem na dokumentację... ten jego wentylatorek ma prawie 10000rpm i jest to szybki wentylatorek do wymagających aplikacji...

[marek1707]

W tytule masz RPi3.

[BlackJack]

O.. widze temat mnie troche nawet wyprzedził 🙂. Chłodzić chcę PI 3, tą ze zdjęcia.

Na tym radiatorku (czarny) przy instalacji systemu operacyjnego miałem 40°C (powierzchnia radiatora), Radiator jest przylepiony do CPU taśmą termo przewodzącą o współczynniku 6W/mk

[MirekCz]

40C na radiatorze to niezbyt wysoka temperatura... jak masz metalową obudowę to podłącz radiator do obudowy i zapomnij o problemie... jak nie to o ile dobrze widzę obudowa jest zamknięta, więc ew. wentylator dużo nie zrobi.

Tak naprawdę mógłbyś ustawić ten wentylator na stałe na minimalne obroty i zapomnieć o problemie ( albo ew. tylko wł/wył. te minimalne obroty ).

[BlackJack]

Tak mam trochę czasu to spróbuję ogarnąć trochę temat. Odpowiadając na pytania kolegi marek1707.

1. Tak Raspberry PI ma sprzętowy PWM, ale no właśnie jest małe ALE. Ten PWM jest 2 kanałowy, i robi za kartę dźwiękową, jeżeli sygnał AUDIO nie jest przesyłany przez HDMI, czyli cyfrowo. Ogólnie można go użwać, ale trzeba pamiętać o tym ograniczeniu.

2. Tak wentylator mam kupiony.

Na złączu PI jest wyprowadzony także USART (I²C i SPI też), i się zastanawiam czy lepiej nie złapać ATTiny i nie sterować wentylatorem za jego pomocą, przy okazji można by upchnąć pomiar szybkości obrotowej a może nawet kilka innych funkcji, w tym zasilanie za złącza innego niż Mini USB, czyli dodac jaka przetwornicę Step-down i przycisk Power.

Odpowiadając natomiast na pytanie kolegi MirekCz. Obudowa nie jest hermetycznie zamknięta, da się tam wymusić przepływ powietrza.

[marek1707]

Uważam - podobnie jak MirekCz, że 40 stopni to żadna temperatura i wiatraczek jest zbędny. Jeśli koniecznie chcesz go użyć i nie szkoda Ci tych ponad 100mA, steruj go on-off przez dowolny pin GPIO i tranzystor. Jeśli będzie za bardzo szumiało, daj w szereg opornik 10-22R i zasilaj to z 5V.