Как сделать pwm вентилятор
Обновлено: 08.05.2024
Есть куча вентиляторов 2ух! и 3ёх-пиновые,хочется из 2ух-пиновых сделать 3ёх и 4ёх-пиновые,а из 3ёх-пиновых в свою очередь - 4ёх-пиновые.
2ух-пиновые - стащил из БП. там почти всё с ними ясно - плюс и минус. но что остаётся пока-что загадкой - зачем там какая-то микросхемка ? не удалось её нормально рассмотреть,так-что не знаю - что это. смахивает на транзистор,только 4-ёх-ногий.
Если мне память не изменяет то все (ну или почти все. если что-то изменилось за последние годы) вентиляторы крутятся от так называемой магнитой индукции создаваемой катушками (электронный магнит) и зачем там этот чип - хз. PWM-а в 3-ёх-пиновых куллерах нету. а про 2-ух-пиновые - я вообще молчу.Дак какую он тогда роль выполняет ? или он замеряет обороты и отдаёт их показания через теже самые провода питания +-12В ? (он и в 2-ух-пиновых и в 3-ёх-пиновых есть)
С 3-ёх-пиновыми - примерно такая-же ситуация - там тоже стоит этот чип,но добавляется ещё один вопрос - зачем там третий пин ? +,-,а что там ещё ? пробовал запитать от двух контактов (нашёл плюс и минус) - всё робит. дак зачем-же тогда третий ?
Хотелось-бы сделать переносную конструкцию не влезая паяльником в сам вентилятор. но чем дальше я думаю - как это сделать,тем меньше мне верится,что всё получится,а если и получится,то не так просто,как хочется.
И ещё - почему так сложно устроен (. реостат или реобас. ) короче переменное сопротивление в коробочке для изменения скорости вращения куллера. я пока не вскрыл его - думал,что там в разрыв плюс или минус и между ними это самое сопротивление и всё. а оказалось. оказалось всё намного сложнее.Просто думаю надо будет себе такую поставить на основной комп,но покупать за 200рэ несколько деталей и переменное сопротивление в коробочке - нее,лучше уж самому собрать.
Ну и вроде последний мини-вопрос-дополнение - если куллер 4-ёх-пиновый,то можно-ли его воткнуть в 3-ёх-пиновый разьём ? ничего не сгорит ? мониториться будет ? сразу отпадёт PWM-функция ?
Или наоборот - что будет,если воткнуть 3-ёх-пиновый куллер в 4-ёх-пиновый разьём ? ничего не сгорит ? мониториться будет ?
Ну и тот-же самый вопрос - только про 2-ух-пиновые (если их воткнуть в 3-ёх\\4-ёх-пиновый разъём) - будет-ли мониторинг ? ничего не сгорит ?
Процесс изготовления.
По сути, управляющий сигнал представляет собой меандр, а от частоты следования импульсов и зависит скорость вращения вентилятора.
Итак, мастер спроектировал простенькую схему на основе очень популярной микросхемы NE555 . Для экономии места был выбрано исполнение в SOP-8 корпусе.
Также он развел двухстороннюю плату, модель которой Вы можете скачать по ссылке , любезно предоставленной мастером.
Зафиксировав плату на магнитных держателях , мастер размещает и припаивает на свои места микросхему. В данном случае автор использует паяльник T12 .
Пайку SMD компонентов намного удобнее и быстрее осуществлять на нагревательной пластине . Достаточно нанести немного паяльной пасты на площадки, разместить все SMD компоненты, и включить нагрев. Детали самостоятельно отцентрируются и припаяются.
Как видно, дует этот вентилятор на все свои 28 Ватт. Напряжение питания 12В, потребляемый ток до 2,4А.
Теперь можно плавно регулировать обороты вентилятора.
Конечно, существуют и заводские версии — одноканальный программируемый регулятор оборотов с датчиком температуры для одного 4pin вентилятора. Режимы выбираются кнопкой.
Еще один регулятор оборотов с двумя каналами для 4pin вентиляторов. Программируется кнопками, есть светодиодный экран.
Благодарю автора за простую схему регулятора оборотов для четырехпроводных вентиляторов.
Всем хорошего настроения, крепкого здоровья, и интересных идей!
Подписывайтесь на телеграм-канал сайта, чтобы не пропустить новые статьи.
Авторское видео можно посмотреть здесь.
Непонимание работы ШИМ или PWM ( Pulse-width modulation ) часто приводит не только к их неправильному использованию, но даже к ошибкам в проектировании устройств использующих ШИМ для управления. Здесь, ограничившись конкретным применением, я попытаюсь рассказать что такое ШИМ, для чего она требуется и как работает.
Сначала, что такое ШИМ.
Когда нужна ШИМ
Главной причиной применения ШИМ является необходимость обеспечить пониженным постоянным напряжением силовых устройств электроники при сохранении высокого КПД, особенно в управляемых электроприводах.
Во внутренних сетях аппаратуры для питания устройств используется постоянное напряжение ограниченного набора напряжений, которые часто требуется изменить под требования конкретного устройства, стабилизировать или регулировать его. Это могут быть электроприводы постоянного тока, чипы, узлы радиоаппаратуры.
Регулировку можно осуществлять с помощью гасящих напряжение устройств: резисторов, транзисторов (если требуется регулировка). Главный недостаток такого решения потери мощности и повышенное тепловыделение на регулирующих устройствах.
Поскольку известно что выделяемая мощность равна :
P = I x U или P = I 2 x R Вт.
то чем больше ток I в цепи и падение напряжения U , тем больше потери мощности. Здесь R - величина сопротивления регулирующего элемента.
Представьте что требуется погасить хотя бы 3 V при токе нагрузки 10 A , это уже 30 Вт истраченных в пустую. А каждый ватт теряемой мощности не только снижает продолжительность работы источников питания, но и требует дополнительного оборудования для вывода выделяемого, этой мощностью, тепла.
Это относится к гасящим резисторам и полупроводниковым приборам тоже.
Но хорошо известно, что полупроводниковые приборы очень хорошо (с малыми потерями и тепловыделением) работают как ключи, когда имеют только два состояния открыт/закрыт.
Этот режим позволяет снизить потери на коммутирующем полупроводниковом приборе до уровня:
U нас для современных полупроводниковых коммутаторов приближается к 0,3 v и при потребляемых токах 10 А потери мощности будут приближаться к 3 Вт. Это в режиме ключа, а при работе в устройствах ШИМ и меньше.
Реализовать преимущества ключевого режима в схемах понижающих и регулирующих напряжение постоянного тока, позволило использование ШИМ.
Повторюсь, широтно-импульсная модуляция — управление средним значением напряжения на интегрирующей нагрузке путём изменения скважности импульсов, с помощью управляющего ключа.
Работа ШИМ на интегрирующую нагрузку показана на рис. 1.
Главным условиям такого применения ШИМ является наличие интегрирующей нагрузки.
Потому что амплитудное значение напряжения равно E .
Это могут быть интегрирующая RC, LC, RLC или RL цепи и механические интеграторы (например электромотор).
При работе ШИМ на интегрирующей нагрузке напряжение - эквивалентное постоянное напряжение изменяется в зависимости от скважности ( Q ) импульсов.
здесь: Q - скважность, t и - длительность импульса, T - период следования импульсов.
С учетом скважности эквивалентное постоянное напряжение будет равно:
E экв = Q x E Вольт
здесь: E экв - эквивалентное постоянное напряжение ( Вольт ), Q - скважность, E - напряжение источника от которого запитан ШИМ преобразователь ( Вольт ).
Реально на зажимы нагрузки ШИМ подается напряжение равное E , а работа совершаемая электрическим током (или число оборотов электродвигателя) определяется именно E экв . При восстановлении на интегрирующем конденсаторе получаем именно напряжение E экв.
Мощность выделяемая на управляющем ключе, управляемом ШИМ равна:
Схема подключения нагрузки к ШИМ.
Никаких отличных от схемы включения электродвигателя на постоянном токе (частный случай нагрузки) схемных решений ШИМ не требует. Просто электродвичатель подключается к источнику питания работающего в режиме ШИМ. Разве что, в определенных ситуациях требуется ввести дополнительную фильтрацию помех возникающих на фронтах импульсов. Этот фильтр на рис. 2 в виде конденсаторов и демпфирующего диода.
На рис. 2 показано такое подключение.
Мы видим, что коммутатор (полевой транзистор) можно просто заменить на переменный резистор.
Схема PWM
здесь: GND - земля (общий), Control - контакт P WM управления, +12 - напряжение питания, Sense - вывод датчика оборотов.
В данной схеме управление возможно скорее постоянным током +I упр, чем ШИМ сигналом.
Для управления импульсным (ШИМ) сигналом требуется схема изображенная на рис. 4. Да и судя по параметрам транзистора "PWM" он выбирался именно для управления постоянным током. По крайней мере он будет нормально работать в таком режиме с вентилятором до 1,6 Вт.
А вот в импульсном режиме без конденсатора C , транзистор BC879 будет греться немного меньше чем на постоянном токе и возможен останов электродвигателя на малых длительностях токового импульса (малых оборотах) из-за его интегрирования на входной емкости C вх транзистора.
Основные параметры кремниевого биполярного высокочастотного n-p-n транзистора BC879 от SIEMENS
В случае необходимости отключить PWM (ШИМ) управление в схеме показанной на рис. 3 необходимо просто соединить вывод Control с проводом +12v .
Существенных отличий от рис. 3 нет, только в качестве управляемого ШИМ ключа используется МОП полевой транзистор со встроенным или индуцированным каналом p- типа. Данная схема тоже может управляться как P WM так и постоянным напряжением (но рисковать не стоит - надо знать параметры транзистора).
Данная схема вполне работоспособна и не имеет недостатков схемы показанной на рис. 3.
Для отключения (в зависимости от типа транзистора) достаточно соединить вывод Control с проводом + или -.
Вниманию самодельщиков!
Я бы не рекомендовал применение вентиляторов имеющих встроенный PWM (4- pin ) одновременно с какими либо иным регуляторам оборотов вентилятора.
В случае если Вас не устраивает алгоритм управления PWM встроенного на материнскую (системную) плату.
И у Вас есть устраивающий Вас реобас (контроллер управления вентилятором), то используйте вентилятор с 3-pin соединитель.
Если вентилятор с PWM вам дорог или не имеет замены - то необходимо отключить PWM , способом описанным выше, заменив соединитель 4-pin на 3-pin и подключить к реобасу.
Но помните применение вентилятора с PWM в любом нештатном режиме не позволит достичь его максимальной производительности.
Применение одновременно с PWM - токового управления на постоянном токе не рекомендуется по причине снижение напряжения питания вентилятора на 10-20%, что не даст вывести такой вентилятор на полную производительность.
Применение одновременно с PWM - ШИМ по цепи питания может привести к периодической нестабильности работы вентилятора (возможно возникновение скользящих биений между частотами PWM - ШИМ по цепи питания систем) и создать неоднозначность для систем оснащенных системой стабилизации оборотов. Кроме того как и в предыдущем случае на 10-15% снизится результирующее напряжение на вентиляторе, что не даст вывести такой вентилятор на полную производительность.
Так что остановитесь на чем-то одном. Или используйте вентилятор с PWM , или применяйте внешнее управление вентилятором по цепи питания на вентиляторе с 3-pin разъемом.
Заключение
Применение PWM или ,как привыкли говорить мы, ШИМ повышает КПД понижающих напряжение устройств постоянного тока, что снижает общее тепловыделение электронных устройств с ШИМ.
ШИМ позволяет создавать компактные системы регулируемого электропривода постоянного тока большой мощности.
В современных устройствах постоянного тока управляющих напряжением и понижающих стабилизаторах напряжениях обычно регулировки выполняются с помощью ШИМ. Для этого выпускаются контроллеры требующие минимум навесных элементов.
Многие электроприборы рассеивают некоторую мощность в виде тепла и никуда от этого не денешься. Если выделяемое тепло плохо выводится из корпуса устройства, это неизбежно приведет к сбоям в работе или даже выходу из строя вашего гаджета. Поэтому, по мере возможности, для более эффективного охлаждения добавляют вентиляторы.
Теперь вопрос: зачем крутить вентилятор в те моменты, когда тепло не выделяется, т.е. устройство работает без нагрузки? Лишний шум обычно напрягает. Для контроля температуры в месте нагрева следует установить датчик. И пусть это слово вам не кажется чем-то непостижимым, чем-то сложным. В качестве датчика будем использовать терморезисторы. Что это такое? Это обычные резисторы, но их сопротивление изменяется под действие температуры. Сопротивление может либо увеличиваться при нагреве, либо уменьшаться.
Давайте посмотрим как использовать такое свойство терморезисторов. Признаюсь честно, впервые идею я нашел на YouTube канале Виктора Сочи. Идея простая, легко реализуется, не требует больших затрат ни денег, ни времени.
Чтобы не быть голословным рассмотрим элементы, которые нам понадобятся.
Во-первых, сам терморезистор. На алиэкспрессе продают по 10шт. Цена чуть больше доллара. Есть и по 20шт. — тогда меньше доллара. Нас будут интересовать NTC-термисторы. У таких термисторов падение сопротивления происходит при увеличении температуры. Существуют еще PTC-термисторы или позисторы. У них, наоборот, растет температура — растет сопротивление.
термисторы
Следующий элемент, пожалуй, самый важный — модуль понижающий напряжение. Удобнее всего использовать модуль показанный на рисунке. Модуль просто крошечный (2х1см) и имеет высокий КПД. Продают по 5шт. за 3 доллара. Лишние не пропадут, пригодятся для других целей.
Ну, и сам вентилятор. Размер может быть любой, в зависимости от места установки. Да и напряжение питание любое, обычно 12 или 5 вольт. Правда, следует заметить, если вентилятор на 12 вольт, то на входе понижающего модуля должно быть как минимум 13 вольт, для 5 вольтового соответственно 6 вольт. Недорогие вентиляторы размером 40х40мм можно посмотреть здесь — на 5 В и на 12 В.
Теперь посмотрим как соединить, отдельные компоненты, чтобы они стали одним целым. Посмотрите на рисунок ниже. Вентилятор припаиваем к выходным контактам модуля соблюдая полярность. Земля или GRN у нас общая для входящего и выходного напряжения. Модуль позволяет подавать на вход до 24 вольт максимум, ну, а минимум, как я уже говорил, зависит от напряжения питания вентилятора. И разумеется модуль не работает с переменным напряжением, только с постоянным. Датчик припаиваем как показано на схеме.
Начальная скорость вентилятора подбирается с помощью подстроечного резистора, расположенного с обратной стороны модуля. Собственно параллельно ему мы и припаиваем датчик. Для 5 вольтового вентилятора лучше использовать термистор на 50 Ком, для 12 вольтового — 100Ком.
Небольшое замечание: Если в одном устройстве требуется контролировать температуру нескольких модулей, соедините датчики параллельно и разметите их в нужных местах. Но помните о правиле параллельного соединения резисторов. И еще одно полезное замечание — ножки датчиков не изолированы (нет лакового покрытия). Для изоляции используйте, например, термоусадку. Если ножки датчиков случайно замкнуть толку от них не будет.
Ножки датчиков в термоусадке
Стоит также отметить, что если у вас уже есть другой подобный понижающий модуль, его тоже можно использовать. Для этого к резистору регулирующему напряжение необходимо параллельно подпаять датчик. Использование таких модулей или другими словами ШИМ — контроллеров целесообразно из-за их высоких КПД до 98%.
Если нет понижающего модуля можно собрать простейшую схему на одном транзисторе. Транзистор придется взять помощнее, т.к. он будет рассеивать удерживаемую до вентилятора мощность.
R1 и R2 представляют собой делитель напряжения. Чем меньше сопротивление R1, тем больше напряжение на R2, соответственно больше открывается транзистор и быстрее вращается вентилятор. Недостаток низкий КПД. Транзистор нужно устанавливать напротив вентилятора для стабильной работы.
Читайте также: