И снова ШИМ и писк вентиляторов

[swslan]

Привет всем, кого заинтересовала моя тема.

Тема старая и наверно обсуждаемая не один раз и на этом и на других форумах.
Сразу, и наверное шаблонно, оговорюсь, что мои познания в электронике на уровне школьного курса.
И пожалуй сразу отвечу, на возникающий при прочтении предыдущего предложения вопрос (типа "А чего тогда полез, раз нифига не шаришь?") - ну когда-то надо-же начинать )))

В общем проблема у меня возникла следующая:
Собираю контроллер для аквариума, который по проекту будет включать в себя кучу датчиков и прочей периферии (в том числе и некоторое количество кулеров, отвечающих за отвод тепла, как от оборудования, так и из под подкрышечного пространства).
Естественно возникла необходимость управлять скоростью вентиляторов (куда-ж без этого)
Конечно прежде чем воплощать идею в жизнь, собрал тестовый стенд.
Управляющий сигнал: Raspberry Pi (некоторое подобие arduino) -> PCA9685 (ШИМ - контроллер) -> MOSFET IRF520 -> fan 120x120mm 12V 2 pin brushless DC
Внешнее питание: БП 12V -> MOSFET IRF520 -> fan 120x120mm 12V 2 pin brushless DC

Написал ПО, поиграл скоростью вентилятора - все хорошо, все работает.

Начал собирать контроллер (как говорится на боевую схему)
Собрал, подключил (как мне казалось) такие-же вентиляторы fan 12V 2 pin brushless DC, НО только меньшим размером 40х40mm (т.к. место их применения не позволяет поставить большие)
Начал управлять скоростью......, и на скорости менее 100% появился ПИСК.

Прочел много статей и форумов (в том числе и на этой площадке https://www.radiokot.ru/forum/viewtopic ... 1&t=115811), и уяснил для себя следующее:
Учитывая тот факт что повысить частоту на PCA9685 более чем 1,6kHz нельзя, осталось применить несколько вариантов:
1. Поставить RC-фильтр (многие это делать не рекомендуют)
2. Поставить LC-фильтр (тут тоже есть свои противники)
3. Поставить кулера 4-х пиновые и управлять сигналом через "сигнальную ногу" (мне это показалось более правильным).

Уважаемые гуру, эксперты, повелители паяльников и просто мастера электроники, подскажите (а лучше нарисуйте схемку и желательно "для домохозяйки") как это сделать?

Кулеры обычные (компьютерные) - 12v 0,35A
В итоге будет 2 ШИМ канала, по 2 указанных кулера параллельно на каждый канал

[Starichok51]

а что, вместо PCA9685 разве нельзя взять другой контроллер, у которого частота может быть десятки кГц?
для таких значительных токов потребления нужно, как раз, брать LC-фильтр.
RC-фильтр ставят при малых токах потребления, когда на сопротивлении мало теряется от тока нагрузки.

[swslan]

Starichok51 писал(а):

а что, вместо PCA9685 разве нельзя взять другой контроллер, у которого частота может быть десятки кГц?

В том-то и дело, что модуль уже закуплен, и как-бы испробован на другом кулере, и показал себя не плохо.
Почему начали пищать "маленькие" кулеры не понятно.

Вариант с увеличением тактовой частоты видится наиболее простым.
Но это грозит закупкой нового модуля, перекройкой крышки аквариума и т.д. и т.п. (что в итоге выльется в как мне кажется внушительную сумму)

Хочется решить проблему малой кровью.

Starichok51 писал(а):

RC-фильтр ставят при малых токах потребления, когда на сопротивлении мало теряется от тока нагрузки.

Что касается токов потребления, то они не большие.
Я писал уже об этом: 2 Шим - канала, по 2 кулера, 0.35А каждый

Как вижу я выход из ситуации (если он возможен), это покупка новых кулеров (4pin) и управление ШИМ-ом через "управляющую ногу"

[Starichok51]

я же сказал, что RC-фильтра эти токи (два по 0,35А) большие.
если маленькие без фильтра пищат, возможно, что у них другая схема в отличие от больших.
сделай для маленьких LC-фильтр. писк или уменьшится или пропадет совсем.

[swslan]

Starichok51 писал(а):

я же сказал, что RC-фильтра эти токи (два по 0,35А) большие.

Видимо так и есть. Тогда вопрос, а какой ток можно считать условно малым?

Starichok51 писал(а):

сделай для маленьких LC-фильтр. писк или уменьшится или пропадет совсем.

Не поделитесь простой схемой?
Может ссылкой на какое-то прямо готовое решение?

[Starichok51]

ты что, схему LC-фильтра никогда не видел? сначала дроссель, потом конденсатор.
но фильтр нужно рассчитывать на твою частоту ШИМ, а дроссель еще на ток потребления.

[swslan]

Нашел вот такую схемку LC -фильтра
[img][url=https://img.radiokot.ru/files/156652/medium/3fcr71t4oe.png][/img]

Калькулятор силового ШИМ-фильтра на LC-контуре
Частота ШИМ - 1000 Гц
Коэффициент заполнения ШИМ (duty cycle) - 50 %
Напряжение на входе - 12 В
Сопротивление нагрузки - 100 Ом
Индуктивность катушки - 0.005 мГн
Ёмкость конденсатора - 10 мкФ

Амплитуда пульсаций на частоте ШИМ = 6.00024 В
Резонансная частота контура = 22507.909 Гц
Напряжение на выходе (потери не учитываются) = 6 В

Если я правильно понял, то при резонансной частоте 22 MHz писка слышно не будет

Добавлено after 1 minute 24 seconds:

Starichok51 писал(а):

ты что, схему LC-фильтра никогда не видел

Нет не видел. Я ведь написал, что мои познания равны 10 летнему школьному курсу (1989 года выпуска).
Увы не всем дано быть гуру в электронике. Им енно поэтому я к вам (гуру) и обратился

[>TEHb<]

Есть немалая вероятность, что на входе у вентилятора стоит диод и конденсатор сразу же. Так что LC лишними не будут.

[SRSen]

swslan писал(а):

Как вижу я выход из ситуации (если он возможен), это покупка новых кулеров (4pin) и управление ШИМ-ом через "управляющую ногу"

Может тогда действительно лучше кулеры поменять? У меня была похожая ситуация, этот вариант сработал.
Можно попробовать поставить параллельно конденсатор (наподобие как в LC-контуре), бывает это тоже помогает.

[к561]

swslan, Не факт, что с такой индуктивностью получишь нужный эффект,может потребоваться подбор по достижению наилучшего результата. Дроссель нужен не абы какой, а тот, что может работать с подмагничиванием. Это либо на гантеле, либо кольцо феррит с зазором, либо пермаллой....

[swslan]

к561 писал(а):

Это либо на гантеле, либо кольцо феррит с зазором, либо пермаллой....

Вот эту науку я точно не осилю.
Паяльник держать умею (не только для извлечения информации), но вот то что ты предлагаешь, это за пределами моей галактики.

Добавлено after 4 minutes 13 seconds:
Я все больше склоняюсь к варианту с "сигнальной ногой" 4pin-кулера
Если вот такая схема

То что, куда (к земле и ли по питанию) нужно притянуть через резисторы и/или конденсаторы
И если нужно, то какого номинала.

Как-бы повторюсь. кулер 12v 0,35A

[SRSen]

Пока просто запараллельте вентилятор конденсатором 0,5-1 мкф, посмотрите, будет ли какой нибудь эффект.

[swslan]

Пока просто запараллельте вентилятор конденсатором 0,5-1 мкф

Вот так?

[SRSen]

swslan писал(а):

Пока просто запараллельте вентилятор конденсатором 0,5-1 мкф

Вот так?

Да, плюс с минусом. Если чуть будет эффект, то попробуйте побольше - 5 мкф. Если эффекта не будет, то пробуйте другие, ранее и позже предложенные варианты )

[к561]

swslan, не поможет, ибо на выходе источника питания уже установлены конденсаторы

[swslan]

к561, Питание подается от БП через MOSFET IRF520.
В любом случае попробовать стоит.
Вот только скольки вольтовый ставить кондер?
12В или с запасом? Типа 16В

[SRSen]

к561 писал(а):

swslan, не поможет, ибо на выходе источника питания уже установлены конденсаторы

У него там ШИМ, конденсаторы в источнике питания не сильно помогают.

[к561]

Типа 16В. С материнской платы вытащи дроссель, спаяй в навес фильтр

[>TEHb<]

К полевичку с дросселем не забыть диод.

[swslan]

В итоге мы опять пришли к LC-фильтру

Погнал я покупать 4pin кулер......