Hulp gevraagd voor berekening temp.gestuurde PWM fan control

[deepbass909]

Ik ben bezig een pwm-fan controller te maken (of eigenlijk is hij al af, maar ben ik achter een belangrijke rekenfout gekomen).
Het betreft de MicroChip TC649B chip. Deze chip is een geïntergreerde pwm fan controller, en makkelijk te bouwen. De hele schakeling neemt nog geen 5x5cm in.
Ik heb alleen een probleem met het berekenen van een bepaalde spanningsdeler, namelijk de deler die onderdeel uitmaakt van temperatuursensor.
In de Datasheet staat op blz 23 rechtsonder de eerste formule die nodig is om de correcte waarden te bereken, en op de volgende bladzijde staat de rest.

Het lukt mij alleen niet om de waarde van R1 te berekenen, en daarmee dus ook niet de waarde van R2...

Voor de berekening zijn in princiepe maar een paar gegevens van belang, namelijk de minimum en maximum temperatuur, welke spanning correspondeerd met de minimum en maximum temperatuur, en wat de eigenschappen van de gebruikte NTC zijn.

Voor mij gelden deze waarden:

code:

Minimum temp:  35 graden C (308.15 Kelvin)
Vin t(35):     1.76 Volt

Maximum temp:  55 graden C (328,15 Kelvin)
Vin t(55):     2.60 Volt

NTC:
R (25 C.):     150 kOhm
Beta:          4650

Wie kan mij helpen om de waarden voor deze spanningsdeler te bereken? De berekening gaat namelijk wat verder dan basis wiskunde...

Edit:
Ik ben nog even bezig geweest om alle gegevens netjes neer te zetten, en dit is het resultaat:


Hier staan alle bekende gegevens, de enige die nog ontbreken zijn van R1 en R2, en die lukken mij niet om berekend te krijgen...

[ Voor 10% gewijzigd door deepbass909 op 21-02-2005 12:50 ]

[Reptile209]

't Valt wel mee met deze wiskunde hoor

Ik heb een Excel bestandje voor je gemaakt dat je gewoon kan invullen. Als je wil weten hoe je die formule nou moet lezen, laat maar weten. Dat tik ik morgen graag nog even voor je uit.

Oh ja, je waarde voor R_T is 29140,69 ohm als ik je waarden van je minimum-temp invul. Geen zin om 35 pagina's pdf door te kijken om te zien of dat nou is wat je wilde weten...

[ Voor 27% gewijzigd door Reptile209 op 21-02-2005 01:44 ]

[deepbass909]

Reptile, als je de moeite nam om even 1 bladzijde verder te kijken (zoals ik al aangaf), dan zal je zien dat R_T pas de eerste stap is. Zover was ik zelf eigenlijk ook al.
Oh ja, je hoeft maar naar 2 bladzijden te kijken.

maar iig bedankt voor het bevestigen dat ik de R_T voor 35 ^oC goed heb.

Oh ja, 0^oC is 273,15K, en 298,15 die jij aangeeft, voortaan toch maar ff de tekst rond de formule lezen, T₀ bij een NTC is namelijk 25⁰C (kamertemp)

Hier staat een versie die de eerste formule wel goed heeft, maar die leverde ook wel de minste problemen op.

Dit is de schakeling:

R_Tis de weerstand van de NTC bij een bepaalde temperatuur.
In de schakeling staat deze NTC vervolgens parallel aan R₁ en vormt met R₂ een spannings deler, die bij 35^oC 1,76 Volt moet zijn en bij 55^oC 2,60Volt.

Het zijn de waarden van R₁ en R₂ waarbij ik problemen heb om te berekenen.

ps. voor de mensen die te lui zijn om de datasheet ff te downloaden, met deze formule worden R₁ en R₂ berekend.


En dit zijn de bekende waarden:

code:

V(T1):     1.76V
V(T2):     2.60V
VDD:       5.00V
1/Rtemp:   1/R1+1/Rt

[ Voor 70% gewijzigd door deepbass909 op 21-02-2005 02:08 ]

[brinkdinges]

Ik zit nu al een tijdje naar die formules te kijken en ik probeer steeds Rt uit te rekenen. En dat lukt me nog niet eens

Als ik de formule die hier staat gebruik, en daarbij ook de waardes die zij als voorbeeld aangeven, komt er heel wat verkeerds uit bij mij.


Rt = 100000 ^ (4250*(298,15-293,15) / (293,15*298,15))

Dan kom ik uit op Rt = 100000 ^ 0,243 = 16,41 ohm Dat klopt dus niet echt.

Doe ik dit bij 40 graden Celcius (212,15 K), dan komt er als antwoord 2594 ohm uit.

Doe ik het met jouw waardes (150k, 35 graden en beta 4650) dan komt er bij mij ook een ander getal uit. Namelijk 150000 ^ (-46500/91874,9) = 0,02 ohm

Ik wil je graag helpen, maar ik zie niet wat ik nu fout doe

Zonder dat deze waardes goed zijn kom ik niet verder.

Je kunt natuurlijk de waardes voor jouw NTC uitlezen in een tabel van de datasheet, dat zou makkelijker zijn, maar minder nauwkeurig.

[ Voor 8% gewijzigd door brinkdinges op 21-02-2005 09:17 ]

[deepbass909]

@brinkdinges, wat jij fout doet, deed ik eerst ook fout. In de formule staat exp voor e en niet voor x^y
Als je de excel sheet uit mijn vorige post pakt, dan is de R_T zo te bepalen (met dank aan Reptile209).

R_T is dan vervolgens de waarde van NTC bij temp x, en die wordt dan weer gebruikt om de verhouding tussen R1 en R2 te bepalen, en daar gaat het bij mij nog fout...

Oh ja, het datasheet voorbeeld is fout, in de zin dat de uitkomsten van alle formules in kOhm zijn, en niet Ohm, zoals gedrukt staat. Als dus het antwoord een factor 1000 hoger is dan in het voorbeeld, dan klopt het.

[ Voor 21% gewijzigd door deepbass909 op 21-02-2005 10:15 ]

[brinkdinges]

Ok, dan snap ik het weer Ik ga verder met rekenen voor je. Waarschijnlijk zal het vanavond worden dat ik antwoord geef, want ik ga zo naar school.

[brinkdinges]

Nou ik ben een flink tijdje aan de slag geweest, maar ben er nog niet helemaal uit. Ik denk dat ik wel weet hoe het op te lossen valt:

Je hebt een formule voor V_t1 en V_t2
Je hebt een formule voor R_t1 en R_t2

In totaal dus 4 formules met maar 2 onbekenden, dat moet dus op te lossen zijn.

Allereerst moet je de formule 1/R_t1 = 1/R₁ + 1/R_ntc1 omschrijven naar R_t1 = ....... ... Dit kun je dan invullen in de formules voor V_t1 en V_t2

Volgens mijn berekening komt er dan uit:
R_t1 = (R₁*R_ntc1) / (R_ntc1 + R₁)

Daarvan weet je R_ntc1, dus kun je de ene waarde uitdrukken in de andere.

Hiermee ben ik verder gaan rekenen (met voor R_ntc1 80,4k ohm en voor R_ntc2 36,0k ohm, die waardes kloppen hoop ik ) en dan kwam ik op het volgende verband uit tussen R1 en R2:

(141,504*R1) / (26,496 + 3,24*R1) = R2

Als ik dit invul in de eerste formule voor V_t2 dan komen er heeel veel getalletjes uit. Ik zit nu te rekenen met 3 getallen boven en 4 getallen onder de deelstreep, waarin regelmatig R₁³ en R₁² staan. Ik kan dus nog niet controleren of het goed is wat ik doe. Ik zou willen dat ik een of ander wiskunde computerprogramma had, dan ging het allemaal iets makkelijker.

Ik kan me niet voorstellen dat die chipbakkers elke klant met deze rekensom op willen schepen, dus het zou goed kunnen dat ik veel te moeilijk denk Ik hoop dat ik je in ieder geval wat verder heb geholpen, ik vind dit wel een leuke uitdaging

[ Voor 3% gewijzigd door brinkdinges op 22-02-2005 09:40 ]

[deepbass909]

Met hulp van een collega ben ik er inmiddels uitgekomen. De kunst was het herschrijven van 2 formules, namelijk:

in



en


in

en dan was het alleen nog een kwestie van invullen en 2 vergelijkingen met 2 variabelen oplossen.

Hij zit nu dus in elkaar, en misschien dat ik binnenkort hier nog wel een topic over open met het schema en foto's.

[brinkdinges]

De eerste formule was ik ook op uitgekomen, al had ik het minder duidelijk weergegeven Gelukkig klopt hij. De tweede zal ook wel kloppen

Naar je topic ben ik erg benieuwd. Ik was ook van plan voor mn volgende mod een digitale baybus te maken, dus ik kan vast een bult leren van jouw projectje Mijn idee was eigenlijk om met een paar schakelaars verschillende weerstanden te selecteren icm een LM317. Met pwm is natuurlijk veel mooier

[deepbass909]

Hou er wel rekening mee dat deze fancontroller verder niet instelbaar is (misschien wel te maken, maar wordt vrij lastig).
Ik ga nog even zijn temperatuur respons meten (vooral of hij ook echt bij 55^oC op 100% draait).

[brinkdinges]

Ik dacht net dat je hem wel instelbaar kon maken door met een schakelaar verschillende waardes voor R1 en R2 te schakelen, maar dat gaat waarschijnlijk niet. Want volgens mij heb je die 40% en 100% al ingesteld.
Nu zit ik toch te twijfelen, want die 40% en 100% stel je natuurlijk in door de spanningsdeler te veranderen, dus het lijkt me dat het toch mogelijk is

[deepbass909]

Met deze chip loop je het gevaar dat de pulsbreedte te klein wordt om de fan te kunnen laten draaien. Je kan dan beter overstappen op een andere chip uit dezelfde familie, waarmee je niet de minimum temperatuur insteld, maar de minimum duty-cycle.
Op zich wel een goed idee om met verschillende schakelaars de controller in te kunnen stellen.

ps, ter info, ik heb net de controller getest, en hij werkt!!!
Hij slaat aan rond de 34^oC en bij 50^oC blaast hij maximaal. Wijkt dus heel iets af van de waarden die het zouden moeten zijn, maar dat komt waarschijnlijk omdat R₂ iets lager is dan berekend (de berekende waarde lag precies tussen 2 standaard waarden voor 1% weerstanden in).

Het enige jammere is, dat we op mijn werk alleen relatief grote NTC's hadden liggen... Niet ideal, maar het werkt.

[Verwijderd]

The thermistor network (or other temperature sensor) connects to V IN . A voltage range of 1.20V to 2.60V (typ-ical) on this pin drives an active duty cycle of 0% to 100% on the V OUT pin.

LM35 sensor (10mV/Graad) met daar achter een opamp met regelbare versterking moet dus ook wel werken. Dan kun je door het varieren van de versterking van de opamp de duty cycle regelen bij een bepaalde temperatuur. Als je dan toch met opamps bezig bent maak je meteen dit:



http://vodka.tky.hut.fi/~jap/Electronics/FanCtrl/

[deepbass909]

@Sayang
Deze ziet er ook mooi uit, flexibeler wat instelbaarheid betreft, waarschijnlijk wel iets lastiger om klein te bouwen. Daarnaast zou ik R₇ en de BD303 vervangen voor een BS170 N-FET, dan ben je namelijk niet de 0,7 volt spanningval door een transistor kwijt, maar heb je bij 100% duty-cycle de beschikking over 12 volt.

Daarnaast mist deze schakeling toch 2 (voor mij) belangrijke functies, namelijk fan-start (een kort tijd de fan 100% aansturen om op te kunnen starten bij lage duty-cycles) en een detectie functie om te controleren of de fan draait.
Deze pdf geeft mooi kort de mogelijkheden van de MicroChip TC64x weer.

[Verwijderd]

Deepbass909,

Mijn idee was om de uitgang van IC1D pin 14 aan te sluiten op Vin van de TC649B.
Met de schakeling rond de opamps kun je dan de gewenste pwm karakterstiek in stellen.

[deepbass909]

Dat zou in mijn ogen wel een leuk projectje zijn, welke misschien een stuk nauwkeuriger is dan de volledig analoge oplossing die in mijn controller is gebruikt. Daarnaast zijn de responsen van dit circuit makkelijker aan te passen.
Ik ben benieuwd of het werkt.