PWM fancontroller (veel plaatjes)

[deepbass909]

Zoals jullie een tijdje terug lazen, was ik bezig met een fancontroller op basis van de MicroChip TC64x familie. Inmiddels zit mijn experimenteer printje halfvol met allerhande componentjes, en wacht hij om ingebouwd te worden.


De fan die ernaast ligt is een 80x80x25mm fan, dus zoals jullie zien is alles lekker klein gebleven. De tekening onder het printje is een printlayout voor als je gaat ertsen. Zoals jullie zien is die nog wat kleiner. Helaas kan ik alleen op het moment nog niet etsen....

De reden dat ik deze chip heb gekozen, is omdat hij naast PWM-sturing ook een mooie opstartfunctie heeft voor de fan. Wanneer de minimum temperatuur wordt berijkt, stuurt hij de fan voor 100% aan gedurende ongeveer 2 sec. Daarna valt hij terug op 40% of meer.

Daarnaast heeft hij een detectie pin om te controleren of de fan ook echt draait. Dit werkt voor elke fan, ook als die alleen voedingsdraden heeft. Daarvoor zijn in de schakeling C₅ en R₈ opgenomen. R₈ moet aan de hand van de datasheet van de tc64x en fan bepaald worden, maar dit staat helder in de datasheet uitgelegd. Voor een 80x80mm fan kan deze waarde zo overgenomen worden, voor een kleinere (die minder stroom verbruikt) is een hogere weerstand nodig, en bij een grotere fan volstaat een lichtere, maar nogmaals, controleer dit in de datasheet.
Wanneer de chip detecteerd dat de fan niet meer draait, stuurt hij hem eerst nog 2 sec op 100% aan, en zal daarna pin 7 laag maken. De pnp-transitor zal vervolgens in geleiding gaan, en de led laten branden. Deze led en R₇ kunnen nagelang ook vervangen worden voor een zoemertje dat op 5 volt werkt, of 12volt, maar dan moet de pluspool van de zoemer wel aan de 12 volt gekoppeld moeten worden.

Mocht de BS170 n-FET een probleem zijn om te krijgen, kan deze ook nog vervangen worden voor een 10kOhm weerstand en een pnp-transistor die genoeg stroom kan verwerken.

Ook kan de PWM-frequentie aangepast worden door de waarde van C₂ aan te passen. Deze zal ik nog opnemen in de excel-sheet, zodat deze ook gemakkelijk berekend kan worden. (toch maar niet gedaan, dit zou de kans op fouten te groot maken. Met deze PWM frequentie (30Hz) werken de meeste fans goed. Mocht dat toch niet het geval zijn, raad ik aan om de datasheet te lezen, en dan met name paragraaf 5.1)

Ik heb op het moment alleen nog wel een klein dilemma wat betreft sensor.

Deze gebruik ik nu, maar die ga ik nooit goed tegen mijn koelblok krijgen.
Ik vind net wel dit type:

van de week maar even kijken wat die kosten.

Maar terug naar het project.

Dit is het gebruikte schema:

Wat eigenlijk volledig is overgenomen uit de datasheet van MicroChip.
R_Temp is de temperatuur sensor (een NTC), R_1..4 dienen berekend te worden, want deze zijn afhankelijk van de temperaturen waarin de sensor moet gaan werken en de gebruikte NTC.
Dit waren de waarden die voor mij golden:

NTC	150kOhm bij 25oC
Beta NTC	4650
R1	175kOhm
R2	32kOhm
R3	32kOhm
R4	17,6kOhm

Deze zijn overigens met deze excel sheet makkelijk uit te rekenen. In deze sheet hoeft alleen tabel 1 ingevult te worden, en dan rollen de waardes voor R_1..4 er vanzelf uit. Er moet wel rekening mee gehouden worden dat deze waarden niet standaard zijn, en dat je dus hoogst waarschijnlijk ze niet in precies die waarde kan krijgen. Er komt nog een stukje in de sheet bij, waarbij je de verkrijgbare waarden in kan vullen, zodat je kan zien wat voor effect ze hebben op de temperatuur respons.

En dan heb ik hier nog de printlayouts, om hem lekker klein te kunnen bouwen:
[
[

De plaatjes waar naar gelinkt worden, zijn 300dpi, en dienen daar ook op uit geprint te worden, anders kloppen de maten niet meer. Verder moet mijn Nick leesbaar zijn als het printje geëtst is (dus niet in spiegelbeeld)

En dan tot slot, de reden dat ik al deze moeite heb gedaan:

Deze moet van de 80x80 mm Fan naar mijn cpu blok gaan lopen, zodat mijn processor zo stil mogelijk gekoeld wordt. Deze ga ik maken van dun blik, wat makkelijk te solderen is.
Als deze af is, zal ik daar ook nog foto's van plaatsen.

ps. @ modjes, ik weet niet helemaal zeker of dit topic hier goed staat, of dat hij in Die-hard Overclocken en cooling moet. Aangezien het over het electronische deel gaat, heb ik het maar hier geplaatst.

edit:

Ik hoop trouwens dat ik alle url's goed heb... ik kan de urls naar mijn eigen server namelijk niet checken...

Update:
De schroef NTC's gaan ongeveer €5,- kosten (voor mij minder, want ik heb het geluk ze voor inkoop te kunnen kopen ). Als ik mijn fanduct af heb, wordt mijn koelblok onderhanden genomen, zodat ik de NTC erin kan schroeven. Helaas moet ik ook mijn schakeling dan aanpassen, omdat deze NTC en een lagere waarde bij 25^oC heeft (100kOhm tegen 150kOhm nu), en waarschijnlijk is zijn Beta waarde anders, maar die moet ik eerst opzoeken.

[ Voor 36% gewijzigd door deepbass909 op 06-03-2006 18:56 . Reden: Nieuw internetabo, dus nieuw ip adres voor mijn webserver... ]

[klown]

de URLs werken in ieder geval!
Ziet er gaaf uit :-)

[AcouSE]

Nice. Vooral als je die NTC met schroefdraad kan vinden. Als je een NTC op je koelblok lijmt loop je een veel groter risico dat er iets misgaat, aangezien je geen of weinig inzicht hebt in het thermische gedrag van de lijm bij verschillende temperaturen.

Maar wat doe je bij het opstarten? Dan is je koelblok nog heel koud. Gaat je schakeling dan heel zachtjes draaien? Dan warmt je proc dus veel sneller op dan met een normale CPU-fan...

En hij staat hier prima hoor.

[edit]

Even in de datasheet gekeken en volgens mij zou je bovenstaand probleem kunnen oplossen door een condensator parallel aan R3 te zetten.

[ Voor 14% gewijzigd door AcouSE op 02-03-2005 08:15 ]

[TranceSetter]

Enne, owja, om misschien erop te wijzen: Een printplaat doe je etsen niet ertsen...

[Kawaii]

Zie er erg netjes uit En het is inderdaad etsen

[ Voor 44% gewijzigd door Kawaii op 02-03-2005 08:47 ]

[brinkdinges]

Het ziet er goed uit, misschien dat ik het ooit wel na ga maken

Gelukkig dat je eruit bent gekomen met de wiskunde

[deepbass909]

@AcouSe
De fan slaat aan tussen de 35 en 40 ^oC en een kleine test met een externe sensor leerde mij dat het koelblok wel 2 graden kouder is dan core dus dat zal niet echt een probleem zijn.
De NTC met schroefdraad zal ik wel kunnen krijgen (De Onderdelen Specialist is een vaste leverancier aan de winkel waar ik werk), het is alleen even de vraag hoe duur hij is.

Verder heb ik even wat extra info en motivatie voor deze chip in mijn openingspost toegevoegd

@brinkdinges
Het was even puzzelen, maar met hulp van een collega is het uiteindelijk gelukkig gelukt. Als je in de excel-sheet kijkt, zal je ook wel zien, dat het redelijk complex was om dit in excel te krijgen. Maar gelukkig is het uiteindelijk wel gelukt.

[ Voor 22% gewijzigd door deepbass909 op 02-03-2005 16:25 ]

[Mr GAmba]

Maar als ik het dus goed begrijp kan je de temp alleen instellen d.m.v. de verschillende weerstanden en niet met een potmeter??

[deepbass909]

ja, ik wil nog gaan kijken of het mogelijk is een instelpot op te nemen in de schakeling, maar omdat R1 en R2 zowel de maximum als minimum temperatuur beïnvloeden, kon dit weleens lastig worden om te realiseren.
In een ander topic wat ik eerder had lopen, kwam iemand anders met een oplossing om een lineaire temperatuur sensor te gebruiken, en dan in combinatie met een klein versterker circuit de eigenschappen ervan in te stellen. Die zou het in princiepe mogelijk moeten maken om de schakeling instelbaar te maken.

Maar dit was voor mij niet van belang, omdat hij op mijn CPU koeler gaat werken, en deze vooral betrouwbaar moet zijn, en binnen vaste grenzen mag werken. En naar mijn mening is instelbaarheid achteraf niet het belangrijkste voor een temperatuur regeling. De meeste koeloplossingen hebben toch te maken met een redelijke vaste maximum en minimum temperatuur waarbinnen de koeling moet werken.

[Verwijderd]

deepbass909 schreef op donderdag 03 maart 2005 @ 11:21:
ja, ik wil nog gaan kijken of het mogelijk is een instelpot op te nemen in de schakeling, maar omdat R1 en R2 zowel de maximum als minimum temperatuur beïnvloeden, kon dit weleens lastig worden om te realiseren.

Als je voor R1 en R2 een potmeter gebruikt, kun je het instellen.

deepbass909 schreef op donderdag 03 maart 2005 @ 11:21:
Maar dit was voor mij niet van belang, omdat hij op mijn CPU koeler gaat werken, en deze vooral betrouwbaar moet zijn, en binnen vaste grenzen mag werken. En naar mijn mening is instelbaarheid achteraf niet het belangrijkste voor een temperatuur regeling. De meeste koeloplossingen hebben toch te maken met een redelijke vaste maximum en minimum temperatuur waarbinnen de koeling moet werken.

Het is wel handig om de temperatuur in te kunnen stellen, mocht ie niet helemaal goed werken.
Verder denk ik dat het veel eenvoudiger opgelost kan worden, maar het is jouw schakeling...

succes ermee

[Diamon]

Zelf heb ik mijn HD coolers ook temp. gestuurd draaien.
Gezien hier geen sense draad beschikbaar is, is er geen detectie.
Dit printje is stukken kleiner, maar werkt prima.
De cooler gaat harder draaien, naar gelang de temp. van de hd stijgt, en daalt natuurlijk weer wanneer de temp. dat toelaat.
De onderdelen zijn vrij standaard, en de kosten zijn dus niet hoog.

Zelf zit ik btw ook met het probleem van de temp. sensor, ben nog opzoek naar een goede bevestigings methode. De ducktape begint op een geven moment los te laten waarmee de sensor mee vast zit. Zo'n sensor met schroefdraad is wel intressant, maar hoe gaan we dat goed bevestigen aan een hd

[deepbass909]

Klein update-je, DOS (De Onderdelen Specialist, otw Display), blijkt absurt hoge verzendskosten te reken, dus die viel af als leverancier. Farnell had ook een leuke collectie, is alleen helaas wel een tikkie duurder (de schoef NTC komt bij hen op ruim €10,- ....) en hij is niet op voorraad... Toch maar besteld, samen met een andere interessante NTC:


@Hanzz, deze kan je dus ook gebruiken en inkemmen tussen harddisk en slede, of met een schroefje onder de harddisk monteren.

@ de rest
Andere PWM controllers boden niet de alarm en start-up functies die deze chip heeft.
Zo zijn R5, R6, R7, Q1 en de led puur als waarschuwingssysteem. Als je dit niet nodig denkt te hebben, dan scheelt dat al veel componenten en ruimte (maar dan kan je eigenlijk ook beter een andere chip pakken)

[Silent Hunter]

Dit is zeer intressant zeg ....
Stel nou dat het helemala lukt ( heb de vertrouwen in je ), zou je die miss ook op aanvraag kunnen maken evt. ?

[deepbass909]

Silent Hunter schreef op donderdag 03 maart 2005 @ 23:21:
Dit is zeer intressant zeg ....
Stel nou dat het helemala lukt ( heb de vertrouwen in je ), zou je die miss ook op aanvraag kunnen maken evt. ?

Ik zie nu je reply pas, excuus.
Aangezien het geheel is gebouwd op een experimenteerd print, en ik helaas geen printjes kan etsen, zul je het zelf moeten doen.
De schakeling draait inmiddels al weer ruim een maand als een zonnetje. Mijn CPU heeft een constante temperatuur van rond de 50 graden, wat zeer acceptable is. Ik gebruik nog steeds de standaard CPU koeler en fan, met een 80x80 fan verwacht ik dat de temperatuur een paar graden lager zal worden (gok op 5, misschien meer omdat hij dan ook koele lucht van buiten de kast gaat aanzuigen). Maar dit is eigenlijk een grote gok, omdat bij een lagere temp de fan ook langzamer zal gaan draaien, en ik totaal niet weet waar het evenwicht zich zal gaan instellen.

[Verwijderd]

Ziet er idd leuk uit!

Goed werk

[Verwijderd]

leuk projectje. als je een printplaatje wil maken moetje hier eens kijken! http://www.raymondaudio.nl/info/info1/info1.html verder kan ik het je aan raden om met zoutzuur en waterstofperoxide te etsen(goedkoop en na gebruik gooi je het weg). Let er wel op dat hier chloorgas bij vrij komt dat moetje dus niet inademen! ijzer3chloride of hoe het ook heet word niet meer verkocht omdat dit te miliue belastend is.