[Fan controller] hoe werkt het

[Brilsmurfffje]

ik heb recentelijk een Scyth fan controller aangeschaft waarmee ik de draai snelheid van mijn fans kan aanpassen. Maar nu vroeg ik mij af hoe dit precies werkt.
Aan een fan zitten 3 draadjes (ground, spanning, pwm)
Met een multimeter kan ik zien dat als ik aan de draaiknop draai de hoeveelheid spanning verandert tussen de 3,5 en 12 volt. hoe meer stroom, hoe harder de fan draait.

Toen had ik ook de mulitmeter op het pwm signaal aangesloten, maar dat gaf een minder bevredigend resultaat. Hierop zie je de meter bij elke snelheid dezelfde spanning van 2.5 volt aangeven en als de fan uitstaat geeft hij 0.78 volt.
Toen ben ik op internet gaan zoeken naar de betekenis van dit signaal:
http://www.bluemelon.org/...ctor_uitgangen/PWM_uitleg
http://www.zibot.co.uk/ho...ulse_width_modulation.htm

hier wordt uitgelegd hoe met een pwm signaal een motor aangestuurd kan worden, maar bij mijn fan controller wordt volgens mij de spanning verandert om de draaisnelheid aan te passen. Ik dacht toen dat het PWM signaal een soort puls was die door de fan gecreëerd wordt (zelfde idee als een fietscomputer)

Kan iemand mij helpen om duidelijk te krijgen hoe het nu werkelijk zit?

[Rmg]

de 3 draden zijn gnd, vcc en puls, niet pwm, voor elk rondje van de fan geeft de gele draad een puls, die telt alleen de omwentelingen.

(Als die scyth een pwm controller is)
pwm wordt gedaan op de vcc, door de duty cycle te veranderen veranderd de snelheid van de fan. heel simpele uitleg is ongeveer dat je heel snel de vcc aan en uit zet, door de tijd tussen het aan en uitzetten (duty cycle) te veranderen gaat je fan harder of zachter. met een multimeter (op dc) lijkt het idd of je de spanning wijzigt dat is alleen niet zo. omdat je multimeter het gemiddelde over een bepaalde tijdseenheid neemt en omdat je stroom eigenlijk voor een groot deel van de tijd uitstaat lijkt het een lager voltage. Eigenlijk zou je een scope moeten pakken om het te bekijken

[Sibylle]

PWM is Pulse width Modulation, ofwel ipv de spanning te verlagen stuur je gewoon minder vaak een hoge spanning.
Motoren en LED's werken op een ideale spanning vanuit de fabriek, dus als je die spanning gaat verlagen dan werkt het geheel niet optimaal of krijg je ongewenste effecten.
Een oplossing hiervoor is PWM, daarbij wordt de fabrieksspanning aangehouden maar wordt deze niet continue gegeven maar in pulsjes. Elk pulsje aan de fan geeft deze een duwtje, hoe langer de pulsjes hoe langer de duwtjes en hoe sneller de fan draait.

Als je dus 1000 pulsjes per seconden stuurt, heb je twee uiterste:
1. elk pulsje duurt 1/1000 seconden en dan heb je een continue signaal (de pulsjes volgen elkaar gelijk op)
2. elk pulsje duurt 0seconden, en dan heb je geen signaal
Als je elk pulsje 1/2000 seconden laat duren, heb je de helft van de tijd een hoog signaal, en de helft een laag signaal. Dan draait je fan dus op 50% van het maximale vermogen.

Je hebt drie kabel omdat het niet praktisch is alle stroom door het PWM signaal te sturen, de stroom gaat gewoon door de 12v en gnd kabels. Intern is er een schakeling die kijkt naar het PWM signaal en als er een puls is, gedurende de lengte van deze puls de stroom door de motor laat lopen.

Je kunt met een multimeter geen PWM signaal meten omdat dit te snel gaat (typisch 10.000Hz-100.000Hz) voor je multimeter. Je hebt een oscilloscoop nodig, en dan zie je dit: YouTube: 5V PWM Circuit on the Ocilliscope for 12V PWM Computer Fan

Rmg zegt dat PWM signaal rechtstreeks op de Vcc wordt gegeven, dit kan ook prima ipv wat ik zeg. Ik heb nooit een fan uitgebreid gekeken

[ Voor 4% gewijzigd door Sibylle op 29-01-2011 15:44 ]

[Brilsmurfffje]

maar dan snap ik nog een dingetje niet,
als ik de fan zachter laat draaien dan zie ik de spanning afnemen.
Ik weet dat je LED's niet op een lagere spanning mag draaien omdat ze dan stuk kunnen gaan.
Maar mijn fan krijgt wel degelijk een lagere spanning door.

Wat doet dat pwm signaal dan precies zodat de controller weet hoeveel omwentelingen de fan maakt?

In een fan zit een brushless motor, deze kan je regelen door simpelweg de spanning te verlagen..

[DrEvil1986]

Meet je wel met een scope?

Een gewone wisselspanning meter zal afhankelijk van de PWM frequentie geen goede waarden geven.
Op DC meten geeft al helemaal afwijkende (waarschijnlijk "gemiddelde") waarden.

[jeroen3]

Het 3e draadje van een 3pin fan geeft elke rotatie 2 pulsjes. Dus elke half rondje 1.

Het klopt dat als hij hard draait dat je multimeter dit kan zien als een voltage, ik weet niet of je de beschikking hebt over een oscilloscoop, maar daarmee kun je zien hoe het zit.

Op de 4e pin kan mbv een 125 khz (gebaseerd op intel stock fan) PWM signaal de snelheid worden geregeld.

[Brilsmurfffje]

DrEvil1986 schreef op zaterdag 29 januari 2011 @ 16:49:
Meet je wel met een scope?

Een gewone wisselspanning meter zal afhankelijk van de PWM frequentie geen goede waarden geven.
Op DC meten geeft al helemaal afwijkende (waarschijnlijk "gemiddelde") waarden.

maar op het rode en zwarte draadje kan je wel gewoon meten met een gelijkstroom meter toch? Het motortje werkt gewoon op gelijkstroom.

[timberleek]

niet meer

als je pwm toepast creer je eigenlijk een lompe wisselspanning. en een multimeter is gemaakt om daadwerkelijk een simpele gelijkspanning te meten die redelijk constant blijft. pwm schakelt heel snel. dat houdt hij niet bij. je krijgt een soort gemiddelde waarde maar die slaat soms kant noch wal.



dat is pwm. er staat ook een Vaverage bij, dat is ter indicatie. maar je zet de fan gewoon snel aan en uit.
alleen maar aan is volle kracht
de helft van de tijd aan en de andere helft uit is halve kracht
en helemaal uit is natuurlijk helemaal uit.

om een pwm signaal goed te kunnen zien heb je echt een oscilloscoop nodig.
je multimeter kan er rare dingen van maken.

nu weet ik niet of die fancontroller de derde draad gebruikt voor terugkoppeling. maar dat is vaak niet zo.
afhankelijk van de potmeter instelling wordt het vermogen naar de fan in en uitgeschakeld. de 2e pin is niet nodig in de aansturing maar wordt soms gebruikt om de regelaar terugkoppeling te geven van de draaisnelheid.


als je een pwm fan hebt (4-pin) dan wordt het vermogen niet geschakeld maar gewoon constant doorgegeven. op het 4e draad wordt het gewenste pwm signaal gezet en intern in de fan is dan schakelelektronica ingebouwd

[Rmg]

brilsmurfffje schreef op zaterdag 29 januari 2011 @ 16:43:
maar dan snap ik nog een dingetje niet,
als ik de fan zachter laat draaien dan zie ik de spanning afnemen.
Ik weet dat je LED's niet op een lagere spanning mag draaien omdat ze dan stuk kunnen gaan.
Maar mijn fan krijgt wel degelijk een lagere spanning door.

Wat doet dat pwm signaal dan precies zodat de controller weet hoeveel omwentelingen de fan maakt?

In een fan zit een brushless motor, deze kan je regelen door simpelweg de spanning te verlagen..

Waarschijnlijk doet het pwm signaal niets anders dan snelheid tussen 0 en 100% regelen door het aanpassen van je duty cycle ( tijd waarin je geen stroom hebt op je fan )

Je fancontroller kijkt hoeveel pulsjes per seconde er binnen komen (deelt ze door 2) en laat het zien.

Of er zit een stukje regel logica in wat je pwm aanpast aan je toerental ( toerental te laag dutycycle omhoog toerental te hoog dutycycle omlaag, maar waarschijnlijk niet )

Het probleem dat je multimeter heeft is dat hij een average over een bepaalde tijd meet. (fictieve cijfers, het gaat in het echt veel sneller)

Stel je multimeter doet elke 10 ms een meting, hij geeft weer wat hij over 100ms ziet.

je pwm schakelt elke 10 ms uit (0v), dan 10 ms aan (12v) (duty cycle van 50%), wat je dus ziet op je multimeter is ~6 volt.

Het lijkt dus op een te lage spanning, op een scope zul je ook zien dat de hoog periodes van de duty cycles 12v zijn en de lage 0v. Een multimeter is daar niet geschikt voor.

PWM houd eigenlijk in dat je een led of een motor maar een deel van de tijd volledige stroom geeft.

Doe je een ledje een halve seconde aan en een halve seconde uit dan knippert dat. doe je een ledje elke halve miliseconde aan en dan een miliseconde (gaat sneller gewoon ff om het te versimpelen) uit knippert dat ook maar dat zie je niet. voor je oog lijkt het of je ledje minder fel brand

brilsmurfffje schreef op zaterdag 29 januari 2011 @ 16:43:

In een fan zit een brushless motor, deze kan je regelen door simpelweg de spanning te verlagen..

Ja dat kan maar is niet ideaal. Een 12v fan start niet als je er 5v op zet, als ie eenmaal draait dan is het misschien wel mogelijk hem dan nog te laten draaien, maar als je dan nog lager gaat zitten dan draait je fan gewoon niet meer.

Dat probleem heb je niet met pwm. omdat je de trekkracht van 12v houd zegmaar maar gewoon een bepaalde tijd per periode

( je hebt wel 4 pins fans die hebben ground, pwm in, pulseout, vcc )

[ Voor 13% gewijzigd door Rmg op 29-01-2011 18:44 ]

[timberleek]

een led kan overigens prima tegen pwm. je doet niks anders als hem snel aan en uit zetten. en een led heeft daar geen probleem mee.

sterker nog het wordt heel vaak toegepast.

een 12v fan start bij mij meestal net wel op bij 5v. maar er is een grens.
maar diezelfde grens is er ook voor de duty cycle. onder een bepaalde aan/uit verhouding is die korte kracht puls niet genoeg om hem draaiende te krijgen/houden.

[memphis]

Sibylle schreef op zaterdag 29 januari 2011 @ 15:43:
PWM is Pulse width Modulation, ofwel ipv de spanning te verlagen stuur je gewoon minder vaak een hoge spanning.
Motoren en LED's werken op een ideale spanning vanuit de fabriek, dus als je die spanning gaat verlagen dan werkt het geheel niet optimaal of krijg je ongewenste effecten.
Een oplossing hiervoor is PWM, daarbij wordt de fabrieksspanning aangehouden maar wordt deze niet continue gegeven maar in pulsjes. Elk pulsje aan de fan geeft deze een duwtje, hoe langer de pulsjes hoe langer de duwtjes en hoe sneller de fan draait.

PWM heeft niets met het aanduwen vabn de fan te maken en je uitleg over PWM klopt ook niet.

PWM modulatie is niets anderd dan het rendement verhogen zonder dat er verlies in warmte is. Een geschakelt signaal stuurt iedere transistor of FET maximaal open en maximaal dicht. En beige gevallen is het ontwikkelde vermogen in de tor/fet minimaal. Analoog regelen zet ook een geregelde spanning op de tor/fet en zal het met de stroom die er doorheen gaat vermogen die niet gebruikt wordt omzetten in warmte.

Terugkomend op de vraag, de pulssignaal van de fan is gewoon een terugkoppeling en is niet perse nodig.Het signaal wordt alleen gebruikt om het toerental uit te lezen of nog simpeler: om te zien als de fan draait. Als je er een frequentiemeter op zet kan je het toerental aflezen, zet er een goedkoop 5 euro fitscomputer op en je hebt mooi zicht.

[ Voor 45% gewijzigd door memphis op 29-01-2011 20:14 ]

[Brilsmurfffje]

oke, dat ga ik proberen, dus de snelheid wordt wel degelijk verandert door het voltage te veranderen?

[jeroen3]

Maar Sibylle zegt toch gewoon hetzelfde? Alleen laat hij het woordje FET weg.

Ik heb ooit is met een ATmega328 een intel stock koeler kunnen regelen. (niet optimaal) Ik zal kijken of ik daarvan een mooi oscilloscoop filmpje kan maken.

@hierboven, ja, want hij kan niet meer zo hard duwen.

[ Voor 10% gewijzigd door jeroen3 op 29-01-2011 20:40 ]

[Rmg]

brilsmurfffje schreef op zaterdag 29 januari 2011 @ 20:33:
oke, dat ga ik proberen, dus de snelheid wordt wel degelijk verandert door het voltage te veranderen?

nee, de snelheid veranderd doordat je niet de volledige tijdseenheid volledige stroom geeft. Dit LIJKT op een lagere spanning omdat je multimeter gewoon niet geschikt is om dit soort signalen te meten

[XTerm]

Rmg schreef op zondag 30 januari 2011 @ 22:02:
[...]


nee, de snelheid veranderd doordat je niet de volledige tijdseenheid volledige stroom geeft. Dit LIJKT op een lagere spanning omdat je multimeter gewoon niet geschikt is om dit soort signalen te meten

Klopt niet vrees ik
Een fan (met brushless dc motor) kan niet met PWM bedreven worden. De fan controller is hoogstwaarschijnlijk gewoon een potmeter, heel misschien een dc-dc converter.

In de fan zit een printje met wat aanstuurlogica, dat heeft een dc spanning nodig om te werken. Die logica maakt dan de wisselstromen door de spoelen in een bepaalde volgorder waardoor de fan (met de permanente magneet) gaat draaien.

[timberleek]

XTerm schreef op zondag 30 januari 2011 @ 22:10:
[...]
Klopt niet vrees ik
Een fan (met brushless dc motor) kan niet met PWM bedreven worden. De fan controller is hoogstwaarschijnlijk gewoon een potmeter, heel misschien een dc-dc converter.

waar haal je dat vandaan?
de fans die ik tot nu toe gebruikt heb (en dat waren gewone computer fans) konden allemaal prima ge-pwm-ed worden. de schakelelektronica kan dat prima hebben. alleen het sense signaal uit de fan is niet echt meer bruikbaar (komen rare signalen op te staan)

[jeroen3]

Dat hangt af per fan. Een borstelloze motor heeft aansturing nodig. En als je aansturing voedt met pwm werkt de aansturing niet, het is niet voor niks DC.

Het zou kunnen dat de fan van timberleek de ingang een beetje stabiliseert.

http://www.eetimes.com/de...rushless-DC-Motors-Part-1

[Sibylle]

De sturing van een fan is langzaam vergeleken bij pwm: 1500rpm met 8spoelen, als elke spoel 50% van de tijd aan staat: ~12kHz per spoel.
Als je daarop PWM signaal levert van >100kHz, heb je dus ruim 10.000 pulsjes per keer dat een spoel aan staat. Je kunt zo dus prima de sterkte van het magneetveld en de kracht regelen.
Je hoeft btw niet moeilijk te doen met het uitrekenen van de inductie en of dat allemaal zo snel kan, meer vermogen dan dat er in je PWM signaal zit kan er niet omgezet worden in rotatie.

De regeling werkt denk ik op 5v, dus een kleine elco en een regelaar kunnen het pwm signaal wel omzetten in een nette 5v. Of er wordt een normale 12v voor gebruikt.
Nu heb ik zin om een fan uit elkaar te halen en te zoeken hoe het werkt Volgens mij is de sturing niet zo moeilijk: twee hallsensors die wat fet's schakelen.

[ Voor 24% gewijzigd door Sibylle op 31-01-2011 10:20 ]

[Rmg]

XTerm schreef op zondag 30 januari 2011 @ 22:10:
[...]


Klopt niet vrees ik
Een fan (met brushless dc motor) kan niet met PWM bedreven worden. De fan controller is hoogstwaarschijnlijk gewoon een potmeter, heel misschien een dc-dc converter.

In de fan zit een printje met wat aanstuurlogica, dat heeft een dc spanning nodig om te werken. Die logica maakt dan de wisselstromen door de spoelen in een bepaalde volgorder waardoor de fan (met de permanente magneet) gaat draaien.

Dit soort circuitjes worden al JAAREN gebruikt om case fans te controllen. http://pcbheaven.com/circ...n_controller_using_a_555/

'Als' het echt brushless fans zijn zit er vast een deel in het circuit dat het pwm signaal weer omzet naar een fixed voltage

[Maranello]

Volgens mij worden hier wat dingen door elkaar gegooid die in de eerste paar berichten al worden aangehaald, maar nog even voor de duidelijkheid. Wat over PWM signaal word gezegd klopt wel, maar de TS heeft het over een 3-pins fan. Die 3de pin is geen PWM maar een tachometer signaal (Sense). Daar kan je inderdaad niet mee aansturen maar dat is puur om RPM uit te lezen. Fanspeed bepaal je dan met door de spanning te linear te regelen. De 4de pin op een 4-pins fan is een PWM waar wel aansturing mee mogelijk is zoals in berichten hierboven is uitgelegd.

http://www.allpinouts.org...(CPU)_3_Pin_Fan_Connector
http://www.allpinouts.org...therboard_(CPU)_4_Pin_Fan
Wikipedia: Fan control

Dus om op de laatste vraag terug te komen:

brilsmurfffje schreef op zaterdag 29 januari 2011 @ 20:33:
oke, dat ga ik proberen, dus de snelheid wordt wel degelijk verandert door het voltage te veranderen?

Ja, in jouw geval dan wel

[memphis]

Rmg schreef op maandag 31 januari 2011 @ 10:35:
[...]


Dit soort circuitjes worden al JAAREN gebruikt om case fans te controllen. http://pcbheaven.com/circ...n_controller_using_a_555/

'Als' het echt brushless fans zijn zit er vast een deel in het circuit dat het pwm signaal weer omzet naar een fixed voltage

Duur!
1 potmeter, 1 weerstand (niet echt nodig) en 1 transistor is voldoende om dit soort fans te analoog regelen en zal hoogstwaarschijnlijk bij 90% van de producten te vinden zijn. Het vermogen is minimaal om specifiek voor PWM te kiezen....

De puls die uit de fan komt kan je bv. op een CD4040 invoeren die als deler op de juiste uitgang een LED laten knipperen, heb je een indicatie voor de rotatie en snelheid.