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PWM a 24 V e ventola a 12V

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] PWM a 24 V e ventola a 12V

Messaggioda Foto UtenteGabrioB » 30 mar 2022, 15:38

Ciao a tutti,

mi vorrei cimentare in un upgrade della mia stampante 3D, ovvero la sostituzione delle rumorosissime ventole stock a 24 V che porta con delle silenziose Noctua a 12V.

La controller board che ho ha dei connettori a 2 poli per le ventole, quindi ho dato abbastanza per scontato che fossero regolate in tensione. Ho installato le ventole mettendoci in serie dei buck a 12V e ho impostato nel firmware solo due possibili livelli: 0% e 100%. Grossolano, ma funziona.

A quanto pare, invece, la scheda ha capacità PWM (che devono essere attivate nel firmware). Ma dove viaggia il segnale di modulazione se ci sono solo due poli?

Alla fine a quanto pare un modo per farlo c'è: https://forum.allaboutcircuits.com/thre ... ut.172252/

Ammesso di trovare un FET alternativo a quello citato nell'articolo, sembra facile. Tra l'altro, potrei usare un solo buck per più ventole (ad oggi nel case ne ho uno per ventola, un po' squallido)

Pero' chi ha scritto quel thread ha detto di aver dovuto saldare su scheda, precisamente tra le due resistenze in uscita.

Sono perplesso :?

La prima domanda è...perché?

E la seconda, ben più ostica è....si può costruire uno schema alternativo che non preveda di saldare su scheda (con quello che costa, non ho proprio voglia di modificarla)?

Infine la terza: se modulo con PWM, è comunque necessario un condensatore in parallelo per l'unwinding (detto che sulla noctua e' quasi impercettibile)

Qui per praticità tutte le schematics della scheda in oggetto:

https://github.com/bigtreetech/BIGTREET ... 0/Hardware
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[2] Re: PWM a 24 V e ventola a 12V

Messaggioda Foto Utenteginfizz » 30 mar 2022, 17:45

GabrioB ha scritto:Ciao a tutti,

La controller board che ho ha dei connettori a 2 poli per le ventole, quindi ho dato abbastanza per scontato che fossero regolate in tensione. Ho installato le ventole mettendoci in serie dei buck a 12V e ho impostato nel firmware solo due possibili livelli: 0% e 100%. Grossolano, ma funziona.


Se funziona dove sta il problema ?

A quanto pare, invece, la scheda ha capacità PWM (che devono essere attivate nel firmware). Ma dove viaggia il segnale di modulazione se ci sono solo due poli?


La modulazione PWM non e' altro che una modulazione ad onda quadra della alimentazione del carico. A seconda del rapporto della lunghezza 1 e 0 dell'onda quadra il dispositivo vedra' una tensione piu' o meno alta.
Alla fine a quanto pare un modo per farlo c'è: https://forum.allaboutcircuits.com/thre ... ut.172252/

Di questo articolo non ho capito nulla, per mio difetto.
Ammesso di trovare un FET alternativo a quello citato nell'articolo, sembra facile. Tra l'altro, potrei usare un solo buck per più ventole (ad oggi nel case ne ho uno per ventola, un po' squallido)

Solo se le ventole sono uguali. Quanto assorbono queste ventole ?

E la seconda, ben più ostica è....si può costruire uno schema alternativo che non preveda di saldare su scheda (con quello che costa, non ho proprio voglia di modificarla)?

Uno schema alternativo con 555 + mosfet ce l'ho. Pero' dovresti prendere i 24 V DC pieni da qualche parte.
Infine la terza: se modulo con PWM, è comunque necessario un condensatore in parallelo per l'unwinding (detto che sulla noctua e' quasi impercettibile)

Non ho capito
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[3] Re: PWM a 24 V e ventola a 12V

Messaggioda Foto UtenteGabrioB » 31 mar 2022, 0:03

Grazie della risposta, mi rendo conto solo adesso di aver dato per scontati troppi tecnicismi da smanettone della stampa 3d...cerco di argomentare :)

ginfizz ha scritto:Se funziona dove sta il problema ?


Che con un controllo in tensione e poi un buck sull'uscita posso permettermi solo due livelli di velocità della ventola (acceso e spento), ma questa non è la condizione di stampa ideale: la velocità della ventola dovrebbe aumentare progressivamente.

ginfizz ha scritto:La modulazione PWM non e' altro che una modulazione ad onda quadra della alimentazione del carico. A seconda del rapporto della lunghezza 1 e 0 dell'onda quadra il dispositivo vedra' una tensione piu' o meno alta.


Mi sa che ho fatto confusione, credevo che l'onda quadra fosse sul polo giallo delle ventole PWM (e che sul polo caldo ci fosse la Vcc fissa), invece l'onda quadra è sul polo positivo mentre il giallo...tachimetro?

ginfizz ha scritto:Di questo articolo non ho capito nulla, per mio difetto.


Nemmeno io, in effetti. Propone un modello circuitale semplice, utilizzando un controller (credo):
412PwUprHzL._AC_.jpg
412PwUprHzL._AC_.jpg (25.71 KiB) Osservato 1935 volte


Ma premesso che dal diagramma deduco che il carico (la ventola 12V) NON deve essere PWM (anche se nel titolo del post dice il contrario...boh) e che a monte ci vuole comunque uno step-down, non si capisce bene PERCHE' non funziona e perché ha risolto il difetto saldando su scheda. Infatti dice che:

SUCCESS:
I ended up connecting the Trigger of my FET module to FAN0 at the junction of the two resistors R70 ad R71 (fan 0).
Wired the rest of the module as you would expect with supply voltage and load connections.
Full PW control.


Il punto è che vorrei seriamente evitare di saldare sulla scheda e non capisco perché quel trick è necessario e se si può evitare in qualche modo (se il problema è un anello di corrente, non dovrebbe bastare un BJT?)

Solo se le ventole sono uguali. Quanto assorbono queste ventole ?


Si lo sono. L'assorbimento non credo che rappresenterà un problema, posso prendere la corrente da un rail dedicato della PSU della stampante (che è abbastanza ben messo)

Uno schema alternativo con 555 + mosfet ce l'ho. Pero' dovresti prendere i 24 V DC pieni da qualche parte.


Come sopra, ho la 24 V dalla PSU

Non ho capito


Spesso c'è un diffuso malcostume nel modding delle stampanti 3d di inserire un filtro RC per usare ventole silenziose a 12V su delle rail modulate a 24 V (impostando sul firmware la velocità massima al 50%). Tuttavia anche chi fa le cose "bene" (usando buck e controllori) spesso smussa l'onda quadra con un RC perché - dicono - che riduce l'effetto "jet" delle ventole quando cambiano velocità (la velocità delle ventole nel processo di stampa varia molto spesso). Ma magari è inutile, eh...

spero di aver chiarito meglio il contesto adesso :)
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[4] Re: PWM a 24 V e ventola a 12V

Messaggioda Foto UtenteGabrioB » 31 mar 2022, 1:05

Questo setup (preso da reddit) mi sembra ancora più semplice e usa solo lo step-down, senza il controller MOSFET

My understanding is that the power is not evenly distribute between the two fans when run in series on 24 V. One fan night have a slightly higher inductance, so one fan will draw more power than the other.

This is also assuming a 100% constant load. Once you throw PWM into the mix, it goes totally bonkers. I'll try to find the previous thread that convinced me not to wire then in series and go for the buck converter.

The only other thing I will say about buck converter is that if you want to keep PWM and run a 12v fan on a buck converter, you need to do some custom wiring. The gist is that the stock fan receives constant 24 V power, and the PWM signal switches the Ground on/off many times per second. In order to use a buck converter, we want to replicate that setup, but we can't have the buck converter switching on/off, that needs to be on all the time. Here's the proper way to do it:

24 V & Ground (true Ground, not fan header) go from PSU to buck converter input.

12v output from buck converter runs to fan(s).

Ground output from buck converter is not used.

Instead, Ground wire for fan is going to go back to the stock fan header pin on main board.


A questo punto davvero non capisco perché la soluzione "semplice" è destinata a non funzionare...
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[5] Re: PWM a 24 V e ventola a 12V

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 31 mar 2022, 3:40

GabrioB ha scritto: rumorosissime ventole

E' la girante che fa rumore, o fischiano alla frequenza del PWM?

p.s. no answer
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[6] Re: PWM a 24 V e ventola a 12V

Messaggioda Foto Utentelelerelele » 31 mar 2022, 8:24

da quanto ho capito, la stampante da fuori un PWM, (possibile anche se hai due fili della ventola), il resistore serie, serve per cercare di creare un RC, attraverso un presupposto condensatore interno alle ventole, questo agisce da integratore, ed attraverso il PWM va ad ottenere una tensione simil-DC con ampiezza funzione del PWM, quindi regolabile da software.

Questo tipo doi controllo sulle ventole, non è un gran che, cambiando ventola può essere che non regola più, o che non vanno proprio, però è fattibile, hai provato con le tue ventole, senza convertitore? non vanno?

stavo pensando invece ad usare ventole con 3/4 fili, le alimenti da tensione fissa (12/24 V), ed il controllo lo prendi dai tuoi fili di alimentazione attuali, (filo del PWM).

saluti.
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[7] Re: PWM a 24 V e ventola a 12V

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 31 mar 2022, 8:55

lelerelele ha scritto:agisce da integratore

Qualche volta si mette un induttore in serie al motore. Non dovrebbe danneggiare la scheda.
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[8] Re: PWM a 24 V e ventola a 12V

Messaggioda Foto Utentelelerelele » 31 mar 2022, 9:46

EcoTan ha scritto:
lelerelele ha scritto:agisce da integratore

Qualche volta si mette un induttore in serie al motore. Non dovrebbe danneggiare la scheda.
Se fosse un motore standard, ok, ma essendo un brushless con controllo interno, seri dell'idea di provarlo, per essere sicuro che non faccia casini.

saluti.
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[9] Re: PWM a 24 V e ventola a 12V

Messaggioda Foto UtenteGabrioB » 31 mar 2022, 11:04

lelerelele ha scritto:da quanto ho capito, la stampante da fuori un PWM, (possibile anche se hai due fili della ventola), il resistore serie, serve per cercare di creare un RC, attraverso un presupposto condensatore interno alle ventole, questo agisce da integratore, ed attraverso il PWM va ad ottenere una tensione simil-DC con ampiezza funzione del PWM, quindi regolabile da software.


Bene, la nebbia comincia a diradarsi. Il motivo per cui quindi lui salda su scheda bypassando il resistore è per escludere questo proto-RC e prelevare un PWM "vero" sull'uscita che non dipende dalle componente capacitiva interna alla ventola.

Il dato di fatto comunque è che in realtà io non ho un PWM sull'uscita, ma una tensione DC possibilmente variabile da 0 a 24 V, che una volta passata sullo step-down mi diventa 12V fissa...corretto?

Questo risponde alla mia domanda, ovvero il problema non posso risolverlo senza saldare su scheda, perché sull'uscita la modulazione è irreversibilmente persa. Forse posso ricostruirla con un NE555?

Una roba tipo https://www.multisim.com/content/ZJm3Vv ... uty-cycle/ ?

Questo considerando che se io misuro il tensione in uscita non ho una lettura stabile in DC. Ce l'avrò solo quando la misuro in parallelo al carico/ventola (che completa l'integratore con la sua capacità interna. Quindio anche quel circuito, suppongo, non vada bene...

Quello che non mi è chiarissimo è allora: qual è il principio di funzionamento delle ventole PWM con solo due pin?

Questo tipo doi controllo sulle ventole, non è un gran che, cambiando ventola può essere che non regola più, o che non vanno proprio, però è fattibile, hai provato con le tue ventole, senza convertitore? non vanno?


Si, ad andare vanno (le ventole non sono PWM). Ma poiché lascio a stampare di notte, non mi fido a lasciare a regime una ventola da 12V su una rail da 24 V, anche se mettendo una escursione via firmware di 0% - 50% e per via del suddetto integratore DOVREBBE presentare all'incirca una escursione 0V - 12V sull'uscita.

stavo pensando invece ad usare ventole con 3/4 fili, le alimenti da tensione fissa (12/24 V), ed il controllo lo prendi dai tuoi fili di alimentazione attuali, (filo del PWM).


Si, ma di nuovo saldando su scheda per prendere il PWM...o no?
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[10] Re: PWM a 24 V e ventola a 12V

Messaggioda Foto Utentelelerelele » 31 mar 2022, 12:05

A questo punto credo di non avere capito niente, quindi mi limito a rispondere a questo

Quello che non mi è chiarissimo è allora: qual è il principio di funzionamento delle ventole PWM con solo due pin?
Le ventole tipo PC, per intenderci, sono motori brushless DC, senza spazzole, per funzionare devono perforza avere internamente un controllo switching, sennò non funzionano.
Se queste ventole, pure avendo il controllo switching, (che è uno stetto parente del PWM), lavorano su un range di tensioni, minime e massime, che portano la ventola a girare più piano e più forte a seconda della tensione in entrata, minima e massima.
Tutto questo quando le alimenti in DC.

Per il resto mi astengo, avengo il dubbio come dicevo di non avere capito il tutto.

saluti.
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