Filter för varvtalssignal från datorfläkt

Berätta om dina pågående projekt.
Användarvisningsbild
swesysmgr
Inlägg: 9368
Blev medlem: 28 mars 2009, 06:56:43
Ort: Göteborg

Filter för varvtalssignal från datorfläkt

Inlägg av swesysmgr »

Jag har en CPU-kylare som är tyst och någorlunda kompakt, tyvärr försvinner återkopplingen av fläktens varvtal när den körs på låga varv. Därför skall jag försöka bygga ett filter som återställer signalen och ger en korrekta pulser för varvtalet via open drain/open collector till moderkortet.

Den billigaste och enklaste lösningen hade varit att köpa en ny kylare eller en ny 80mm fläkt med 4 pinnar och fästa den med buntband men att konstruera en egen överdrivet komplicerad lösning är mycket roligare och förhoppningsvis bara marginellt dyrare.
Varvtalssignal fläkt i PC 1.png
Den gula signalen är fläktens varvtalsåterkoppling med två pulser/varv, den blå ett tillfälligt filter jag snodde ihop på plats.
Fläkt störsignal.png
En inzoomad bild på störningarna, jag misstänker att det är den pulsbreddsmodulerade styrsignalen från moderkortet (25kHz enl. standard) som på något sätt läcker över vid låga varvtal. Vid 40% pådrag eller mer blir det en tillräckligt bra fyrkantvåg för att moderkortet skall kunna avläsa varvtalet utan problem.

Moderkortet verkar ha pull-upp till 3,3V som fungerar i lite högre hastigheter, därför tror jag det är fläkten som är problemet och inte kortet. Skall även testa med en annan fläkt för säkerhets skull.
Mätuppställning 1.png
Här är fläkten utplockad för mätning på bordet istället, det var för komplicerat att hålla på med prober och små kondensatorer inuti datorlådan samtidigt som den är igång. Det blå kortet genererar signalen som styr fläktens varvtal.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
swesysmgr
Inlägg: 9368
Blev medlem: 28 mars 2009, 06:56:43
Ort: Göteborg

Re: Filter för varvtalssignal från datorfläkt

Inlägg av swesysmgr »

Ett försök att simulera den tänkta uppkopplingen inklusive störningar. Lösningen med de styrda brytarna är för att lägga till störningen när varvtalssignalen går låg.
LTSpice schema 1b.png
LTSpice plot 1.png
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
snigelen
Inlägg: 813
Blev medlem: 8 maj 2009, 11:02:14
Ort: Lund

Re: Filter för varvtalssignal från datorfläkt

Inlägg av snigelen »

Det verkar lite fishy, tachometersignalen borde verkligen kunna sänka signalen till nära noll, utan störningar. Du har inte "råkat" koppla signalen styvt till +X volt? Och därmed skadat OC-trissan?
Användarvisningsbild
swesysmgr
Inlägg: 9368
Blev medlem: 28 mars 2009, 06:56:43
Ort: Göteborg

Re: Filter för varvtalssignal från datorfläkt

Inlägg av swesysmgr »

Kan vara att den är halvtrasig helt klart men jag hade samma fel när fläkten enbart varit monterad i datorn.

BIOS/Övervakningschip mätningar av varvtalet hoppade mellan 0rpm och ~15000 när pådraget från styrningen i moderkortet var under ca: 30%. När jag skruvar upp varvtalet manuellt kommer signalen tillbaks och verkar visa korrekt värde.
Arctic freezer pro 7 b.png
Tillverkaren specificerar 900-2200rpm vilket är lite dåligt, 900 motsvarar ~40% pådrag och lägre än så vill man kunna köra om datorn skall vara helt tyst kvällstid. Samtidigt kostar Arctic runt 50% av motsvarande Noctua, jag får vad jag betalat för.
HW monitor CPU fläkt b.png
Fläkten snurrar även vid lägre varvtal, här 600rpm/30% i HW Monitor.

Får nog skylla mig själv som är nere och fiskar efter korrekt signal vid 20% åtminstone men hoppas att det skall gå att lösa :)
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
swesysmgr
Inlägg: 9368
Blev medlem: 28 mars 2009, 06:56:43
Ort: Göteborg

Re: Filter för varvtalssignal från datorfläkt

Inlägg av swesysmgr »

Rita kort är den roligaste delen!

Gjorde dessa med preliminära värden i Eagle. Kortmonterad honkontakt för 4-pins fläktkablar med förskjuten låsflärp verkar inte finnas hos Molex, det får bli en avklippt fläkt- eller förlängningskabel.

5V tas från hårddiskkontakt på nätaggregatet. Kanske blir det en V2 med klippt kabel även mot fläktsidan och en regulator istället.
Eagle schema 1b.png
Eagle kort top 1b.png
Eagle kort botten 1b.png
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
snigelen
Inlägg: 813
Blev medlem: 8 maj 2009, 11:02:14
Ort: Lund

Re: Filter för varvtalssignal från datorfläkt

Inlägg av snigelen »

Jo, men jag tycker ändå att du borde få en distinkt signal, om du så snurrar fläkten med ett finger. Men den kanske använder någon annan teknik än de datorfläktar jag provat. Men om det nu är en vanlig OC-utgång fläkten har så borde den bottna ordentligt vid varje puls (två ggr per varv).
Användarvisningsbild
swesysmgr
Inlägg: 9368
Blev medlem: 28 mars 2009, 06:56:43
Ort: Göteborg

Re: Filter för varvtalssignal från datorfläkt

Inlägg av swesysmgr »

Jo något är udda med just denna fläkt, utblåsfläkten (Noctua NF12) är specificerad för ner till 300rpm/20% och den läser datorn av korrekt.

Gjorde några mätningar på bordet:
DUty 20 ofiltrerad signal.png
Duty 20 filtrerad signal.png
Duty 20 PWM.png
Fläkt och Schmitt signal max rpm.png
Duty 20 verkar ge ca:700rpm och fullt pådrag (ingen PWM signal som styr) ger 2200rpm. Då ser även fläktens utsignal bra ut utan filter m.m.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
swesysmgr
Inlägg: 9368
Blev medlem: 28 mars 2009, 06:56:43
Ort: Göteborg

Re: Filter för varvtalssignal från datorfläkt

Inlägg av swesysmgr »

Duty 15 4 störning 1.png
Blå är lågpassfiltrerad signal.
Duty 15 9 filtrerad och digital.png
Har ändrat lite värden, bytt till 5V regulator på plattan och mätt lite mer.
Ner till 15% duty/14Hz/420rpm verkar fungera med svagare pull-up (22k) men vid 10% verkar styrningen spåra ur och ger 50Hz/1500rpm ut. Kanske är PWM-signalens nivå 3,3V lite för låg.
Duty 15 6 störning 3.png
Duty 15 5 störning 2.png
De överlagrade störningarna (25kHz, samma som PWM-frekvensen) ser ut att upphöra precis vid omslaget från låg till hög.
Uppkoppling 2 2019-06-29.png
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
swesysmgr
Inlägg: 9368
Blev medlem: 28 mars 2009, 06:56:43
Ort: Göteborg

Re: Filter för varvtalssignal från datorfläkt

Inlägg av swesysmgr »

Ofiltrerad signal från Noctua NF-A14 Industrial PWM vid 10% duty, ser bra ut och ger 360 rpm utan problem.

Den är specad för 800-3000 rpm men kostar över 300kr, kvaliteten är lite högre.
Noctua NF-A14 Industrial PWM Duty 10.png
https://www.inet.se/produkt/6308854/noc ... -140mm-pwm
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
JanErik
Inlägg: 2777
Blev medlem: 11 februari 2008, 17:15:58
Ort: Vasa, Finland

Re: Filter för varvtalssignal från datorfläkt

Inlägg av JanErik »

Man brukar väl slå på full dutycycle och mäta tiden för en period för att undvika störningar. På den tiden hinner fläkten inte varva upp nämnvärt.
Användarvisningsbild
swesysmgr
Inlägg: 9368
Blev medlem: 28 mars 2009, 06:56:43
Ort: Göteborg

Re: Filter för varvtalssignal från datorfläkt

Inlägg av swesysmgr »

Ok, mäta en single-trigger på första pulsen och se hur det ser ut? Jag är inte helt med.
JanErik
Inlägg: 2777
Blev medlem: 11 februari 2008, 17:15:58
Ort: Vasa, Finland

Re: Filter för varvtalssignal från datorfläkt

Inlägg av JanErik »

Måste väl sätta den som interrupt och räkna skillnad i nån precisionstimer.
Användarvisningsbild
swesysmgr
Inlägg: 9368
Blev medlem: 28 mars 2009, 06:56:43
Ort: Göteborg

Re: Filter för varvtalssignal från datorfläkt

Inlägg av swesysmgr »

Aisler kort 2.PNG
Kort rev 2 utan fläktkontakt, med 7805 beställda från Aisler.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
swesysmgr
Inlägg: 9368
Blev medlem: 28 mars 2009, 06:56:43
Ort: Göteborg

Re: Filter för varvtalssignal från datorfläkt

Inlägg av swesysmgr »

JanErik skrev:Måste väl sätta den som interrupt och räkna skillnad i nån precisionstimer.
Jag förstår inte riktigt hur du menar tyvärr. Problemet är att mäta utsignalen från fläkten vars frekvens varierar med varvtalet. Störningar gör att datorns moderkort ej kan trigga korrekt på flankerna utan varvtals-plotten visar allt mellan 0 och 15000 rpm om man försöker köra fläkten på låg hastighet, inte annars.

Här är en oscilloskopbild vid tillslag av fläkten utan PWM-signal dvs den varvar upp mot max direkt utan störningar på varvtalssignalen (gul).
Fläktstart.png
PWM signalen genererar jag själv med en mikrodator.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
swesysmgr
Inlägg: 9368
Blev medlem: 28 mars 2009, 06:56:43
Ort: Göteborg

Re: Filter för varvtalssignal från datorfläkt

Inlägg av swesysmgr »

Detta projekt har tyvärr gått lite i stå på grund av att korten jag beställde från Aisler hade kortslutningar mellan +5V och nollan. Om det är jag som ritat fel eller något som gått fel hos dem vet jag inte riktigt. Om någon ser några uppenbara fel eller klantigheter, skriv det gärna. Är ibland svårt att hitta fel i sin egen kod/ritningar.

Nya kort med större isolationsavstånd än vad de angav i sin "Design rules" fil för Eagle är på väg.

Blev ett tillfälle att lära sig nya saker som att sätta isolerad text i kopparplanet och göra rundade kanter på kortet.
Aisler rev 2.png
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Skriv svar