Как устранить шум от вентилятора 12 В с ШИМ-управлением на низкой скорости

Question

Как устранить шум от вентилятора 12 В с ШИМ-управлением на низкой скорости

arduino-uno motor pwm transistor

Я пытаюсь создать простой контроллер вентилятора (одиночный вентилятор). До сих пор я успешно создал схему, которая питает вентилятор от внешнего адаптера постоянного тока 12 В, и добавил транзистор (NPN) для его включения и выключения. Транзистор подключен к порту PWM на Arduino.

При установке HIGH на порт вентилятор отлично работает на высокой скорости, но когда я хочу снизить скорость (например, analogWrite(fanPin, 150)), он запускается издавать гудящий звук. Я считаю, что это вызвано использованием ШИМ.

Как лучше всего контролировать скорость вращения вентилятора без (слишком сильного) шума?

пс. Вентилятор представляет собой трехпроводной компьютерный вентилятор Cooler Master. Транзистор P2N2222A.

Обновление: вот схема, которую я использую:

schema

@Jeroen Fiege, 👍7

Обсуждение

Мартинас указал, что я должен включить схему, я сделаю это позже сегодня, когда вернусь домой с работы., @Jeroen Fiege

Попробуйте использовать контакты 5 или 6, так как эти контакты PWM работают в два раза чаще, чем другие контакты PWM., @Gerben

Когда я пробую ваше предложение, шум меняется, но не исчезает., @Jeroen Fiege

9 ответов

Лучший ответ:

▲ 0

комментарий добавить схему, чтобы узнать, что вы сделали

Ваша схема похожа на:

Вы используете резистор для транзистора? Диод для вентилятора?

Подозреваю, что у вас нет диода.

Назначение диода состоит в том, чтобы позволить току, протекающему в катушке двигателя, продолжать течь в том же направлении, когда транзистор выключается. Когда транзистор закрывается, напряжение на коллекторе транзистора повышается, поскольку оно вытекало из двигателя. От Vce(SAT) оно поднимется выше напряжения питания и прекратится только при пробое транзистора (или когда он начнет звонить с паразитной емкостью). Подключив диод от коллектора транзистора к шине +12 В, вы предотвратите превышение напряжения на транзисторе 12 В и позволите протекать току двигателя.

15 окт 14, @Martynas

Если вам нужно задать вопросы оригинальному плакату, пожалуйста, сделайте это, прокомментировав сам вопрос. Ответ не подходит для этого., @Peter Bloomfield

@PeterR.Bloomfield, я все понимаю. Извините за это, но я тоже добавил ответ. Я бы прокомментировал, если бы не 44 респ. оч..., @Martynas

Я добавил свою схему. Он действительно очень похож на ваш. Только я должен был соединить основания, чтобы заставить это работать., @Jeroen Fiege

▲ 3

Попробуйте использовать контакт 3 (или 11) и уменьшите предварительный делитель таймера 2, используя следующий код в вашей настройке;

//переход от предделителя /64 к предделителю /32
TCCR2B |= _BV(CS20);//установить бит (убрать эту строку для предделителя /8)
TCCR2B |= _BV(CS21);//установить бит
TCCR2B &= ~_BV(CS22);//очистить бит

Уменьшение вдвое значения предварительного делителя удвоит частоту.

15 окт 14, @Gerben

Когда я пытаюсь это сделать, я получаю шум с более высокой частотой., @Jeroen Fiege

Цель состоит в том, чтобы использовать частоту, достаточно высокую, чтобы ее не было слышно человеческому уху. Вы пытались удалить строку с помощью CS20?, @Gerben

Да, я тоже пробовал, но все равно слышу раздражающий шум., @Jeroen Fiege

▲ 3

Может помочь использование конденсатора для сглаживания сигнала ШИМ.

См. http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00771b.pdf

15 дек 14, @Vincent Robert

В этом документе описывается добавление конденсатора для уменьшения скорости нарастания при использовании NPN-транзистора. Есть ли способ замедлить скорость нарастания при использовании MOSFET?, @localhost

Не будет реальной разницы между использованием конденсатора для сглаживания выходного сигнала NPN-транзистора и фильтрацией выходного сигнала MOSFET. С точки зрения нагрузки, транзистор NPN (полностью включенный или выключенный) представляет собой переключатель с последовательным резистором на нем, где MOSFET имеет очень низкое сопротивление. Дополнительное сопротивление NPN-транзистора немного замедлит скорость заряда конденсатора, но вы можете игнорировать разницу., @Duncan C

Конденсатор - это грубый фильтр нижних частот. Он начинает заряжаться во время цикла включения транзистора и начинает разряжаться, когда транзистор выключен. Поскольку он никогда полностью не заряжается и не разряжается, он выравнивает пики и спады ШИМ-сигнала до грубого среднего напряжения, подаваемого на него. (Без нагрузки конденсатор будет заряжаться почти до полного напряжения питания, поскольку он находится во время цикла включения, но на самом деле не разряжается.), @Duncan C

▲ 0

Есть также возможность добавления конденсатора в обход транзистора. Но вы должны быть осторожны, если емкость слишком велика, вы можете повредить транзистор.

24 дек 16, @Raros

▲ 0

SAS прав — снижение ШИМ до 31 Гц отлично работает. Проверено вентилятором на 12В. Прежде чем опустить ШИМ, звук от вентилятора был громким звуком "Wheeeeeeeeeeeeeeee" на любой скорости, кроме полной скорости. Низкая скорость ухудшила звук.

После понижения частоты ШИМ шум не слышен на более высоких скоростях. На более низких скоростях вы можете услышать легкий «щелчок». Звук напоминает мне слабый щелчок, который вы слышите, когда клапаны автомобильного двигателя открываются и закрываются.

23 мар 17, @Steve Groesz

▲ 0

Я также могу подтвердить, что ответ SAS правильный. Я тестировал его с вентилятором постоянного тока 5V. Я слышу очень сильный шум на более низкой скорости, но вы должны внимательно прислушаться, и очень быстрые щелчки на более высоких скоростях.

В целом, я бы сказал, что снижение ШИМ до рекомендуемых 31 Гц помогло мне, но это не идеальное решение.

2 июн 17, @Woopi

▲ 0

Я понимаю, что этому посту 4 года, но я успешно удалил весь шум вентилятора с помощью простой электролитической крышки и одной керамической на выходе, после добавления крышек вам нужно сместить обороты. Вы все еще можете услышать низкий писк реле, исходящий от MOSFET, но только на низких оборотах

16 мая 19, @Milan Milicevic

▲ 0

Мощность PWM 25 кГц решила эту проблему для моего 3-контактного вентилятора. Диод не повлиял на шум, он решает другую проблему (электромагнитные помехи).

1 июн 20, @temoto

Вы говорите о 4-контактных вентиляторах?, @Sim Son

@SimSon нет, я подключил 25 кГц к линии электропередач. 3,3 В GPIO от MCU подключен к транзистору Дарлингтона. Не проверял по объему, вероятно, есть все виды основных электрических проблем, поэтому не предлагаю какую-то конкретную схему. Но общая идея перейти на высокие частоты кажется мне правильным выбором., @temoto

@*SAS* · Accepted Answer · 2016-12-24 06:17-00:00

У меня была такая же проблема с 5-вольтовым вентилятором. У меня сработала кое-что простое: уменьшить частоту ШИМ. Вы, вероятно, захотите сделать это, используя контакт 9 или 10 (для Uno), поскольку изменение частоты других контактов ШИМ испортит функции задержки и миллисекунды. Подробности о том, как это сделать, и очень удобная функция приведены в http://playground.arduino.cc/Code/PwmFrequency. В моем случае, используя максимально низкую частоту (31250/1024 = 31 Гц), я полностью устранил гул на более высоких скоростях и значительно уменьшил его на более низких. И, кстати, я использовал вывод ШИМ для управления MOSFET, так как ток моего вентилятора составлял 140 мА, что намного выше, чем 20 мА выводы Arduino, которые можно безопасно обеспечить.