ТЕМА: Управление четырёх пиновым кулером или активное охлаждение для SSD M.2

Вітаю шановне товариство. Не буду лукавить і скажу що цю тему я відкривав на іншому форумі, про те вона хоч і набрала більш ніж 500 переглядів немає жодної реакції від фахівців з програмного забезпечення, саме тому роблю це вже тут. Після придбання SSD типу M.2 постало питання про температурний режим його роботи, і як результат відповіді на це питання необхідність застосування радіатора, а враховуючи можливість підключення через PCIe перехідник, обмеження в розмірах тим самим зниження ефективності, яку можна підвищити багаторазово застосуванням примусового обдування, Просто кажучи кулера. Вибір упав на кулера, які застосовуються в ноутбуках, вони мають мінімальні розміри, хорошу продуктивність їх легко дістати.Існують як три пінові так і чотири пінові, для себе я вибрав чотири пінові. Чому саме такий? Їм легко керувати, не потрібно силових ключів, і є окремий датчик оборотів, та й просто мені потрапила пара таких з розміром 40*40*5 мм.Грунтуючись на статті hardlock.org.ua/viewtopic.php?f=9&t=12#p35 я накидав схему пристрою. У ній так само реалізовані паразитне підключення термодатчика, і ланцюги контролю таходатчика, на увазі, що для управління необхідний ШІМ сигнал логічного рівня, він надходить безпосередньо на кулер. Вільний порт мікроконтролера можна використовувати для візуальної індикації швидкості обертання або температури, приблизно так зі збільшенням швидкості (або температури) збільшується частота миготіння світлодіода.Використання busser вважаю корисним і необхідним, щоб уникнути перегріву внаслідок виходу з ладу самого вентилятора. Загалом всі хотілки по цьому пристрою. Тепер найголовніше це програма! Писати їх я не вмію (на жаль) тому й звертаюся до вас, за допомогою у реалізації коду для цього проекту. Я ж можу у свою чергу гарантувати швидку реалізацію в "залізі" та розведення друкованої плати. Так що приєднуйтесь до обговорення та реалізації.

Для розуміння роботи 4-х пінового вентилятора посилання на корисне відео Особливо було цікаве питання про частоту генерації ШІМ, практично всі у кого питав не знають, та загалом те й не цікавить це їх. Одне запитання, а навіщо тобі це і чи варто так морочитися? А ось у даному проекті це один із основних параметрів, частота ШІМ 25 кГц.

Не зовсім зрозумів алгоритм роботи МК, прошу зробити більш детальний опис. Опис саме алгоритму роботи програми.
Схожі розробки на форумі вже є. Подивіться тут. Можна взяти за основу.

Спробую сформулювати ТЗ, спираючись на данні з відкритих джерел сказано що, NVMe M.2 у простої можуть нагріватися до 60 градусів а під час навантаження більше 100, при цьому безпечним вважається температура не більш 80 градусів. Моя особиста думка що за основу можна взяти температуру для початкового запуску кулера на рівні 50 градусів а далі з ростом температури як що він є наростають і оберти кулеру де при 80 градусах оберти мають максимальне значення. Світлодіод показує активну роботу кулера скажемо так 50 градусів один спалах 3 секунди пауза, 60 один спалах 2 секунди пауза, 70 один спалах 1 секунда пауза, 80 градусів один спалах 0,5 секунди пауза, при температурі вище 80 горить постійно. Для busser алгоритм такий при включенні один короткий сигнал що означатиме запуск і справність приладу, при перевищені температурного режиму вище 80 градусів довгий сигнал у 2 секунди з паузой 5, 90 - 2 секунди 3 пауза, і 100 градусів 2 секунди сигнал 1 секунда пауза.Ще сигнал при несправності самого кулеру постійний сигнал. Що до ШИМ напевно простіше зробити покрокове управління 25%, 50%,75% та 100%.

rar пише: Яким чином МК повинен знати про несправність кулера?
Що робити з сигналом TACH?
Як повинен поводитись пристрій при несправності датчика температури?

Бузер повинен бути з вбудованим генератором.
І я ще не впевнений, що на все вистачить ресурсів обраного МК.

Справність кулеру отримуємо саме через сигнал TACH, бузер можна ставити з генератором як цо це зекономить частину коду, при несправності датчика температури просто як і у несправності кулеру, про те щоб відрізняти можна зробити щоб при несправності кулеру окрім звукового сигналу ще безперервно світив світлодіод.

rar пише: Опишіть детально, як саме?

rar пише: Справа навіть не в коді, а в фізичних можливостях самого МК.

rar пише: Я мав на увазі що повинен робити кулер при несправності датчика температури?

А по коду - може не вистачити пам'яті МК на таку сигналізацію. Але це вже подивлюсь пізніше, коли повністю розберемось з алгоритмом.
Проект, який я наводив у якості прикладу, використовує 100% пам'яті ATTINY13. А він дещо простіший, ніж потрібен вам. Тому, швидше за все, прийдеться або щось спрощувати, або брати МК з більшими можливостями.

Я розумію що коли на кулер подається відповідний ШІМ він призводить до обертання і на виході ТАСН генеруються відповідно імпульси саме наявність цих імпульсів і доводить що кулер працює, а як що вони відсутні попри наявності відповідного ШІМ то не справен. Що до не справності або відсутності датчика температури можна включити кулер на повну потужність 100% та пи наявності бузеру і постійного сигналу, навряд хто захоче працювати на ПК у такому режимі,про те такий алгоритм буде не зайвим. Так я розумію що доволі великий об'єм коду зжере саме індикація режимів але ж вона дуже корисна бо пристрій ми не бачимо і не чуємо його роботи і як що неможливо усе реалізувати на ATtiny13 то можна взяти і більш потужний ATTINY45-20SUR

rar пише: Я не про це, це мені зрозуміло, у цілому. Але є, звичайно, і нюанси. Не зрозуміло, чи повинна програма слідкувати за частотою цих імпульсів. Чи повинна відстежувати відповідність частоти імпульсів до встановленої швидкості обертання. Скільки часу відсутності імпульсів можна вважати за несправність кулера. Від цих нюансів залежить і вибір МК.

Як що в ідеальному варіанті то так зв'язок між ШІМ та імпульсами має бути лінійним та відповідним, про те це не сервопривод і немає сенсу у жорсткому контролі на відповідність до обертів, достатньо відслідковувати їх наявність але у реальному часі відсутність навіть протягом 10 секунд можна вважати несправністю.

Добре. Завтра подивлюсь, що виходить. Якщо якось спростити сигналізацію, то можливо все поміститься і в цей МК.

Поки що виходить наступне.
Пам'яті на все не вистачає. Тому обмежив сигналізацію тільки помилок.
У разі помилки кожні 5 сек мигає світлодіод:
1 раз - помилка датчика температури;
2 рази - температура 80,0 градусів, або вища;
3 рази - впродовж 10 сек не прийшов ні один імпульс з тахометру.
Якщо помилок більше однієї, то саме такими є і пріоритети помилок.
Якщо є хоча б одна помилка, то бузер видає короткі сигнали.

Перемикання ширини ШІМ по ступенях температури не зовсім вдале рішення, на порозі ШІМ може перестрибувати кожну секунду туди-назад. Тому потрібно або ще вводити гістерезис, або перерахунок ширини імпульсів в залежності від температури (так реалізовано в цій версії прошивки).
В самому вентиляторі ще можуть бути власні обмеження на швидкість (як правило, мінімальну) обертання.

Дуже дякую такий алгоритм мені до вподоби та цілковито прийнятний. Я подивився роботу поки що у протеусі єдиний нюанс при несправності датчику температури ШІМ пропадає зовсім а треба навпаки запуск на максимальний рівень. І ще одне наскільки я розумію частота ШІМ повинна бути фіксованою а змінюється саме тривалість періоду от тут відео де більш зрозуміле пояснення

rar пише: І що на виході PWM в симуляторі?

rar пише: А хіба частота не фіксована?

Запустив ще раз в симуляторі і диво все як треба, але чи то щось не прописало чи помилка якась була, але можу присягнути що замість меандру була пила, а частота змінювалася зі зміною температури, саме тому і написав. Тому дякую ще раз буду пробувати у залізі, я так розумію згідно моєї схеми.

Короткочасно пила може з'явитись, якщо змінити частоту розгортки осцилографа (розтягнути). З урахуванням того, що симуляція цього проекту досить важка для Proteus, це може спостерігатись деякий час.
Те ж саме стосується і вимірювання частоти. Якщо, наприклад, ШІМ тільки запустився, то першу секунду покази частоти можуть бути меншими. А секунда в симуляторі може бути як десять реальних.

На решті я таки спромігся зібрати цю схему і хочу поділитися результатом. Програма працює, і це головне, але в схему потрібно внести корективу вона стасується виводів 5 та 6 їх у схемі необхідно поміняти місцями тобто 5 це TACH, а 6 це PWM. Ще одне спостереження, кулер починає обертатися коли довжина ШИМ становить мінімум 25%, тому і рахувати треба не від нуля а від 25 до 100% Ще хочу попросити зробити ще одну прошивку для пасивного бузера тому є дві причини, перша не завжди є у наявності і менш розповсюджені, а друга причина серед пасивних звуковипромінювачів суттєво більший ряд, починая від стандартних до тих які використовують у мобільних телефонах. Ще раз дякую за допомогу.

rar пише: Ні, це неможливо. Точніше, в цьому разі частота ШІМ не зможе бути 25 кГц. Десь трохи більше 18 кГц, або приблизно 37 кГц, якщо подвоїти тактову частоту.

rar пише: Змінив.

rar пише: У МК недостатньо ресурсів для цього.

Зрозуміло, виводи у програмі міняти не треба, а треба у малюнку схеми, я забув про це написати. Раз не вистачає ресурсів то нічого не поробиш буду використовувати стандартний звуковипромінювач з генератором. Малюнок я підправив а от як його виставити у форум не зрозумів бо немає відповідного поля для вставки.

rar пише: Поле є - Долучення, Додати файл. Внизу під полем для тексту повідомлення. Малюнок Ви вже вставляли раніше. Перевірте, щоб він відповідав Правилам форуму, розділ 3.

Відкоригована схема відповідно до програмного коду.

З дозволу шановного Soir хочу продовжити тему керування чотирьох пінових кулеров, які використовуються у серверах. Зараз техніка особливо сервера дуже швидко старіють і стають доступними для усіх бажаючих як кладязь високоякісних запчастин таких як: блоків живлення, електронних елементів і звісно кулеров. Вони надзвичайно потужні та ефективні, мають безліч видів, від звичних до спарених. Але є у них одна спільна риса, це чотирьох пінове підключення, завдяки якому є можливість керувати обертами не використовуючи потужних транзисторів, а ще відслідковувати роботу за допомогою вбудованого таходатчика. Мені дісталась де яка кількість таких кулеров і виникло бажання максимально використовувати їх потенціал. Спираючись на позитивний досвід отриманий завдяки шановному Soir у реалізації системи охолодження для SSD M.2, накидав схему де збережені основні елементи управління та контролю. Основна ідея це регулювання обертів за допомогою напруги потенціометром або подачею від 0 до 5 вольт на відповідний пін мікроконтролеру який формує ШИМ сигнал, а сигнал таходатчика кулера використовувати для контролю роботи та виникнення аварійних ситуації зупинки кулеру в наслідок поломки. Враховуючи на те що багато кулеров мають парне виконання то й контроль необхідний обох по окремих входах, як що використовувати в одинарному виконанні можна встановити перемичку між двома входами таходатчика МК. Таким чином схема стає універсальною. Як я бачу роботу індикатору аварії спалахами світлодіоду один спалах на 1,5 секунди як що відсутні імпульси з мотору 1, та подвійний спалах на ті самі 1,5 секунди як що відсутні імпульси з мотору 2. А як що немає імпульсів з обох світлодіод горить постійно.

Прошивка і проект в архіві. Ваш опис роботи недостатньо детальний, можливо щось потрібно буде підправити - пишіть.

P.S.
Зверніть увагу на призначення виводів МК. Деякі можна змінити.

Все добре, але є декілька побажань. Перше як що потенціометр у положенні нуль то на піні PWM теж нуль генерації немає, як тільки напруга зросте до 0,2-0,5 вольта то на піні PWM з'являється ШИМ з 10% заповненням, а далі лінійно до максимального значення. Що до індикації аварійного режиму бажано скоротити час очікування з датчика зменшити до 5 секунд, а спалах зробити у співвідношенні 1 секунда до 2 секунд це мотор 1, другий мотор 1 секунда світить, 0,5 пауза 1 секунда світить 2 секунди пауза. Як що оба разом аварія змін не потребує так і залишити світить постійно

rar пише: Прошивку оновив, але не зрозумів про індикацію.
rar пише: Що тут відноситься до першого мотору, що до другого, коли світить, коли ні...? Розділіть речення.