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Autor Tópico: PWM com ventoinha  (Lida 206 vezes)

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Offline edeweld

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PWM com ventoinha
« em: 17 de Maio de 2018, 15:37 »
Olá a todos,

Construi um modulador de onda quadrada através deste link:
Com isso construi um PWM. Na escola já tinha trabalhado com PWM, em microcontroladores. Acontece que no projecto da escola, que o objectivo foi controlar a rotação da ventoinha, a mesma emitia um zumbido quando se ajustava o potenciômetro.

Quando o potenciometro altera o duty cycle a 100% o barulho desaparece - ventoinha no máximo. Quando reduzo o duty cycle a rotação da ventoinha diminui e o barulho aparece, o tal zumbido.

Isso acontece porquê? É possível eliminar esse barulho?
Pelo que percebo de pwm, a ventoinha tem o valor total da tensão (que é 12VDC) e corrente da fonte. Ao alterar o duty cycle vou alterar o valor da tensão e corrente durante o ciclo de trabalho (período) da onda. Mas não consigo encontrar explicação para a origem do barulho.

Para facilitar o esquema é este (print screen do vídeo): https://snag.gy/kDKqVB.jpg

Nota: A ventoinha é uma ventoinha de CPU. Tem 4 fios (1-GND/2 +12VDC / 3 - Sensor / 4 - Control). Fui pesquisar no manual da board e verifiquei que o sinal de saída é de +12VDC

Obrigado
Cumps

Offline jm_araujo

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Re: PWM com ventoinha
« Responder #1 em: 17 de Maio de 2018, 16:31 »
O ruído é devido à  frequência do sinal PWM. Se aumentares a mesma ele desaparece (ou torna-se inaudível, que vai dar ao mesmo).
Outra solução menos prática é filtrar essa frequência com um filtro passa baixo = meter um condensador grandote em paralelo com a ventoinha. Menos prática porque dependendo do consumo da carga pode o condensador ter de ser grande demais.

Offline edeweld

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Re: PWM com ventoinha
« Responder #2 em: 17 de Maio de 2018, 18:45 »
Não estou a perceber a parte da frequência. Quando altero o valor do potênciometro o que estou a alterar é o valor em que o condensador se carrega e descarrega. Mexo o duty cycle.

Vi este vídeo:
Pegando no exemplo que ele dá, no desenho (ver esta imagem: https://snag.gy/I7Twek.jpg) se temos 4 ciclos logo temos 0.25 Hz. Mas o valor do duty cycle pode ser diferente em cada um dos ciclos, dependo do uso que faço do potênciomentro.

Estou a perceber bem as coisas? Uma das dúvidas que me surgiu foi "que relação existe em o duty cycle e a frequência?" Penso que nenhuma, pois uma não influencia a outra.

Cumps

Offline edeweld

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Re: PWM com ventoinha
« Responder #3 em: 17 de Maio de 2018, 22:42 »
É algo como neste vídeo?
É que fiz o chamado brute force test e comecei a colocar condensadores electróliticos e cerámicos em paralelo com a ventoinha e o que reparei é que quanto maior o condensador mais rápida fica a ventoinha, é como se coloca-se no máximo o potenciometro. Conforme ia diminuindo voltava a ter a funcionalidade do pwm mas o barulhos continuava. - Conclusão é para esquecer esta abordagem  :o ;D 8) :P ::)

Com os meus conhecimentos sobre a matéria ainda não consegui perceber o que está acontecer para motivar o barulho. Aliás, já tentei perceber a razão do barulho. Nasce nas bobinas da ventoinha?

Cumps

Offline dropes

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Re: PWM com ventoinha
« Responder #4 em: 17 de Maio de 2018, 23:35 »
Boas
Quando se trabalha com pwm, o que vai variar é a relação entre o tempo on e off.
Esta relação é multiplicada pela tensão de entrada, obtendo a tensão média de saída.

O que reparei no teu projecto foi utilizar um cooler de pc, embora seja alimentado em dc, o seu funcionamento é controlado internamente como um stepper, aplicar-lhe uma tensão em impulsos tem resultados inesperados. Estes motores suportam pwm por um dos fios, mas isso já é outra história.

Recomendaria um motor dc normal.

Ao alterar o condensador já aqui referido por um de menor valor, a frequência irá aumentar, uma frequência acima dos 20kH seria bom.

Fonte: http://pdropes.blogspot.pt/2014/05/controle-de-direccao-e-velocidade-de_4.html  :P

Ps: a frequência é sempre FIXA quando se altera o pwm
« Última modificação: 17 de Maio de 2018, 23:37 por dropes »

Offline edeweld

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Re: PWM com ventoinha
« Responder #5 em: 17 de Maio de 2018, 23:49 »
A ventoinha que estou a utilizar tem 4 fios. Ligo os +12VDC nos respectivos e o pino 3 do LM555 ao fio de do "Control". Apenas deixo o "Sensor" desligado.

O que me deixa confuso é a origem do barulho.

Citar
Ps: a frequência é sempre FIXA quando se altera o pwm

Então se a frequencia não se altera o que motiva o barulho?

Obrigado
Cumps

Offline jm_araujo

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Re: PWM com ventoinha
« Responder #6 em: 18 de Maio de 2018, 11:48 »
O esquema que mandaste na primeira mensagem não tem nada que ver com o que agora descreves, e assim é óbvio que a solução de meter um condensador não ia funcionar. O sinal de controlo só aceita um sinal lógico que controla o funcionamento do motor. É aproximadamente equivalente a ter os R3, Q1, D4 e Motor do esquema original todos dentro do motor.

Pegando no exemplo que ele dá, no desenho (ver esta imagem: https://snag.gy/I7Twek.jpg) se temos 4 ciclos logo temos 0.25 Hz.
Não sei onde inventaste o 0.25Hz, porque a explicação no vídeo é bem clara. Revê o mesmo (é por volta do minuto 6) até perceberes o teu erro. Enquanto não dominares princípios básicos como a frequência de um sinal é muito difícil que entendas qualquer explicação que seja dada.

Então se a frequencia não se altera o que motiva o barulho?
Mais uma vez a pergunta errada. Porque é que algo só havia de fazer barulho só quando se altera a frequência?
O motor é um elemento eletromecânico. Tem um conjunto de bobines que são atraidas/repelidas por ímans (simplificação grosseira mas para o caso serve). Se o ligas e desligas a determinada frequência,essa atração/repulsão vai ser desligada/ligada, e pequenas folgas mecânicas (mesmo que quase insignificantes) vão dar origem a vibrações mecânicas, que não são mais do que o teu "barulho". Se olhares para uma coluna de som é basicamente a mesma coisa (uma bobine no meio de um íman), só que com uma folga muito grande (de propósito) e ligada a um cone para permitir mover uma massa de ar maior e fazer muito mais "barulho".

A solução para acabar com esse barulho é a que falei já na primeira resposta: alterares a frequência para um valor que já não seja audível, seja porque os elementos já não sejam capazes de vibrar tão rápido, seja porque fiquem fora da gama de audição humana.

Offline vasco

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Re: PWM com ventoinha
« Responder #7 em: 18 de Maio de 2018, 18:15 »
Basicamente, se fosse uma ventoinha antiga só com 2 fios tinha funcionado bem.
As novas, como já têm maneira de ser controladas por pwm (1 dos fios adicionais, o outro é o tacómetro) não gostam muito de levar com o pwm pelos fios de power.

A frequência que estava a ser referida é a do sinal pwm que não interessa para o duty cycle que é o que te dá a % de velocidade da ventoinha.

A frequência default do PWM do arduino é 490Hz, o que corresponde a uma frequência audível, a sugestão do jm_araujo logo na primeira resposta é aumentar essa frequência para além do audível, o barulho continua a existir, só que só vai chatear o cão do vizinho :-)

Este artigo parece ser interessante:

https://www.arduino.cc/en/Tutorial/SecretsOfArduinoPWM

De acordo com este artigo http://www.gammon.com.au/forum/?id=11504&reply=7#reply7
O valor máximo teórico do PWD seria a frequência de clock do Arduino, no entanto esse valor parece ser instável. Mas é perfeitamente possível usares valores acima da frequência de audição, acho que nem mesmo o cão do vizinho é capaz de ouvir um sinal de 4 MHz.
« Última modificação: 18 de Maio de 2018, 22:21 por vasco »
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Offline senso

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Re: PWM com ventoinha
« Responder #8 em: 19 de Maio de 2018, 03:45 »
Num AVR nunca vais ter tais valores de frequência de pwm...

Num timer de 8 bits/pwm de 8 bits a frequencia obedece á seguinte formula:

fOCnxPWM=fclk_IO/N*256

Em que N pode ser 1, 8,64,256 ou 1024.

Assumindo os tipicos 16Mhz e N=1, tens 16000000/256 = 62500Hz, ou seja 62.5Khz.

Para um sinal PWM com 4Mhz e com uma resolução de 8 bits precisarias de no minimo 4Mhz*256 = 1.024Ghz, dá para fazer um bocadito de OC num Atmega, mas 1Ghz é impossivel.

Dá para gerar ondas quadradas com frequências mais elevadas, em modo CTC, mas não tens PWM dessa forma, a não ser que estejas a alterar o TOP on the fly.

De qualquer das formas, modo CTC frequencia máxima á regida por:

fclk_IO/(2*N*(1+OCRnx))

N é igual ao acima,  OCRnx pode ser no minimo zero, e tens 16000000/2 = 8Mhz, mas tens uma onda quadrada com um duty cycle de 50%.
« Última modificação: 19 de Maio de 2018, 03:51 por senso »
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Offline Njay

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Re: PWM com ventoinha
« Responder #9 em: 19 de Maio de 2018, 13:57 »
Mas é perfeitamente possível usares valores acima da frequência de audição, acho que nem mesmo o cão do vizinho é capaz de ouvir um sinal de 4 MHz.

Não ias longe a transmitir som com uma frequência de 4MHz.

O que o senso disse tá tudo na datasheet, só para avisar ;)

Offline vasco

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Re: PWM com ventoinha
« Responder #10 em: Ontem às 13:44 »
N é igual ao acima,  OCRnx pode ser no minimo zero, e tens 16000000/2 = 8Mhz, mas tens uma onda quadrada com um duty cycle de 50%.

É, acho que percebi mesmo mal o que li. Os nomes dos registos causam-me confusão, ao fim do segundo começo a misturar tudo. Eu sei que está tudo na datasheet. O problema é que está espalhado por toda a datasheet.

Uma pergunta objetiva, considerando um uno ou um nano, qual é a mais alta frequência possível para o pwm e ainda conseguir variar o duty cycle entre 0 e 100% ? Isso resolveria o problema do OP da ventoinha fazer ruído audível?
« Última modificação: Ontem às 14:29 por vasco »
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Offline senso

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Re: PWM com ventoinha
« Responder #11 em: Ontem às 18:12 »
Espalhado?

Está tudo em secções, tens o timer 0, está lá tudo explicado, e no fim da secção tens o mapa de registos, mais simples é complicado.
Avr fanboy

Offline edeweld

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Re: PWM com ventoinha
« Responder #12 em: Ontem às 19:05 »
Boa pessoal,

Não pretendo fazer nada relacionado com o arduino, pelo menos para já! Obrigado pelas dicas relacionadas com este assunto.
Estou a ver se consigo resolver o problema apenas com electrónica analógica.

Testei a mesma montagem em outra ventoinha e o resultado foi positivo. Consigo alterar as r.p.m. pelo fio 4 de controlo da ventoinha. (Relembro: estou a utilizar uma ventoinha de 4 fios, onde coloco a saída do sinal modulado no fio de controlo, que é o fio azul).

Em último caso estou a pensar controlar a corrente através de um transistor. Nesta montagem sim! Irei controlar a corrente que alimento a ventoinha, colocando de parte o fio de controlo. O que acham?

Cumps

Offline senso

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Re: PWM com ventoinha
« Responder #13 em: Ontem às 20:37 »
Ventoinhas com 4 fios não gostam que faças PWM na alimentação, o controlador das mesmas já trata de fazer isso, é só dar-lhe PWM no respectivo fio(tipicamente azul), e está feito.
Avr fanboy

Offline edeweld

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Re: PWM com ventoinha
« Responder #14 em: Ontem às 20:42 »
Fogo! lol
Escrevo chinês!? Só pode!  ::) 8) lool