Как сделать датчик холла из компьютерного вентилятора

Обновлено: 04.07.2024

Кулер от БП в качестве датчика движения воздуха. Возможно?

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Необходимо контролировать работу вентиляции.

Есть желание установить в вентиляционном канале кулер от БП и воспользоваться встроенным датчиком холла.

Я так понял, для того что бы заработал датчик холла на него нужно подать питание, но тогда и сам вентилятор начнет работать, а нужно что бы он раскручивался воздушным потоком.

Может кто подскажет как можно подключить кулер к Ардуинке, в данном случае?

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Во всех виденных мной кулерах датчика холла нет, а есть подача на вывод импульса одной из обмоток мотора. Т.е. это датчик работы триггера который переключает обмотки мотора кулера. Больше напряжение - чаще частота генерации вращения, и наоборот. Самое простое это снять проппелер, вынуть плату и к проводам приладить датчик tcrt5000, нарисовать белый сектор внутри проппелера и считать датчиком количество изменений на датчике. Таких решений в сети масса. Удачи.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Значит это были старые кулеры. Сейчас в нормальном (более-менее) кулере присутствует датчик холла.

1 разобрал - установлен датчик с 3 ногами

2 разобрал - установлен 4х ногий датчик AH211.

Если его разбираю - не удается снять плату не повредив его (сам кулер).

MixaONil - можно ссылки?

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

возможно что и так, но месяц назад был другого мнения.

Да, это устарело. Буду рад если найдется решение с новыми кулерами, потому как разобрать получилось, а вот собрать.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Разбирался как то с вентилятором на 4х ногой микросхеме. Пришел к выводу, что она представляет собой схему со встроенным датчиком холла и двумя ключами для переключения обмоток. Можно попробовать оборвать провода обмоток, а с выхода ключа вывести сигнал. Лучше сразу вентилятор с тремя проводами. там третий провод как раз датчик скорости.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

А микросхема запитана не через обмотки? Если их обрезать питание будет подаваться на нее?

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Кроме как оборвать обмотки желательно удалить внутренний магнит на крыльчатке.
Выглядит как резина серого-коричневого-чёрного цвета.
А то будет сидеть на полюсах и стоять при небольшом потоке

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Если удалить магнит, то как будет работать датчик холла, не подскажете?

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Ошибся.
Забыл про Холла, думал о свободном вращении.
Значит надо удалить металлические полюса внутри.
И, скорее всего, вместо обмоток подключить резисторы.
С них и снимать импульсы ( если нет вывода на самом карлсоне )

Или накрасить полоску ( белую) тогда можно и оптопарой считать импульсы.

А если две со сдвигом- тогда, как в энкодэре, ещё и направление вращения получим.

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии

Или накрасить полоску ( белую) тогда можно и оптопарой считать импульсы.

А если две со сдвигом- тогда, как в энкодэре, ещё и направление вращения получим.

Ну оптику я точно не стану делать - т.к. вентиляция, пыль - плохо для оптики.

А вот как удалить внутренности и не поломать крепление с подшипниками для крыльчатки?

Вывот датчика есть, так что по идее надо подать питание и с сигнального провода снимать данные.

Проблем остается одна - как разобрать, демонтировать не нужное и не поломать, что бы потом собрать все взад?

Ни когда не задумывался о принципе работы вентиляторов, применяемых в компьютерной и офисной технике. Но тут неожиданно сдох один из таких (Фото 1).

Пришлось произвести вскрытие (Фото 2). И здесь обнаружилась микросхема, управляемая магнитным полем – датчик Холла. Стал искать информацию о принципе работы таких вентиляторов и нашел в журнале «Радио» за 2001 год №12 стр. 33. Статья называется «Ремонт вентиляторов электронных устройств». В моем вентиляторе стояла другая микросхема (Фото 2 ,3). Эта микросхема имеет два инверсных относительно друг друга выхода, которые меняют свое состояние на противоположное при приближении магнита и восстанавливают свое состояние, когда магнит убирают. Так, как у меня этих вентиляторов б\у много, я нашел в одном из них датчик Холла с тремя выводами (Фото 4). Эта микросхема работает немного по-другому. Изменить состояние выхода датчика можно изменением направления магнитного поля, т.е. при приближении магнита на выходе 2 микросхемы скачком появляется напряжение высокого уровня (логическая единица), при его удалении это напряжение остается, чтобы сбросить состояние выхода в «0» надо поднести магнит к датчику другим полюсом. Я провел небольшой эксперимент, взял магнит от устройства регулировки линейности строк телевизоров (Фото 5). Красной линией на фото показана нулевая плоскость между полюсами магнита. Краской помечен южный полюс магнита. Магнит закрепил гайками на шпильке, шпильку закрепил в патроне минидрели. Соединил соответствующим образом микросхему, к ее выходу подсоединил осциллограф. При приближении вращающегося магнита со скоростью 9000 об\мин на экране осциллографа наблюдались четкие прямоугольные импульсы.

Достоинством таких микросхем, на мой взгляд, является еще и то, что изменяя напряжения питания этих микросхем их выход можно согласовывать с любым типом жесткой логики. На их основе можно сотворить датчики для различных устройств. Надо только подумать, информация к размышлению есть. До свидания. К.В.Ю.

Те самые вентиляторы, о которых рассказывал ранее, мне были нужны исключительно в качестве тахометров. Решение проблемы оказалось весьма простым - достаточно отключить обмотки двигателя и вместо любой из обмоток подключить резистор номиналом 1 кОм. Схема прекрасно работает с ТТЛ уровнями напряжений. Ниже несколько фото процесса переделки и тестовые испытания.

Сперва пришлось разломать один из вентиляторов, чтобы посмотреть топологию печатной платы. Далее в нужные точки схемы подпаял подтягивающий резистор

Затем снял крыльчатку и с помощью иглы оторвал провода обмоток двигателя

Теперь, зная топологию печатной платы, взял целый вентилятор и в интересующем участке пластмассового корпуса выпилил технологическое окно. Туда впаял SMD резистор

И залил места подключения термоклеем

Далее снял крыльчатку и скальпелем полностью удалил обмотки двигателя. Затем обратно установил крыльчатку.

Так как у меня внезапно появился тахометр из сломанного вентилятора, решил поэкспериментировать с измерением высоких скоростей вращения. Для этого достал гравер Зубр ЗГ-160ЭК и собрал небольшой испытательный стенд

В цанговый зажим гравера установил крыльчатку, на всякий случай предварительно удалив лопасти, дабы их не оторвало на высоких оборотах. Рядом разместил датчик

На таховыход подключил осциллограф и включил гравер. Вот такая картина наблюдается при минимальной частоте вращения. Частота следования импульсов 440 Гц, что соответствует частоте вращения 13200 об/мин

На один оборот крыльчатки приходятся 2 периода изменения напряжения: фронты и спады прямоугольных импульсов следуют через каждые 90 градусов поворота вала, т.е. абсолютно также как и в классической схеме вентилятора с таховыходом.

Осцилограмма на максимальной скорости вращения. Частота следования импульсов 1250 Гц, частота вращения 37500 об/мин. Кстати, у гравера, как выяснилось, скорость не постоянна, а "плавает" в некоторых пределах даже в отсутствии нагрузки

На этом, собственно, всё. Если кому нужен простой тахометр, можете переделать любой подобный вентилятор.

при поступлении сигнала на захват,
содержимое регистров TCNT1H:TCNT1L
копируется в регистры ICR1H:ICR1L

Чтобы снять показания с датчика Холла, на него нужно подать питание.
Если начать управлять скоростью вентилятора через ШИМ, то питание будет периодически то пропадать, то появляться. Cледовательно часть импульсов с датчика Холла будет теряться, и показания будут занижеными.

Что делать? Справедливости ради замечу, что 4-х пиновые вентиляторы лишены этого недостатка, но сейчас речь не о них. Для 3-х пинового вентилятора можно попробывать сделать "умное" управление.

Периоды сигналов в AVR можно измерять с помощью т.н. прерывания по захвату. Основные моменты:

Бегло пройдемся по нужным нам регистрам 16-битного Timer1 ATmega8.

Здесь общий для всех таймеров TIMSK, составнной регистр счетчика TCNT1H:TCNT1L, составной регистр прерывания захвата ICR1H:ICR1L и контрольный регистр TCCR1B.

Установкой бита TICIE1 в регистре TIMSK запускается таймер в "захватывающием" режиме.

Таймер имеет два управляющих регистра: TCCR1A и TCCR1B. В данном случае интерес передставляет только последний. В нём битами CS12, CS11, CS10 устанавливается частота таймера. При установке бита ICES1 срабатывание прерывания осуществляется по растущему фронту, иначе - по падающему.

Исходник, который у меня получился:

Таймер работает с предделителем 1/8, т.е. при частоте кварца 16 МГц, один замеряемый период будет равен половине микросекунды. При такой частоте, сечетчик таймера будет переполняться 32 раз в секунду.

Прерывание на переполнение, в данном случае, служит для визуального контроля. Через него мигает светодиод, сигнализируя, что таймер работает. При срабатывании прерывания по захвату, сечетчик таймера сбрасывается, поэтому светодиод будет "подтормаживать". При отсутствии захвата, он будет мигать с частотой 1 раз в секунду.

Работу программы можно проверить просто замкнув пин ICP на питание Vcc и получив т.н. дребезг контактов. Примерно так:

Здесь видим ряд цифр начинающихся на 18 тысяч. Т.к. одно значение равно 1/2 микросекунды, получаем одно срабатывание датчика Холла за 9 миллисекунд. Чтобы совершить один оборот, датчику Холла нужно сработать дважды. Т.е. один оборот проходится за 18 миллисекунд. Т.е. 1000/18=55.5 оборотов в секунду. Или 60*1000/18=3333.3 оборота в минуту.

Для 12-см вентилятора имеем такую картинку:

Этот проходит оборот уже 40 миллисекунд. Т.е. получаем 60*1000/40=1500 оборотов в минуту.

Вентилятор в современном компьютере является пожалуй самым массовым устройством. Где они только не установлены? Блок питания, кулер процессора, кулер видеокарты, часто используется для дополнительного охлаждения винчестера, собственно в корпусе смонтированы 1-2 штуки. Итого минимум 4 штуки.

А не посмотреть ли, как он устроен? Fan, так сказать, on the inside?

Для экспериментов возьмем пару самых дешевых 80 мм вентиляторов на подшипниках скольжения (sleeve bearing), первый - обычный двухпроводный с разъемом molex, ценой рублей 25-35, второй - раза в 1,5-2 дороже, трехпроводный, с таходатчиком. Заодно посмотрим, насколько оправдана такая большая разница в цене.

Процесс разборки вентилятора несложен:
- снимаем фирменную наклейку,
- вынимаем резиновую заглушку-уплотнение
- с вала ротора аккуратно снимаем (иглой или чем-нибудь тонким и острым) разрезную фторопластовую шайбу.
На этом начальный этап разборки завершен - можно вынуть крыльчатку вентилятора.

Что мы видим:
1. обмотки двигателя вместе с магнитопроводом смонтированы неподвижно на корпусе вентилятора;
2. внутри крыльчатки расположен кольцевой магнит с замыкающим магнитный поток ярмом.

Такая конструкция двигателя называется с внешним ротором.

Привычных для коллекторных двигателей постоянного тока щеток нигде не видно. Как же происходит переключение тока в обмотках, чтобы ротор вращался? Для коммутации тока в обмотках используется специальная микросхема на основе датчика Холла. Датчик Холла выполнен из полупроводникового материала, чувствительного к магнитному полю.

Для вращения ротора необходимо переключать обмотки статора строго в определенный момент и в заданной последовательности.
Положение ротора (крыльчатки с кольцевым магнитом)определяется датчиком Холла, он же управляет расположенными в микросхеме коммутаторами. Кольцевой магнит имеет 4 полюса - N-S-N-S, поэтому при прохождении полюсов мимо датчика Холла, он вырабатывает два импульса за один оборот ротора. На выходах микросхемы, коммутирующих обмотки, формируются две противофазных последовательности импульсов. Сигнал с любого из этих выходов можно использовать для формирования тахосигнала - так делалось в микросхемах более ранних разработок. В настоящее время выпускаются микросхемы и с выходом тахосигнала.

Рассмотрим поподробнее платы вентиляторов.
На следующем рисунке слева приведена плата вентилятора с таходатчиком и рядом на рисунке справа ее схема:

Все очень просто - микросхема коммутирует обмотки, и имеет встроенный выход таходатчика. Выход таходатчика представляет собой открытый коллектор n-p-n транзистора. Понятие "открытый коллектор" обозначает, что он никуда не подключен, висит в воздухе. Такой выход используется обычно для согласования уровней напряжений. Подробнее о выходе таходатчика и его практическом использовании - в следующей статье.

На следующих рисунках приведена плата и схема вентилятора без выхода таходатчика. В глаза бросаются пустые места для установки элементов и жирная перемычка вместо диода.

Несложный анализ показывает - если установить 2 резистора и 1 транзистор на пустующие места, получим вентилятор с выходом таходатчика. Еще желательно установить диод на предназначенное ему место, а перемычку убрать - это позволит уменьшить уровень помех в цепи +12 В (правда при этом несколько снизится скорость вращения крыльчатки). После всех этих изменений плата и схема будут выглядеть как на следующем рисунках:

Номиналы резисторов R1, R2 возможно нужно будет уточнить для конктретного вентилятора. Транзистор VT1 можно использовать практически любой маломощный n-p-n типа.

Но даже если бы на плате не было предусмотрено места под установку этих элементов, их всегда можно добавить навесным монтажом.

В вентиляторах описанной конструкции всегда неявно присутствует тахосигнал - это сигнал коммутации обмоток. Поэтому достаточно добавить несколько копеечных деталей и получить снаружи вентилятора сигнал таходатчика. Цена всех этих дополнительных элементов примерно 1,5-2 рубля в розницу, а при массовом производстве - копеек 50. Выводы об обоснованности 1,5-2 кратной разницы в ценах вентиляторов с выходом таходатчика и без такового делайте сами.

Читайте также: