Forum: FPGA, VHDL & Co. FPGA Lüftersteuerung für 4PIN PWM Lüfter


von Chris (Gast)


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Hallo Community,

ich habe mir auf einem DE0 Board eine Lüftersteuerung für PWM Lüfter 
gebastelt. siehe: http://www.youtube.com/watch?v=fVyLJuAYj9A

Jetzt würde ich das ganze gern aus dem Bastelstatus in einen 
Nutzbringenden (für mich) Status überführen. Leider ist das DE0 Board 
einfach zu groß (und zu teuer) um es in einen 5,25" Schacht zu 
verfrachten. Kennt einer von euch ein kleines Evalboard, an das man ca. 
6 Lüfter (also 6*2 PINs für Tacho/PWM) und ein LCD anschließen kann und 
klein genug ist, es in einen Schacht zu verfrachten. Mir geht es dabei 
darum, dass ich natürlich einfach programmieren können möchte.

Über einen Entwurf einer Leiterplatte hab ich auch schon nachgedacht. 
Das Löten solcher Chips wäre nicht das Problem. Das wäre aber 
wahrscheinlich teurer.

Also gesucht ist:

- ein Evalboard möglichst klein
- etwa 20 Pins nach Außen geführt
- Altera/Xilinx ist egal
- Programmer on board
- EProm für das Design

Danke Euch

von Marius W. (mw1987)


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Wofür brauchst du einen FPGA in dem ganzen Aufbau? Eine Lüfter-PWM 
kriegt doch ein Atmel im Schlaf hin. Das ist wesentlich preiswerter und 
dein FPGA würde sich maximal langweilen...

Gruß
Marius

von Alexander F. (alexf91)


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Ein FPGA für eine reine Lüftersteuerung ist meiner Meinung nach nicht 
notwendig, da reicht ja schon ein Attiny mit Soft-PWM.

Falls du es unbedingt mit einem FPGA lösen möchtest würd ich mal bei 
Trenz vorbeischauen:
http://shop.trenz-electronic.de

von Chris (Gast)


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ja... stimmt. Aber nicht mehr wenn man evtl. mal mehr als 10 Lüfter 
betreibt...

6*Gehäuse
1*Graka
1*CPU

wäre bei mir zB schon vorhanden. Zudem bietet der FPGA noch genug Platz 
um andere Sachen zu implementieren... Beleuchtungssteuerung für den 
Modderbereich wäre eine Sache, die mir sofort einfällt...

von Alexander F. (alexf91)


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Zu einem FPGA würde ich in diesem Fall wohl erst tendieren, wenn ich das 
ganze über PCI an den PC hängen möchte, aber keinesfalls früher!

Auch 10 Lüfter lassen sich mit einem µC noch beherschen, zur Not eben 
mit etwas Peripherie (z.B. PWM) über I2C oder SPI.

von Chris (Gast)


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@Alexander

coole Idee... da werd ich mir mal Gedanken drüber machen. (die PCI 
Geschichte)

von Tokyo D. (tokyodrift)


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Chris schrieb:
> ja... stimmt. Aber nicht mehr wenn man evtl. mal mehr als 10 Lüfter
> betreibt...
>
> 6*Gehäuse
> 1*Graka
> 1*CPU
>
> wäre bei mir zB schon vorhanden. Zudem bietet der FPGA noch genug Platz
> um andere Sachen zu implementieren... Beleuchtungssteuerung für den
> Modderbereich wäre eine Sache, die mir sofort einfällt...

Dann nimmt man eben einen AVR für die Lüfter und einen für die restliche 
Steuerung. Immernoch besser als einen FPGA dafür zu verbraten. Das macht 
die ganze Sache unnötigerweise viel komplizierter und teuerer. Allein 
die Spannungregelung für einen FPGA ist ne Kunst für sich.
Ich meine, wie schnell soll die PWM denn sein? 25kHz?
Selbst bei so einer Geschwindigkeit hast du bei einem AVR (20MHz) noch 
satte 800 Takte pro Interrupt. Da kann der ganz sicher mehr als 10 
Lüfter steuern.
Ansonsten, ARM, wobei ich nicht weiß wieviele Hardware-PWM Kanäle die so 
haben.

von J. S. (engineer) Benutzerseite


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Wenn es ein FPGA sein muss, dann empfehle ich das SPARTAN 3A eval board. 
Das gabe es mal zu 39,-. Der hat eine Erweiterungsleiste mit der man 
sicher 20-30 PWM Kanäle hinbekommen kann. Von der Slices Anzahl hat der 
"kleine" zwar nicht viel zu bieten, aber eine multiplexte PWM kann man 
damit sicher bauer.

Tokyo Drift schrieb:
> wie schnell soll die PWM denn sein? 25kHz?
Ein PWM, die auf Mechanik arbeiet sollte immer so fein wie möglich sein, 
um keinen Schall zu erzeugen. Mit einem Takt von 20MHZ (der Spartan 
bekommt wahrscheinlich 40-60 hin) lassen sich 10 Kanäle mit 2 MHz 
steuern. Mit einem einfachen RC-Filter bekommt man dann eine genügend 
gute Dämpfung, dass keine hörbaren Frequenzen ausreichender Amplitude in 
den Lüfter eingespeist werden. Zusammen mit dessen elektrischer Dämpfung 
und mechanischer Trägheit herrscht Ruhe.

Ich sage dass weil ich schon einige Lüftersteuerungen per PWM gesehen 
habe, die mit geringer Frequenz arbeiteten und hörbar waren. Die 
elektrische Dämpfung der Spulen im Lüfter wirkt wie ein Tiefpassfilter, 
das den scheinbar geringen Anteil, der beim Erzeugen der PWM als Jitter 
Fehler auftritt (z.B. infolge von Interupts, Jitter) niederfreuent 
ausgibt.

"Niederfrequent" heisst hier im Bereich von Kiloherz. Dieses "Gezeter" 
regt dann die Resonanzen des mechanischen Systems an, die den Schall 
dann hörbar machen. Das reicht von Zirpen bis Säuseln und solche 
Geräusche stören am PC und auch anderen leisten Industrie-Apps z.T. 
ungemein.

von hjk (Gast)


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Ist dir das De0 Nano auch noch zu groß?

Ansonsten sollte das doch passen...günstig, klein und 72 User io. Und 
das FPGA ist sicher groß genug.

Umstellung vom De0 dürfte auch simpel sein.

von Chris (Gast)


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ok... danke euch. Hab erstmal ein paar Anregungen gesammelt. Werd mir 
mal das Spartan anschauen. Wollte sowieso mal mit der Xilinx IDE 
arebeiten.

von Matthias K. (mkeller)


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Ihr wisst schon, dass die 4-Pin Lüfter eine PWM Frequenz von ~20-25kHz 
erwarten? Was will man da mit einem FPGA und du 2Mhz PWM?

von Chris (Gast)


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hmm... Ok. Ich werde etwas weiter ausholen.

Ich bin Student. µC langweilen mich mittlerweile extremst. Mir selbst 
ist bewusst, dass ein FPGA dafür völlig oversized ist. Dennoch muss ich 
ein Projekt in der Hochschule bearbeiten. Bevor ich den FPGA damit 
langweile einen Leuchtpunkt von links nach rechts und oben/unten wandern 
zu lassen (Standardprojekte während der Ausbildung) hab ich mich dazu 
entschieden, etwas zu machen, was eben nicht jeder macht. Und: Ob ich 
nun 3€ für nen Controller ausgebe + 30€ für den Programmer kann ich mir 
auch ein Evalboard inkl. Programmer für 50€ kaufen. Immerhin kann man 
mit dem FPGA wesentlich mehr machen (behaupte ich einfach mal so). 
Vielleicht war es ein Fehler, die Frage in einem µC-Forum (wenn auch 
FPGA Unterforum) zu stellen. Also noch mal ganz kurz: Mir ist bewusst, 
dass sich das alles mit nem Controller realisieren lässt, es ist aber 
nun mal nicht gefordert.

Danke euch (diejenigen, die die Controller empf. haben) trotzdem für 
eure Anmerkungen

von J. S. (engineer) Benutzerseite


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Matthias Keller schrieb:
> Ihr wisst schon, dass die 4-Pin Lüfter eine PWM Frequenz von ~20-25kHz
> erwarten? Was will man da mit einem FPGA und du 2Mhz PWM?
Mein Einwand bezog sich auf die PWM Steuerung des Lüftermotors über 
einen PWM-*Ausgang*. Ich verstand die Frage so, dass diese Art der 
Steuerung eines Motors emuliert werden soll. Dann nur dann macht der 
Einsatz des eigenen Regelersystems. mit AVR oder was auch immer, auch 
Sinn.

Wenn man einfach einen fertigen Lüfter anschliessen will, kann man sich 
das ja komplett sparen. Der PWM-*Eingang* ist da ja Informationseigang 
für die Temperatur.

von Jojo S. (Gast)


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dieser China-Shop hat nette Hardware, ein simples FPGA Board ist auch 
dabei:
http://iteadstudio.com/store/index.php?main_page=product_info&cPath=50_54&products_id=408
Die Platine haben die auch für 3$ einzeln wenn man selber bestücken 
möchte.
Ich habe da schon bestellt, Lieferung hat so ca. zwei Wochen gedauert, 
Zoll war nicht fällig.
Wenn doch µC Lösung: in dem Shop gibts auch einen 'SimpleCortex', ein 
ARM M3 Board mit LPC1769, der Programmer ist dabei gleich on Board und 
mit CooCox gibts noch eine kostenlose Entwicklungsumgebung.

von chris (Gast)


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danke Jojo!

von J. S. (engineer) Benutzerseite


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Jojo S. schrieb:
> dieser China-Shop hat nette Hardware, ein simples FPGA Board ist auch
> dabei:

Ui Ui Ui! Schaut euch mal die Platinenrückseite an. Das sieht nach 
Handlötung von der Tochter des Cousins des Herstellers an.  :-)

Auf EBAY gibt es einen Versender, der zu diesem Preis schon ein komplett 
bestücktes Board mit Disply und VGA Ausga,g sowie seriellem dabei hat. 
Damit könnte man dann auch noch was anders anfangen.

von Sigi (Gast)


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Die China-Boards mit EP2C5 gibts bei EBay schon ab
19 Euro, 36 Euro sind viel zu viel. Der EP2C5 ist
aber für 6 PWMs absolut überdimensioniert (bzgl.
Resourcen).

Schau mal nach EPM240-Boards, gibt's ab 10Euro und
reicht für deine PWMs total aus.

von asdf (Gast)


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J. S. schrieb:
> Dann nur dann macht der
> Einsatz des eigenen Regelersystems. mit AVR oder was auch immer, auch
> Sinn.
>
> Wenn man einfach einen fertigen Lüfter anschliessen will, kann man sich
> das ja komplett sparen. Der PWM-*Eingang* ist da ja Informationseigang
> für die Temperatur.

Sorry, aber das stimmt so nicht. Natürlich macht da ein eigenes 
Regelsystem Sinn, der PWM-Eingang bekommt in keiner Weise ein normiertes 
Temperatursignal übergeben, sondern eine gewünschte Drehzahl. Und wie 
die mit der Temperatur und anderen Faktoren zusammenhängt legt das 
Regelsystem fest.

von J. S. (engineer) Benutzerseite


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asdf schrieb:
> PWM-Eingang bekommt in keiner Weise ein normiertes
> Temperatursignal übergeben,
daher sprach ich ja auch mehr allgemein als Informationseingang für die 
Temperatur, denn die ist letztlich die Stellgerösse, egal, ob man da 
noch was dazwischen schaltet.

Ich frage aber nochmals laut, wozu man eine Einheit per AVR aufziehen 
soll, die einem Lüfter eine Info per PWM gibt, statt direkt die PWM auf 
dem Lüfter auszugeben. Benötigt wird ja nur noch ein Transistor/Treiber.

Ich meine: Wenn Zusazuaufwand, dann richtig und gut - wenn "billig" dann 
Tempsensor dran und fertig.

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