換気扇の製作（その2）

換気扇の電気系を製作しました。


温度によりファンの回転数を制御したかったので、以前作った電子負荷のファン制御回路とソフトウェアを流用します。
実績のある回路なので直ぐに出来上がりました。
ただ、ファンの制御が今ひとつです。
25℃から回転を開始して、30℃で最大になるようにしたのですが、30℃未満はゆっくり回転、30℃になるといきなり全開という感じの動きをします。
オシロで動作を確認してみます。

まずは1の所、マイコンの制御を確認します。
ファンが起動したあたりの波形です。


デューティ50%くらいですね。
手で温度センサを暖めるとON（Hi）時間のデューティが大きくなってきます。


更に温めるとほぼ全開になります。


次に回路図の2での波形です。
マイコン側で75％位のデューティ比の場合の出力波形になります。
FanのGND側をON/OFFしているので、LになっているときがONです。

結構な時間ON状態なのにFanの速度は上がりません。
PWMの制御自体は正常なようですが、今回使用したFanだとうまく制御できないようです。

そこでPWMで直接制御するのをやめて、一旦直流電圧に変換することにしてみました。
ただし、基板を作り直すのは面倒なので、今の回路を活かしながら最小限の修正で済ませたいところです。
そんな回路を探してみた所こちらの回路図を見つけました。
ダイオードとコイル、コンデンサを追加することで電圧に変換できそうです。
早速部品を追加してみました。


さて、動作確認です。
電源を入れてファンが回転を始めた瞬間パチッという音とともに煙がフワフワと立ち上りました。
5Vを作るレギュレータが壊れていました。
5VはPIC周りでしか使用しておらず、過電流が流れるはずはありませんし、出力側の5V系で問題があるのならば回路改修前にも不具合が起きていていいはずです。
回路図を引き直して原因を考えてみました。

普通の高圧側DCDCコンバータとの回路の違いはハイサイド側でスイッチングしていないという点です。
このため↑のようにコイルで発生した高電圧がVccに逆流→レギュレータの耐圧以上の電圧になってレギュレータが壊れた。
という事のようです。
対策として以下を考えてみました。
・レギュレータの入力側コンデンサを大きくすれば多少は電圧が安定しないか
・100％の安全のためダイオードをハイサイド側に入れてしまおう

この2つを取り込んで回路図を以下のように修正しました。

今度は部品が壊れることなくFanが回転し始めました。
Fanのプラス側電圧を見てみます。

7.5Vくらいですね。
手で温度センサを温めます。

電圧もリニアに上昇し、Fanの回転もそれに合わせて上がっていきます。

なめらかな制御です。うまくいきました。
後になって分かったのですが、PCファンはブラシレスモーターというもので通常のDCモータとは構造が違っています。
今回使用したFanはブラシレスモーターでした。
前回の写真をよく見るとFanに書かれていました。

電子負荷のときに使用した小型ファンにはブラシレスの記載がなかったので、通常のDCモータだったのでしょう。
ブラシレスモータの回転制御には直接PWMを使えず、電圧に変換する必要があるようです。
1つ勉強になりました。

さて、基板は出来上がりましたが剥き出しではカッコ悪いので、秋月の「Ｃ基板用アクリルパネル（アクリル板）　２」で目隠しします。
ただ手元にあったのが透明タイプだけでしたので、黒スプレーを吹いてドリルでLED部分だけ削ることにしました。

組み上げてみました。
いい感じです。


窓枠への取り付けは、突っ張り棒に結束バンドを使ってぶら下げるという方法としました。


数日動かしてみたところ、ちゃんと温度によって停止〜全開まで動いています。
ただ、回転数を制御しても外気温や風の影響のほうが大きくてあまり意味がありませんでしたorz

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