ハードディスクの起動音。
続いて、サーというファンの回る風切り音。
静かな部屋では、僅かな音でも不要な雑音です。
熱対策をしたテレビチューナー。ファンによる放熱効果は上がっているようですが、ファンの音が気になり始めました。
それほど嫌な音ではないのですが、気になりだすと、なんとかしたくなるのです。
現在は、テレビチューナーが動作している間、最大速度でファンが回ります。
これを温度に応じて速度を調整することにしました。
ユーザーによる修理はメーカーの保証・修理が受けられなくなる可能性があります。
具体的には、まず目標温度を設定し、この温度を越えないようにファンの出力を制御するのです。
制御出力の方法には電圧/電流によるアナログ方式とパルス幅によるデジタル方式があります。
まず考えたことは、音を抑えるためにアナログ方式にすることです。
デジタル方式は電力損失が少ない反面、出力パルスによる振動音(鳴き)が発生するからです。
アナログ方式の実現方法として、マイクロコンピュータのDA出力でMOSFETのゲート電圧を変化させ、ソースドレイン抵抗をリニアに制御しようと考えました。
これが、その回路図です。
マイクロコンピュータは8ピンのPIC 12F1822。ADC.DACが入っています。
二色LEDで状態を表示します。
色で温度、点滅速度で目標温度を越えたか否かを知らせます。
ディップスイッチで目標温度(40℃,45℃,50℃,55℃)を切り換えられるようにします。
ところが、実際に組立て動作させてみると、MOSFETのリニア領域は狭く、マイクロコンピュータ内臓のDAコンバータの解像度では、ほとんどON/OFF制御と同じになってしまいました。
折角、熱抵抗を計算したり、最大損失電力の大きいをMOSFETを探したりして、時間を費やしたのですが、購入したMOSFETでは制御できないことが判明したのです。
他のデバイスに交換することも考えましたが、ここは、素直にPWMによるのデジタル方式に方針を転換することにしました。
これが新しい回路図です。
チップ内のPWM機能を使うので、出力ポートを変更しました。
出力パルス周波数は慣例に従い、聴覚範囲外の25KHzにします。
分解能は0.65%。
入力温度の測定範囲は20℃..80℃。
分解能は0.3℃。
波形を見る限り、うまく出力できているようです。
さて、今回の制御内容は次の通り
- 現在温度が目標温度を越えた時に、その乖離に応じてファンの出力を上げていきます。
- 目標温度より下の一定範囲に不感帯を設け、それを下回った場合、ゆっくりと出力を下げます。
- これにより、過度なハンチングを減らします。
MPLAB X IDEでコンパイルしPIC kit3で書込みます。
ICチップから離れていますが、貼り付け面を広くとれる場所にしました。
その代わり、目標温度を低めに設定します。
万が一、脱落した時のことを考え、基板の配線面はカプトンテープで絶縁します。
テスト的に設定温度を低くして動作を確認します。
ファンは緩やかに速度を変えながら、低速で回転しました。
またLEDの表示も、ほぼ、目標温度を下回っていることを示しています。
制御できているようです。
ディップスイッチで目標温度を45℃に設定し、元通りに組立てて、作業は完了です。
冬場の今の時期では、ファンはほとんど回りませんので、ファンレス並みに静かになりました。
あとは夏場にどうなるか、見ていきたいと思います。