使用MC34063搭建程控电源，配合Arduino实现多平台WiFi调速风扇（原创）

t3486784401 · 发表于 2021-6-26 00:01:22

爱科技、爱创意、爱折腾、爱极致，我们都是技术控

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之前折腾暴力风扇的时候，发现小口径风扇噪音大、风量小，无论多高转数都无法调谐这个矛盾。回想家中日常电扇，口径远大于小口径散热扇，转数不高但风量巨大。

这又到夏天，恰逢剁手时搞到了 12cm 口径的散热扇，于是搭一套 wifi 无线程控电源给电扇调速，特过来分享。

【设想】

这次入手的是温柔版的两线风扇，风力均匀柔和。标称 12V/0.45A，实测 4V 即可启动，速度调整均匀。

由于风扇比较薄、易倾倒，特找来铝型材装个支架：

理论上随便一个可调电源就可当调速器，但实际睡觉时风扇放置较远，若能有遥控调速最为舒适。
Arduino 主板有着兼容的插针位置，如果搞一套程控调压板，再配合不同主控，想要切换遥控媒介并不困难。

例如 UNO 端口较多，使用 UNO 主板配合一层堆叠板，就可以实现红外遥控，或者电位器线控。
而 Wemos 有Wifi功能，可以接入局域网走 Tcp/Udp 协议，如果再做一个 HttpServer，跨平台免App遥控并不困难。

【程控原理】

整个调压系统是个基于 MC34063 的程控电源，Arduino 主板以 PWM-DAC 方式参与电压调节。
选择 34063 主要是懒，风扇功率不大，正好适合这玩意使用 Buck 模式进行降压调速。

原本 34063 这类开关电源使用的是电压负反馈方式进行恒压控制：

当不接入 R3、Vda 时，输出电压 Vout 经过 R1-R2 反馈给 34063.Pin5(Vfb) 脚，与 1.25v 基准进行比较。稳定方程为：

Vout * R2/(R1+R2) = Vfb = 1.25v

可以解得此时稳压输出：Vout= 1.25*(1+R1/R2).
为用最少的零件实现程控电源，在此分压网络基础上进行改动，增加了 R3-Vda 直流偏量，此时稳定方程为：

(Vout/R1 + Vda/R3) * (R1//R2//R3) = Vfb = 1.25v

再由此解得稳压输出：Vout= 1.25*(1+R1/R2+R1/R3) - Vda*R1/R3.
选择合适的 R1~R3，即可确保 Vda 在 0-3.3v 范围变化时，Vout 在 0~12v 范围内连续可调。附上整个电路原理：

Arduino PWM 频率约为 500Hz~1kHz，因而使用 RC>1ms 网络进行了平滑处理，实际用了三级 RC 滤波。
电压负反馈网络（R5-R7）选择了 R7>>R1+R2+R3 的范围，避免前级滤波输出阻抗太大，电压跑偏。

【硬件焊接】

已然确认硬件参数，焊接就是个功夫活，CAD 先排一下线：

之后上板子焊接，先从低矮零件搞起：

之后焊上高一些的电感电容：

最后焊上 Arduino 插座、风扇线插座，大功告成：

【硬件调试】

由于扩展板大多数器件都工作在模拟状态，因而需要确认下各自工作点波形是否正常。首先从 RC 滤波开始测：

第一级 RC 输入 Wemos 产生的方波信号，3.3Vpp, 1kHz, D=50%；
第一级 RC 输出类似三角波的玩意，峰峰值降至 90mVpp（AC档隔直流）；
第二级 RC 输出微弱的正弦波，峰峰值降至 4-5mVpp（AC档隔直流）；
第三级 RC 输出几乎无法测到，目测峰峰值 <1mVpp（AC档隔直流）.

至此确认 PWM-DAC 信号经过三级 RC 滤波输出直流干净稳定，不会干扰到 34063 工作。
之后确认 34063 振荡，加载了合适的 Vda 后可以看到 34063 的间歇振荡，周期约 40us，和 1nF 振荡电容相吻合。

最后确认下输出端的纹波，大致有 300-400mVpp 的样子，带个大惯性的电扇还是没啥压力的：

系统输入 15v，输出 0-12V 带载测试中 34063 微热，考虑到 Buck 的效率也就不强求自行车了。最终打胶固定完成硬件：

【Wemos固件】

Arduino Wemos 固件就一个功能：输出 PWM 波，但是占空比需要支持后台 wifi 调整。
在 Arduino 的环境下编译 8266-wifi 非常简单，基本上改改示例就能用了：

由于纯 Tcp/Udp 通信需要网络调试助手，操作起来并不方便，因而在 Wemos 端搭建一个简单 Http 服务器。
相当于在局域网内由 Wemos-8266 搭建了一个简单的网站，通过访问特定网页实现加减速控制、油门监视。

附上整个 Wemos 固件源码：

FanServer-SRCv1.0.zip (1.65 KB, 下载次数: 8)

【Html 网页】

Http 服务器只负责与远程浏览器的文本/文件传输，但具体界面仍需要另一层代码实现。
这里用纯 html 语言写个简单网页当做 UI，一行显示风扇油门，剩下两个文字链接到加速/减速网页：

附上网页 html 源码（已包含在 Wemos 源码中）：

<html>
<head>
<title>ESP8266 Fan</title>
<style>
body { background-color: #cccccc; font-family: Arial, Helvetica, Sans-Serif; Color: #000088; }
</style>
</head>
<body>
<h1>Fan Speed= %d<br/><br/>
<a href="/spdup">Speed UP</a>   
<a href="/spddn">Speed DN</a></h1>
</body>
</html>

复制代码

使用纯 html 有个好处：远程控制端不需要安装任何App，直接浏览器登录 Wemos 地址即可操作。
操作原理、体验类似于路由器的配置页面，通过 web 完成工作状态调整、监视。

【效果】

分别使用不同平台自带的浏览器，对风扇进行调速动作，起始时油门 100 不足以启动，之后逐步加速。

#1. iPhone4S，操作系统 iOS，浏览器 safari:

#2. 三星平板，操作系统 Android，浏览器系统自带：

#3. 笔记本，操作系统 Win8-x64，浏览器 IE11：

实测调速效果良好，网络延时基本无感。即使躺床上玩手机，也可以随时调整远端电扇风力，不影响睡意。

---------------------------------------------

以上，使用 MC34063 搭建了一套程控电源扩展板，配合 Arduino 可以实现程控调压输出；
主板选用 Wemos 编写 wifi-http 固件，在局域网内实现 Http 网页遥控风扇调速；
由于使用了标准 html 界面，因而远程遥控支持跨平台、免App操作，专用于躺平玩手机。

最后祝大家折腾愉快！

补充内容 (2021-8-17 02:54):
在 #94 楼更新了 web 控制界面（含源码），猫羽登场！附上链接：
https://www.mydigit.cn/forum.php ... 34&pid=10407643

wfzdm · 发表于 2021-6-26 09:05:20

如果风扇能调节扇叶的扇距的话，就能不用调节转速控制风量了:lol:

水表君 · 发表于 2021-6-26 09:05:25

用暴力风扇，戴降噪耳机，那才爽。接入语音助手，用语音控制不就好了

纯今 · 发表于 2021-6-26 09:55:46

老大好，这么久了
液晶屏幕的电压电量4056
为何还没有现身？

jlhgold · 发表于 2021-6-26 12:42:24

纯今发表于 2021-6-26 09:55
老大好，这么久了
液晶屏幕的电压电量4056
为何还没有现身？

有啥用:lol:

jlhgold · 发表于 2021-6-26 12:44:07

又想起了寝室那个外挂白色盒子手工调速的风扇:lol:

我不是小连 · 发表于 2021-6-26 13:17:07

我想到了我之前用358控制降压dcdc来实现恒流输出的方法就是给fb下电阻注入额外电流实现的并且能够控制任何dcdc

jf201006 · 发表于 2021-6-26 13:26:15

不错不错，懒人必备 :lol:

t3486784401 · 发表于 2021-6-26 13:33:12

wfzdm 发表于 2021-6-26 09:05
如果风扇能调节扇叶的扇距的话，就能不用调节转速控制风量了

最好能调叶片角，然后还能反桨

t3486784401 · 发表于 2021-6-26 13:33:48

纯今发表于 2021-6-26 09:55
老大好，这么久了
液晶屏幕的电压电量4056
为何还没有现身？

在测试啊，固件比这些大多了

t3486784401 · 发表于 2021-6-26 13:34:42

jlhgold 发表于 2021-6-26 12:42
有啥用

准备挂过来换M币

t3486784401 · 发表于 2021-6-26 13:35:19

jlhgold 发表于 2021-6-26 12:44
又想起了寝室那个外挂白色盒子手工调速的风扇

憋说寝室，睡个觉老鼠都能爬床上的

t3486784401 · 发表于 2021-6-26 13:35:56

水表君发表于 2021-6-26 09:05
用暴力风扇，戴降噪耳机，那才爽。接入语音助手，用语音控制不就好了

然后语音助手是不也得降噪，要不听不清指令

t3486784401 · 发表于 2021-6-26 13:38:03

我不是小连发表于 2021-6-26 13:17
我想到了我之前用358控制降压dcdc来实现恒流输出的方法就是给fb下电阻注入额外电流实现的并且能够控制任何d ...

之前也做过类似的事情，不过我运放直接都放在反馈环里了，运放直接运算输出和参考，之后给Vfb。

t3486784401 · 发表于 2021-6-26 13:38:58

jf201006 发表于 2021-6-26 13:26
不错不错，懒人必备

躺平装备+1

mengfc · 发表于 2021-6-26 17:52:10

感谢分享！正想做一个PC电源风扇的调速电路呢，以前用PWM直接进行调速，感觉噪音比直接调电压大，后来就用LM317进行调速的，但是效率不高，又不可控，你的电路正是我需要的。

lyy-cy · 发表于 2021-6-27 11:34:06

理论扎实、手工精妙，贴贴精华！

乐于分享，楼主人才、这才是真正的高手！:praise:

t3486784401 · 发表于 2021-6-28 02:14:40

mengfc 发表于 2021-6-26 17:52
感谢分享！正想做一个PC电源风扇的调速电路呢，以前用PWM直接进行调速，感觉噪音比直接调电压大，后来就用L ...

34063 在间歇振荡的时候，和电感发生周期性激励，也可能落入音频带来电流声。建议用一体成型屏蔽电感

t3486784401 · 发表于 2021-6-28 02:15:27

lyy-cy 发表于 2021-6-27 11:34
理论扎实、手工精妙，贴贴精华！

乐于分享，楼主人才、这才是真正的高手！ ...

感谢支持，欢迎来讨论！

sz1988 · 发表于 2021-6-28 09:34:43

34063好老的芯片，效率差点:lol:

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[Arduino] 使用MC34063搭建程控电源，配合Arduino实现多平台WiFi调速风扇（原创）

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