最近更新于 2024-05-05 12:31
前言
我用的是树莓派 cm4，配的底板是微雪的
底板上有 4 线调速风扇的插口，附带也提供了库 API，可以调用读取风扇速度，以及控制风扇速度。前段时间注意到风扇开始产生异常噪音，而且转速调不上去了，很慢。我就估摸着应该是机械耗损，准备换新，结果一看这种四线的调速风扇最便宜的也是十几块钱，甚至普遍的有四五十块钱一个的，这换着成本也太高了。
因此准备用普通的两线风扇替代，买一个这种 4010 尺寸的 5V 风扇也就两三块钱一个，但是不能调速，接上去用着很快就发现这玩意吹得呼呼的响，室温 24℃ 左右，能保持在三十几度，使用起来也不过 40 度左右，但就是太吵了。所以还是得搞成调速，但是树莓派的 GPIO 肯定没法直接驱动风扇，我测试了一下 5V 电源下电流有 200 mA 左右，而且 GPIO 的最高输出是 3.3V，电压太窄而且也承受不了风扇需要的电流。
那么就得使用三极管来放大电流，调速使用 PWM。
材料
- S8050（NPN）
很便宜，两块多买了 10 个 - 1kΩ 电阻
- 4010 5V 风扇
这个是以前买的，2块钱一个
线路
最开始测试我是没加电阻的，测试 PWM 平均电压 0.6V 时，风扇大概可以起转，风扇端电流大约 30mA，PWM 平均电压 3.3V 时（最大），风扇端电流大约 210mA。然后突然想着测了一下 PWM 端（b）走的电流多大，发现居然有 35mA，这属实有点高了，要是再高一些说不定都可能烧掉。所以测试了下，最终加 1kΩ 的电阻，在 PWM 平均电压 3.3V 的情况下，电流降到了 2.3mA。
树莓派的硬件 PWM 有（BCM）12、13、18 和 19
使用硬件 PWM 不会额外占用 CPU 资源，因此建议配置选其中一个。
驱动程序实现
https://github.com/IYATT-yx/pi-fan
另外也做一下补充说明，我之前用过一个 PWM 调速风扇扩展板，在非全速模式下会有高频刺耳的蜂鸣声，在做这个之前我也一直想着这个。然后这里测试的时候尝试了多个频率，发现当 PWM 频率越高，这个蜂鸣声就越尖锐（在几千赫兹的时候尤其明显），所以就把频率调小测试，蜂鸣声的问题就缓解了，最终项目里我采用的 20Hz，这个风扇调速也不需要多高的精度，不需要那么高的频率，而且蜂鸣声确实太难受。不过频率小了之后在设置电压较低，风扇转速比较慢的时候，停顿感会有所增强，有点“踏踏踏”的声音，但是相对于蜂鸣声不是那么明显了。当然有需要也可以在安装的时候自行修改，相关参数在单独一个头文件中定义的宏。