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Thema: Mit 5V PWM eine mit 1A belastbare 3-12V Spannung regeln

  1. #1
    Benutzer Stammmitglied
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    Mit 5V PWM eine mit 1A belastbare 3-12V Spannung regeln

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    Moin, Ich überlege immer noch, wie ich am besten meine Lüftersteuerung baue. Also die PWM-Lüfter mit 4 Pin-Anschlüssen wären nicht das Problem. Die bekommen einfach feste 12V vom PC-Netzteil und ein PWM-Steuersignal mit 5V bei 21 bis 29 kHz Frequenz. Das wäre nicht das Problem. Da wird halt ein Atmega48 mit 5V und einem 6 MHZ Quarz betrieben. Nimmt man dann Timer0 und Timer2 ohne Prescaler im FastPWM-Modus, so kann man 4x PWM mit 23,4 kHz erzeugen. Das Problem sind aber nun die normalen Lüfter, welche über die Spannung geregelt werden müssen. Am liebsten wäre es mir da gewesen, wenn ich einfach die Basis vom Transistor an mein 23 kHz PWM-Signal gelegt hätte, damit der Transistor dann 12V zum Lüfter durchschaltet. Hörbar sollte das im Lüftermotor ja nicht sein, da der Mensch nur Frequenzen von bis zu 20 kHz hören kann. Da der Lüfter aber nicht durchgehend eine positive Spannung hätte (halt nur die getakteten 0 oder 12V), sollte der Hallsensor zum auslesen der Lüfterdrehzahl nicht mehr funktionieren. Umgehen könnte ich das ganze, indem ich den Duty Cycle einmal pro Sekunde für 100ms auf 100% setze. Also wenn ich im Schnitt 50% Drehzahl haben will, würde ich 100ms 100% Duty Cycle geben und 900ms 44,44% Duty Cycle. In diesen 100ms könnte ich dann die Drehzahl messen. Der Hallsensor zieht das Tachosignal 2 mal pro Umdrehung auf GND. Wenn ich also die Zeit zwischen beiden fallenden Flanken messen will, um damit dann die Umdrehungen pro Minute hochrechnen zu können, müsste der Lüfter sich in 100ms mindestens einmal komplett herum drehen. Also sind nur 600 Umdrehungen pro Minute und mehr messbar. Das ist aber schon grenzwertig, da sich meine Lüfter ungedrosselt schon bei nur 800 U/min bewegen. Stehe ich also doch wieder vor dem Problem, dass ich da irgendwie per uC eine analoge Spannung regeln muss. Erste Idee war ein LM317 oder besser noch LM2576. Da hätte man per digitalem Poti die Spannung einstellen können. Digitale Potis gibts aber nur mit +-20 bis 30% Genauigkeit. Fällt also weg. Dann hatte ich da noch die Idee das PWM-Signal per Tiefpassfilter dazu zu benutzen, um eine analoge Spannung zwischen 0 und 5V zu bekommen. Die wäre dann ja nicht belastbar. Müsste also ein Leistungs-Operationsverstärker wie der L165V dahinter, der aus den unbelastbaren 0-5V dann belastbare 0 bis 12V macht. Was von MOSFETs und MOSFET-Brücken habe ich auch gelesen, wurde aber nicht wirklich schlau daraus, wie ich da eine fein einstallbare Spannung hinbekomme. Hat da noch jemand eine Idee? Würde das mit dem Operationsverstärker überhaupt klappen?

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte Avatar von Thomas E.
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    Ehrlich gesagt würde ich diese Sache wesentlich primitiver angehen: Am PWM-Ausgang einen kleinen Elko, damit dann auf die Basis eines bipolaren Transistors. Dieser Transistor schaltet dann den Lüfter. Zwischen den Versorgungsspannungsanschlüssen (wow, was für ein langes Wort) des Lüfters noch einmal etwa 2200µF und die Spannung ist super glatt und linear. Wenn diese Methode noch nicht zufriedenstellt, dann würde ich als erstes andere Elko-Kombinationen verwenden.
    Grüße
    Thomas

  3. #3
    Benutzer Stammmitglied Avatar von JonnyBischof
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    Nutzt du normale 3-Pin Lüfter aus dem PC-Bereich, oder 4-Pin PWM-Lüfter?

    Ich habe die Erfahrung gemacht, dass die normalen 3-Pin Lüfter mit einem Spannungsregler (in der Regel ein einfacher Poti) länger leben als mit einer digitalen Steuerung. Allerdings ist da die Frage, ob man das Zeug aus China halt einfach nicht brauchen konnte oder ob es prinzipiell so ist...
    mfG
    Jonny

  4. #4
    Benutzer Stammmitglied
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    Zitat Zitat von Thomas E. Beitrag anzeigen
    Ehrlich gesagt würde ich diese Sache wesentlich primitiver angehen: Am PWM-Ausgang einen kleinen Elko, damit dann auf die Basis eines bipolaren Transistors. Dieser Transistor schaltet dann den Lüfter. Zwischen den Versorgungsspannungsanschlüssen (wow, was für ein langes Wort) des Lüfters noch einmal etwa 2200µF und die Spannung ist super glatt und linear. Wenn diese Methode noch nicht zufriedenstellt, dann würde ich als erstes andere Elko-Kombinationen verwenden.
    Wäre einen Versuch wert, wenn die Elkos wirklich genug Strom puffern können. Solange die Spannung beim Low-Pegel reicht, um den Hall-Sensor zu versorgen, wäre ja schon alles ok.
    Nutzt du normale 3-Pin Lüfter aus dem PC-Bereich, oder 4-Pin PWM-Lüfter? Ich habe die Erfahrung gemacht, dass die normalen 3-Pin Lüfter mit einem Spannungsregler (in der Regel ein einfacher Poti) länger leben als mit einer digitalen Steuerung. Allerdings ist da die Frage, ob man das Zeug aus China halt einfach nicht brauchen konnte oder ob es prinzipiell so ist...
    Habe 1x 4-Pin und 3x 3-Pin. Bei den 3-Pins handelt es sich um 230mm-Lüfter, da gibts auch kein 4-Pin-Ersatz. Analog wäre mir das auch lieber. Dann mir gut vorstellen, dass das Ruckeln auf dauer nicht gut kommt. Im Gegensatz zu den ganzen kaufbaren Lüftersteuerungen wollte ich meine Lüfter gerne parallel zum CPU-Lüfter betreiben. Also Tachosignal vom CPU-Lüfter auslesen und so je nach CPU-Auslastung die anderen Lüfter steuern. Bzw eigentlich wollte ich den Duty Cycle vom CPU-Lüfter auslesen, aber da habe ich bei 1% und 99% Duty Cycle nur eine 1/2.900.000stel Sekunde Zeit um den Intervall zwischen beiden Flankenwelchseln zu messen. Tiefpassfiltern des PWM-Signals geht nicht, da es ja vom Mainboard erzeugt wird und ich das nicht beeinträchtigen will und der CPU-Lüfter noch gehen soll. Über Optokoppler das PWM-Signal abnehmen und danach Tiefpassfiltern geht auch nicht, da das PWM-Signal nur mit max 5mA belastet werden kann und die Optokoppler im MHZ-Bereich alle mindestens 20mA brauchen. Aber das mit den Elkos werde ich mal testen.

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