Selbst entworfene Lüftersteuerung

[tobiii]

Selbst entworfene Lüftersteuerung

Liebe Leser,

Ich sitze heut abend an meinem pc und mich nerven die zwei gehäuselüfter (90mm ) meines Rechenmeisters.
Diese werden aber nur zum spielen benötigt

Da ich meiner Meinung nach ein wenig
ahnung von elektronik habe habe ich mir ein kleines Projekt einfallen lassen

Hierzu meine fragen
1.) Reicht ein 4-pin Molex stecker für 2x12 V ?
2.) Ist der Schaltplan korrekt?
3.) Gibt es Verbesserungsideen?

des weiteren hoffe ich auf schnelle antworten mit Anregungen/Ideen

MfG
Tobii

 

[mmayr]

Ein Molex reicht sicher!
Wenn du statt der Schalter Potis nimmst, kannst du auch die Geschwindigkeit drosseln. Oder noch besser: Schalter UND Potis?!

 

[Fireb0ng]

AW: Selbst entworfene Lüftersteuerung

ja es geht so verbesserungen gibt es immer^^

 

[L-man]

AW: Selbst entworfene Lüftersteuerung

warum machst du eine Zeichnung wenn du einfach nur 2 Schalter einbauen willst?

 

[tobiii]

warum machst du eine Zeichnung wenn du einfach nur 2 Schalter einbauen willst?

Weil ich immer etwas zum schauen brauch da ich oft unsicher brauch

@alle anderen: Wo bekomme ich potis her ? Was kosten sie ?

 

[EnergyCross]

AW: Selbst entworfene Lüftersteuerung

Potentiometer Service GmbH Drehpotentiometer ALPHA POT 16 9305 Mono Lin 10 k

 

[General Quicksilver]

AW: Selbst entworfene Lüftersteuerung

Ich habe mal eine Schaltung in LTSpice zusammengebastelt:



2 Widerstände sollen immer 1 Poti darstellen, wobei nur Poti_2 so ausgeführt sein muss, das es oft gedreht wird. Poti_0 gibt den oberen Grenzwert und Poti_1 den unteren Grenzwert für die Regelung vor. Nachdem diese korrekt eingestellt sind kann der gesammte Bereich von Poti_2 zur Regelung des Lüfters verwendet werden, dadurch lässt sich die Lüfterspannung (und damit die Geschwindigkeit) feiner einstellen. Die Widerstände im Schaltbild sind lediglich so gewählt, dass es in der Simulation passt, wobei der Lüfter der Einfachheit wegen nur durch einen einfachen Widerstand dargestellt wird. Die Schottky-Diode D1 soll gegebennenfalls auftretende Überspannungen vom Lüftermotor gegen Vcc ableiten und so den P-Kanal-MOSFET zusätzlich schützen (die Bodydioden sind nicht die schnellsten). C1 soll Energie für die Schaltung puffern und eventuell auftretende Stromspitzen vom Netzteil fernhalten. C2 soll die Spannung für den Lüfter zusätzlich stabilisieren. C3 sorgt dafür, das die Gatespannung des MOSFETs etwas unempfindlicher gegenüber Störungen wird. Der P-MOSFET übernimmt in der Schaltung die eigentliche Regelung des Lüfters. Je nach verbautem Lüfter benötigt der FET auch noch einen mehr oder weniger großen Kühlkörper. Z.B.: Power MOSFET, P-Kanal International Rectifier IRF 5305 P-Kanal Gehäuseart TO 220 I(D) -31 A U(DS) -55 V im Conrad Online Shop sollte als FET geeignet sein. Durch den geringen Einschaltwiederstand des FET kann die Spannung bis fast an die Netzteilspannung hochgeregelt werden (ca.: 0,1V Spannungsabfall über den FET). Wenn der FET total durchgesteuert wird, unter Umständen auch noch etwas weniger (Anpassung der oberen Regelschwelle, aber dann nur gröbere Einstellmöglichkeit). Je nach verwendetem FET können durchaus auch mehrere Lüfter gleichzeitig über den FET geregelt werden (dieser muss dann entsprechend gekühlt werden, der höhere Strom fürt dann aber zu einem Anstieg des Spannungsabfalls beim kompletten Durchschalten).
Die Kühlung des Fets muss die maximale Verlustleistung + Sicherheitszugabe abführen können.
Bei der Inbetriebnahme der Lüftersteuerung müssen die untere und obere Regelschwelle angepasst werden. dazu wird Poti_0 auf den Maximalwert und Poti_1 auf den Minimalwert gestellt und Poti_2 an den Anschlag zu Poti_0. Anschließend wird Poti_0 langsam nach unten gedreht bis die Lüfterspannung ihren maximalen Wert (= maximale Geschwindigkeit des Lüfters) erreicht. Dann wird Poti_2 auf den Anschlag zu Pozi_1 gebracht. Dann wird Poti_1 so lange nach oben gedreht bis der Lüfter gerade so noch läuft. Nun kann der Lüfter mit Poti_2 geregelt werden.

Ich übernehme keine Garantie auf Funktion der Schaltung und die Verwendung erfolgt auf eigene Gefahr. Ich übernehme also keinerlei Verantwortung dafür.

Da ich die Schaltung nur simuliert und nicht in echt aufgebaut habe kann ich leider keine Bildern zur Verfügung stellen....

 

[tobiii]

Vielen vielen dank für deine sehr umfangreiche erklärung und anstrengungen.
Ich werde dann heut mal alles bestellen. Wenn alles da ist werde ich sehen ob ich es zusammengetüftelt bekomme

Sah aber sehr professionell aus.
Danke dir

Tobi

 

[General Quicksilver]

AW: Selbst entworfene Lüftersteuerung

Vielen vielen dank für deine sehr umfangreiche erklärung und anstrengungen.
Ich werde dann heut mal alles bestellen. Wenn alles da ist werde ich sehen ob ich es zusammengetüftelt bekomme

Sah aber sehr professionell aus.
Danke dir

Tobi

Bitte gern geschehen.
So profesionell ist die Schaltung nun auch wieder nicht, da gäbe es schon noch paar Stellen um Verbesserungen vorzunehmen, so wäre z.B.: eine Lüftersteuerung auf Schaltwandlerbasis mal bezüglich der Effektivität was... Wenn du Hilfe brauchst kannst du mich gerne fragen.
Beim MOSFET musst du mit dem Kühlkörper aufpassen, dass dieser nicht mit dem Gehäuse des PS verbunden wird, da die Kühlfahne wahrscheinlich mit dem Source-Anschluss, also 12V verbunden ist. Gegebennenfalls müsstest du das dann isoliert an den Kühlkörper anbringen. Sollte aber machbar sein.

 

[Fanatix]

AW: Selbst entworfene Lüftersteuerung

Viel Erfolg beim Bau, meld dich mal obs so geklappt hat wie du wolltest.. Gerne uach mit Bildern..

 

[MClolwut]

AW: Selbst entworfene Lüftersteuerung

Kannst hier ja auch mal ein Tagebuch dazu anlegen, findet sicherlich einige Interessenten (eine externe Lüftersteuerung wäre mal geil, kenne die aber nur mit Touchscreen und für 70 Euro ).

 

[SPIRITus-96]

AW: Selbst entworfene Lüftersteuerung

Lüftersteuerung auf Schaltwandlerbasis mal bezüglich der Effektivität was...

Genau so hätte ich es von Anfang an gemacht und zwar nur mit einem Poti.

 

[General Quicksilver]

AW: Selbst entworfene Lüftersteuerung

Genau so hätte ich es von Anfang an gemacht und zwar nur mit einem Poti.

Ich glaube wir reden an dieser Stelle an einander vorbei: Ich meine nicht den Aufwand um die Lüftersteuerung zu bauen sondern den Wirkungsgrad. Ein guter Schaltwandler schaft 90...95% Wirkungsgrad, das Poti erreicht das nicht (mal abgesehen vom Kurzschlussanschlag), da es einfach die überschüssige Energie verheizt.
Das Problem bei einer direkten Regelung des Lüfters mit einem Poti ist, dass dieses auch die auftretende Verlustleistung verkraften muss. Bei größeren / stärkeren Lüftern könnte das dann schon 5W - Potis erfordern. Wenn das Poti nun aber nur den Transistor regelt kannst du ein ganz Kleines nehmen, wodurch das dann auch einfacher z.B.: in der Front des Gehäuses einzubauen ist.

 

[SPIRITus-96]

AW: Selbst entworfene Lüftersteuerung

Ich glaube wir reden an dieser Stelle an einander vorbei:

Nein nein, ich habe schon verstanden worum es dir geht. Ich meinte nur, dass es einwenig aufwendig ist, wenn man einen Lüfter mit drei Potis steuern muss. Das mit dem Wirkungsgrad ist sowieso klar. Deshalb habe ich auch geschrieben, dass du von Anfang an den Vorschlag mit sowas wie Schaltwandler machen solltest.

Übrigens wenn du Ahnung von Elektronik hast, kannst mal hier reinschauen. Da ist man als Elektroniker richtig.

 

[General Quicksilver]

AW: Selbst entworfene Lüftersteuerung

Nein nein, ich habe schon verstanden worum es dir geht. Ich meinte nur, dass es einwenig aufwendig ist, wenn man einen Lüfter mit drei Potis steuern muss. Das mit dem Wirkungsgrad ist sowieso klar. Deshalb habe ich auch geschrieben, dass du von Anfang an den Vorschlag mit sowas wie Schaltwandler machen solltest.

Übrigens wenn du Ahnung von Elektronik hast, kannst mal hier reinschauen. Da ist man als Elektroniker richtig.

OK. Das mit den 3 Potis ist her daher notwendig, da ansonsten der FET kaum zu regel wäre (vielleicht auf 1/10 des Potiweges). Mit 1 Poti wäre ein PNP-Transistor die 1. Wahl gewesen, nur da hast du ja wieder die Rückkopplung Laststrom - Basisstrom, das hast du beim FET nicht, bzw. ist nur eine geringe Spannungsanpassung nötig. Theoretisch würde auch 1 Poti + 2 Festwiderstände reichen, nur das Problem wäre dann wieder die Serienstreuung von FET + Lüfter. Deshalb die Potis zum Kalibrieren.
Leider habe ich noch nicht wirklich einen Schaltwandler-IC gefunden, der eine Lüftersteuerung einfach umsetzten würde, bzw. dabei ach vom Wirkungsgrad passt. Aber die Suche ist ja auch noch nicht beendet ...
Ich schau mal in den verlinkten Thread. rein

 

[SPIRITus-96]

AW: Selbst entworfene Lüftersteuerung

Leider habe ich noch nicht wirklich einen Schaltwandler-IC gefunden, der eine Lüftersteuerung einfach umsetzten würde, bzw. dabei ach vom Wirkungsgrad passt.

Das ist vielleicht nicht nötig. Ich hatte mal vor ein Paar Tagen die Idee einen klassischen Abwärts-Wandler, getaktet vom SA555, dafür einzusetzen. Und das geht sehr gut. Man hat nur einen kleinen Nachteil, dass die Ausgangsspannung nicht mehr 12V erreicht. Aber 11,5V sind auch ganz OK für den Lüfter. Und heute habe ich getestet ob man das ganze auch mit einem Aufwärts-Wandler bei 5V Betriebsspannung geht. Wobei die Ausgangsspannung unbedingt geregelt werden muss. Deshalb ist der Aufwand größer. Aber auch das geht hervorragend, man kann den Lüfter sogar, wenn man will überlasten, in dem man ihm deutlich mehr als 12V gibt.

 

[General Quicksilver]

AW: Selbst entworfene Lüftersteuerung

Das ist vielleicht nicht nötig. Ich hatte mal vor ein Paar Tagen die Idee einen klassischen Abwärts-Wandler, getaktet vom SA555, dafür einzusetzen. Und das geht sehr gut. Man hat nur einen kleinen Nachteil, dass die Ausgangsspannung nicht mehr 12V erreicht. Aber 11,5V sind auch ganz OK für den Lüfter. Und heute habe ich getestet ob man das ganze auch mit einem Aufwärts-Wandler bei 5V Betriebsspannung geht. Wobei die Ausgangsspannung unbedingt geregelt werden muss. Deshalb ist der Aufwand größer. Aber auch das geht hervorragend, man kann den Lüfter sogar, wenn man will überlasten, in dem man ihm deutlich mehr als 12V gibt.

Das wäre zwar eine Möglichkeit, aber irgendwie sind da meine Ansprüche doch etwas höher --> genaue stable Schaltfrequenz wegen EMV, geringer Einschaltwiderstand des FETs (und damit leider in der Regel eine relativ große Gatekapaztität) und steile Schaltflanken für geringe Schaltverluste (erfordert Gatetreiber). Hinzu kommt dann noch, das der Dutycycle frei wählbar von 0...100% sein sollte, wobei 0 eher ein Kannkriterium wäre. Zum Abschluss gäbe es dann noch einen MOSFET der den passiven Schalter Diode unterstützt. (Die Schaltung wäre mehr oder weniger ein Overkill, stellt aber auch nur eine Adaption von einem Netzteil dar.) Das Problem nun bei dem Ganzen ist dann schon der Aufbau, da bei den zu erwartenden Stromspitzen der Gatetreiber ja nicht unerhebliche Anforderungen an das Leiterplattenlayout stehen. (Deshalb suche ich ja auch am besten einen Step-Downconverter mit integriertem Powerschalter, nur sind die dann vom Einschaltwiderstand nicht so toll oder können keinen Tastgrad von 100%. Erschwärend wäre auch die Steuerung des Aufbaus, da diese ja direkt den Feedbackkreis des Reglers manipulieren würde... (Ein Regler mit Referenzeingang wäre da was feines). Leider habe ich noch kein (fertiges) IC gefunnden was das alles beherrscht. Alternativ könnte man auch einen Mikrocontroller so programmieren, das er den Anforderungen gerecht wird, nur das es dann wieder das Problem gibt, das dieser keine Sicherheiten in der Hardware eingebaut hat, wie z.B. der Schaltwandlercontroller. Auch habe ich bei Simulationen herausgefunden, das die beiden MOSFETs etwa 100ns versetzt angesteuert werden müssen, bei weniger kommt es zu extremen Stromspitzen, bei mehr wird unnötig Energie in den (Schutz)dioden verheizt. Das heist aber nun auch schon wieder, das der µC seine Ausgänge / PWM - Ausgänge sofern verhanden mit 10 MHz ansteuern können müsste (was dann leider wieder zur Folge hat, das für die doch eher simple Anwendung ein überdimensionierter Controller benötigt werden würde. Das alles erschwert dann aber wieder den Nachbau, es käme am Ende eher ein "Proof of Concept" heraus wie etwas was auch der interessierte Durchschnittsuser relativ einfach, schnell und preisgünstig nachbauen können würde. Vielleicht sehe ich das alles auch etwas zu verbissen (die Grundüberlegungen waren für ein dickes Schaltnetzteil), aber mir fehlen auch die Erfahrungen auf dem Gebiet. Zumal ich die Problematik abgesehen von Simulationen auch nicht wirklich angehen kann, da mir dazu die geeignetten Messmittel fehlen. Hinzu käme das EMV - Problem, denn die steilen Schaltflanken bringen da bestimmt ordentlich Probleme (Mit hoher Warscheinlichkeit sind da dann ein Metallgehäuse + Netzfilter erforderlich) mit. Die große Unbekannte ist zum Schluss dann noch wie sich der theoretische und simulierte Aufbau in der Praxis verhält.... Interessant wäre es schonmal sowas aufzubauen....

Da es auch Lüfter gibt, die mit weniger als 5V laufen, müsste dann schon ein Buck-Boost-Converter verbaut werden, nur da dieser entweder (Inverter) eine in Bezug auf die Eingangsspannung negative Ausgangsspannung hat (Tachosignal und gegebenenfalls PWM - Signal müssten galvanisch getrennt zum Mainboard geleitet werden) oder aus einem Boost- und einem Buck-Converter bestehen würde (hoer Bauteilaufwand) und gleichzeitig nur bedingt sinnvoll wäre (viele Lüfter sind auf maximal +10...20% von V0 spezifiziert, mal abgesehen von der elektrischen Überlast dürfte das auch den Lagern nicht gut bekommen) ist es zwar eine nette Spielerei, aber nicht unbedingt nötig. (12V Lüfter vertragen Spannungen jenseits von 24V eh nur seeeehr kurz.... )