Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Motorlüfter 12V, 9,1A Geschwindigkeit steuern mit Arduino - PWM


von Mike S. (xammax)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hallo zusammen,

hier kommt mein erster Post in diesem Forum. Ich hab ja schon Stunden 
damit verbracht verschiedenste Artikel zu lesen. Sehr sehr spannend :).
Jetzt habe ich jedoch eine Frage auf die ich keine Antwort gefunden 
habe. Ich möchte gerne einen Ventilator (12V, 9,1A max) 
temperaturgeführt ansteuern. Ich weiss dass ich das mit dem Arduino und 
PWM machen kann. Für die Leistung würde ich einen MOSFET benutzen 
(irgend ein Vorschlag hinsichtlich der Dimensionierung?). Die Frage ist 
nun aber, kann ich jeden Motor (DC) per PWM steuern? Anbei ein Foto von 
dem geplanten Ventilator. Kommt aus dem Motorsport und dient im Fahrzeug 
zur Kühlung eines zusätzlichen Wasserkühlers. Wird in der Bucht 
verkauft. Hier die technischen Daten:

Gehäuse Durchmesser: 310mm
Flügeldurchmesser: 280mm
Höhe: 52mm
Stromaufnahme ( maximal): 9,1A
zulässige Spannung: 9-16V
Gewicht 1,1kg
Fördervolumen: 1370m³ / h
Richtung: blasend

Besten Dank für eure Tips.
Gruss
Mike

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

> Ich weiss dass ich das mit dem Arduino und PWM machen kann.

Klingt wie Overkill, es sei denn, du willst einen digitale Temperatur 
und Drehzahlanzsige auch noch miterledigen lassen.

http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.25

> Die Frage ist nun aber, kann ich jeden Motor (DC) per PWM steuern?

Nein. Nicht solche mit eingebauter Elektronik. Aber solche mit einem 
einfachen Gleichstrommmotor gehe schon.

> Stromaufnahme ( maximal): 9,1A

Der dürfte einen einfachen Gleichstrommotor enthalten.

PWM-Ansteuerung ist sinnvoll, weil lineare Ansteuerung zu viel Hitze im 
MOSFET erzeugt.

Allerdings muss der MOSFET den 
Blockierstrom=Anlaufstrom=Betriebsspannung/Innenwiderstand aushalten, 
den müsstest du mal messen. Das werden um 60A sein, es sei denn, die 
9.1A sind schon hochgelogenen p.m.p.o. Angabe,

Als MOSFET ein IRF3205 reicht sicherlich, zur Ansteuerung

 +-----------------+---+---+-----+-- +U
 |                 |   |   |     |
10k +--10k---+   Poti  |   |   Motor
 |  |        |     |   |   |     |
 +--+--|+\   |     |   |   +-|<|-+ MUR6040
 |     |  >--+     |   |         |
 |  +--|-/  47k    +--|+\        |
 |  |        |     |  |  >------|< IRF3205
10k +--------+-----(--|-/        |S
 |  |              |   | LM358   |
 |470nF           NTC  |         |
 |  |              |   |         |
 +--+--------------+---+---------+-- GND

von Mike S. (xammax)


Lesenswert?

MaWin schrieb:
> Allerdings muss der MOSFET den
>
> Blockierstrom=Anlaufstrom=Betriebsspannung/Innenwiderstand aushalten,
>
> den müsstest du mal messen. Das werden um 60A sein, es sei denn, die
>
> 9.1A sind schon hochgelogenen p.m.p.o. Angabe,

Hallo MaWin,

besten Dank für die sehr schöne Erklärung. Hab da doch noch ne Frage zu 
obigem Teil. Also der IRF3205 kann ja laut DB max. 110A ab. Das sollte 
für den Anlaufstrom ja erstmal reichen. Wenn ich mir aber die Vgs 
anschaue und ich will ja mit 5V auf das Gate, dann erreiche ich die 
theoretischen 60A nicht (oder nur knapp wenn ich das DB richtig 
interpretiere). Würde das bedeuten, dass ich zum Anlaufen des Motors 
dann das Gate kurzfristig mit über 5V ansteuern müsste? Gibt es aus 
Deiner Erfahrung vielleicht einen MOSFET, der weniger Vgs benötigt, und 
die gleiche Leistung schalten kann?

Gruss
Mike

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Der IRF3205 ist kein LogicLevel Typ,
wie er benötigt werden würde, wenn man ihn direkt
aus einem Ausgang eines 5V Microprozessors ansteuern will.

Man braucht dann entweder einen MOSFET-Treiber,
oder einen LogicLevel-MOSFET. Aber ein so leistungsfähiger
wie der IRF3205 ist mir als LogicLevel nicht bekannt.

von Stefan S. (Firma: Student) (1991stefan1991)


Lesenswert?

Hier hab ich einen beim großen C gefunden, der mit U_gs = 5V und U_ds = 
10V über 100A I_d schalten kann und zwar der IRL3502.
Hier direkt das Datenblatt: 
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/150000-174999/162782-da-01-en-IRL_3502.pdf

Berichtigt mich, wenn ich mich verlesen hab :)

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Mike S. schrieb:

> Ich möchte gerne einen Ventilator (12V, 9,1A max)
> temperaturgeführt ansteuern.

Gibt es einen besonderen Grund, warum Du diesen Ventilator nicht
einfach über einen passenden temperaturschalter ansteuern willst?
Einen solchen Schalter als Sicherheitsreserve würde ich selbst
dann vorsehen, wenn Du doch glaubst, unbedingt eine µC-Steuerung
des Ventilators zu brauchen.
Gruss
Harald

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

> Berichtigt mich, wenn ich mich verlesen hab :)

Passt wohl.

Die 110A sind zwar Marketinglüge,
aber 64A (Seite 2) schafft er schon.

von Mike S. (xammax)


Lesenswert?

Harald Wilhelms schrieb:
> Gibt es einen besonderen Grund, warum Du diesen Ventilator nicht
> einfach über einen passenden temperaturschalter ansteuern willst?

Hallo zusammen,

vielen Dank für die Antworten und eure Hilfe. Ich denke ich muss jetzt 
die Hosen runterlassen und euch mehr Details geben warum ich das mit 
einem µC steuern will. Es handelt sich hier um eine Idee, einen starken 
Lüfter in eine Dachluke eines Wohnwagens einzubauen. Der soll per IR 
Steuerung betrieben werden aber auch temperaturgeführt. Ich möchte auch 
gerne eine Zeitsteuerung einbauen, alles in allem also verschiedene 
Steuermöglichkeiten, die ich mit einem Atmel328 einfach umsetzen kann. 
Leider nicht den Leistungsteil, offensichtlich ;( Interessant fande ich 
den Beitrag über den MOSFET treiber, da werde ich mich mal schlau 
machen. Vielleicht ist das ja die Lösung.

Gruss und Danke
Mike

von Paul Baumann (Gast)


Lesenswert?

Mike schrob:
>Es handelt sich hier um eine Idee, einen starken
>Lüfter in eine Dachluke eines Wohnwagens einzubauen.

Achso -Du willst die Räder des Wohnwagens ohne Wagenheber wechseln 
können....
;-)
FLÜCHT
MfG Paul

von Mike S. (xammax)


Lesenswert?

Paul Baumann schrieb:
> Achso -Du willst die Räder des Wohnwagens ohne Wagenheber wechseln
>
> können....

Haha - sehr schöner Gedanke, hoffe mal ich mach nichts bei der 
Programmierung falsch. Kaum auszudenken, wenn das Teil morgens gegen 
4:30 Uhr auf dem Campingplatz in voller Drehzahl loslegt :)

Mike

von Udo S. (urschmitt)


Lesenswert?

Mike S. schrieb:
> wenn das Teil morgens gegen
> 4:30 Uhr auf dem Campingplatz in voller Drehzahl loslegt :)

Und um 6:30 die Batterie des Campers leergesaugt ist.

von Mike S. (xammax)


Lesenswert?

Hallo,

ich hab nun doch einen MOSFET gefunden der bei 5V (laut Datenblatt) 
meine gewünschte Leistung schalten kann. Der IRL1004 scheint bei Logiv 
Level bereits bei 5V voll zu schalten. Könnte mir das jemand von den 
erfahrenen MOSFETlern bestätigen?

Datenblatt: http://www.mikrocontroller.net/part/IRL1004

Vielen Dank
Mike

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

65A, wir wissen immer noch nicht, wie viel Strom dein blockierter Motor 
nun zieht.

von User (Gast)


Lesenswert?

Macht der Mikrocontroller an seinem Ausgang auch genug Strom, um den 
MOSFET schnell genug durchzuschalten?

von Stefan S. (Firma: Student) (1991stefan1991)


Lesenswert?

Ich hab grad mal ins Datenblatt des Mega8 gelukt (auf den Arduinos sitzt 
ja meist ein AVR Controller) und die können am Ausgang maximal 40mA 
schalten.

Hier ist also eher die Frage welchen Vorwiderstand man braucht und 
welche Anstiegszeit man damit erreicht.
Als Beispiel mit Sicherheitsabstand:
bei t=0 ist die Gatekapazität wie ein Kurschluss
-> I = U_pin / R_vor -> R_vor = 5V / 30mA = 166Ohm
Über I=Q/t ist t = Q / I lässt sich dann die Anstiegszeit ungefähr zu
t = 43nC / 30mA = 1,4µs (Die 43nC sind aus dem Datenblatt, (siehe Miller 
Charge)

Mit dem 8Bit Counter auf dem Arduino passt das locker

von Mike S. (xammax)


Lesenswert?

Hallo zusammen,

ich hol mal den Thread aus der Versenkung. Ich konnte leider bis heute 
nicht herausfinden wie hoch der Strom bei blockiertem Motor ist. Das 
Datenblatt schweigt sich aus.

Also habe ich jetzt mal einen Lüfter bestellt. Ich werde mal ein paar 
Versuche mit dem IRL 1004 machen. Bin mal gespannt ob der Motor anläuft.

Scheint einige zu geben die ähnliches versuchen. Ich konnte bisher 
leider aber keine Schaltung dazu finden. Wahrscheinlich hab ich nicht 
nach dem richtigen Thema gesucht. Kennt jemand eine Schaltung die mir 
helfen könnte?

Besten Dank!

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Mike S. schrieb:

> Kennt jemand eine Schaltung die mir helfen könnte?

PWM-Schaltungen findest Du in den DSE-FAQ.
Um aus einem Schaltplan eine KFZ-taugliche Schaltung zu machen,
braucht man aber schon einige Grundkenntnisse in der Elektronik.
Gruss
Harald

von Stefan S. (Firma: Student) (1991stefan1991)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hallo Mike

Ich hab gerade mal geguckt, der Strom bei Blockiertem Rotor ist der 
Anlaufstrom also deine 9,1A. Kannst ja noch nen Sicherheitsabstand 
einbauen.

Was meinst du jetzt mit "die richtige Schaltung"?

Meinst du die Strecke Ausgangspin -> Motor
die sieht aus wie im Anhang (an die Besserwisser unter euch: bitte lasst 
es, haben wir alles schon durch gekaut, lest einfach den GANZEN Threat)

Oder meinst du die Spannungsversorgung oder den Sensor oder alles auf 
einmal?

Denn ein bischen musst du schon selber machen, wie du Temperatur in 
Spannung umsetzt findest du in dem Artikeln hier.

Das Netzteil ist was frickelig, weil du nen grauenhaften Rippel im Auto 
hast, wenn das leuft

PS.: Ignorier die 40Hz in dem Bild, war nen versehen

Kleiner Nachtrag: an deinem Mosfet musst du bei Stillstand ca. 1W 
abführen, das darfst du auf keinen Fall vergessen

von Mike S. (xammax)


Lesenswert?

Stefan S. schrieb:
> Was meinst du jetzt mit "die richtige Schaltung"?

Hallo Stefan,

das hat man dann davon wenn man sich nicht korrekt ausdrückt :) - Es 
gibt keine Probleme mit dem Logik-Teil und alles was sich mit 
Logik-Level betreiben lässt. Lediglich bei dem Leistungsteil der 
Schaltung brauche ich ein wenig Unterstützung. Das angehängte Bild von 
Dir ist genau die richtige Richtung. Dieser Teil des Projektes ist für 
mich schwierig, speziell die Dimensionierung der Bauteile. Den Lüfter 
benötige ich nicht in einem Auto sondern in einem stehenden Wohnwagen. 
Die Spannungsversorgung ist dann noch ein anderes Kapitel.

Ich werde mir nochmals die MOSFET Schaltungen hier im Forum anschauen. 
Ich melde mich wieder wenn ich a) erfolgreich bin oder b) ettliche 
MOSFETS und Atmels in Rauch aufgegangen sind (immerhin kann ich ja dann 
mit meinem Lüfter den Rauch aus der Bude blasen) :)

Besten Dank trotzdem
Mike

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

> der Strom bei Blockiertem Rotor ist der Anlaufstrom also deine 9,1A

Es ist eher zweifelhaft daß der Anlaufstrom bei 9.1A liegt.
Der max. Strom eines Motor ist normalerweise der Dauerlaufstrom bei dem 
der Motor gerade noch in der Lage ist, die entstehende Wärme 
abzutransportieren ohne zu schmelzen.

> die sieht aus wie im Anhang

Die sieht ganz bestimmt nicht so aus.

> (an die Besserwisser unter euch: bitte lasst
> es, haben wir alles schon durch gekaut)

Und auch noch den Mund verbieten will er.

Stefan S., du hast nicht mal das Problem verstanden, und keine 
brauchbare Lösung, kein Hinweis auf LogicLevel MOSFET oder Freilaufdiode

> lest einfach den GANZEN Threat

Wir haben den thread geschrieben, du hättest ihn mal lesen sollen.

von Stefan S. (Firma: Student) (1991stefan1991)


Lesenswert?

@MaWin: Netter Beitrag. Denkst du nicht er wäre hilfreicher, würde er 
konstruktive Kritik enthalten?

Falls es dir nicht aufgefallen ist, Mike hat sich bereits den IRL 1004 
ausgesucht, welcher nicht nur ein Logic Level Mosfet ist, sondern auch - 
oh welch ein Wunder - eine Freilaufdiode enthält.

Mit seinen 5V kann er (siehe Kennlinie) auch bis über 10A steuern.

@Mike: Meiner Meinung nach ist das schon die gesamte Ansteuerung, dein 
Controllerausgang schafft so zwar keine PWM Frequenzen im MHz Bereich, 
aber du steuerst auch nur einen Trägen Ventilator an, da kannst du auch 
getrost weit mit der PWM Frequenz runter gehen.

von Falk B. (falk)


Lesenswert?

@ Stefan S. (Firma: Student) (1991stefan1991)

>Falls es dir nicht aufgefallen ist, Mike hat sich bereits den IRL 1004
>ausgesucht,

Klar, ein 130A Monster MOSFET mit 6,5mOhm, um einen einfachen 9A Lüfter 
anzusteuern. Was haben die Leute nur gemacht, als es keine hoffnungslos 
überdimensionierten Bauteile gab?

> welcher nicht nur ein Logic Level Mosfet ist, sondern auch -
>oh welch ein Wunder - eine Freilaufdiode enthält.

Der Herr Student sollte sich vielleicht doch noch einmal über das Thema 
Freilaufdiode und der Unterschied zur parasitären Bodydiode in MOSFETs 
schlau machen.

Motoransteuerung mit PWM

>Mit seinen 5V kann er (siehe Kennlinie) auch bis über 10A steuern.

Kann er, wenn der Treiber die 100nC(!) Gate Charge halbwegs schnell 
umladen kann.

>@Mike: Meiner Meinung nach ist das schon die gesamte Ansteuerung, dein
>Controllerausgang schafft so zwar keine PWM Frequenzen im MHz Bereich,

Wer braucht die?

>aber du steuerst auch nur einen Trägen Ventilator an, da kannst du auch
>getrost weit mit der PWM Frequenz runter gehen.

Er MUSS! Sonst brennt sein MOSFET ab.

von Stefan S. (Firma: Student) (1991stefan1991)


Lesenswert?

Falk Brunner schrieb:
> Klar, ein 130A Monster MOSFET mit 6,5mOhm, um einen einfachen 9A Lüfter
> anzusteuern. Was haben die Leute nur gemacht, als es keine hoffnungslos
> überdimensionierten Bauteile gab?
Das ist nicht die Frage, der Mosfet steht

> Der Herr Student sollte sich vielleicht doch noch einmal über das Thema
> Freilaufdiode und der Unterschied zur parasitären Bodydiode in MOSFETs
> schlau machen.
Zugegeben meine Fehler

> Kann er, wenn der Treiber die 100nC(!) Gate Charge halbwegs schnell
> umladen kann.
kann er in etwa 3µs

> Wer braucht die?
Wollts nur erwähnen

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.