Steuerung KFZ Innenraumlüfter via Mikrocontroller

[Mirgus N. (schmirgus)]

Hallo ihr lieben ;)
Zurzeit arbeite ich in der Uni an einer Projektarbeit. Ich möchte eine 
Lüftersteuerung für ein Testfahrzeug erstellen.
Mein Plan ist es, ein normales Innenraumgebläse zu nehmen und 
Temperaturmessstellen im Fahrzeug Inneren anzubringen.
Die Temperaturregelung wollte ich gerne mit einem Arduino machen, mit 
dem ich die Messstellen auslesen möchte.
Zum Innenraumgebläse kommen noch normale 12V PC Gehäuselüfter hinzu, 
welche zum Regeln relativ unproblematisch sind.

Das Innenraumgebläse kann ich nur über die Spannung regeln. Mein Plan 
war ein Mosfet, welchen ich über einen Treiber ansteuern möchte (damit 
ich auch schnell schalten kann). Den Treiber wollte ich dann mit den 
Arduino ansteuern.
Zur Spannungsglättung wollte ich dann einen Kondensator parallel zum 
Lüfter schalten und eine Freilaufdiode um den Mosfet zu schützen.

Bevor ich jetzt das ganze jetzt entwerfe, macht das Sinn? Gibt es eine 
bessere Methode zum ansteuern? Ich rechne bei dem Gebläse von einem max 
Strom von 20A.

Liebe Grüße,
Schmirgus

[Olaf (Gast)]

> Bevor ich jetzt das ganze jetzt entwerfe, macht das Sinn?

Noe. Klingt ziemlich dumm. :-)

Zunaechst mal, es gibt Geblaese die eher ein Drehstromregler mit 
entsprechender Ansteuerung sind als ein klassicher Motor mit Kohlen. Ich 
wuerde sogar heute sowas als Regelfall erwarten weil die meisten 
Geblaese in den Autos fast immer laufen.

Ausserdem haengen die Teile bei halbwegs modernen Autos doch am Bus. Man 
sollte die einfach ueber eine CAN-Nachricht steuern koennen. Problem 
koennte eventuell darin bestehen deren aussehen herauszufinden. 
(Herstellerdignosegeraet + Oszi hilft)

Olaf

[aSma>> (Gast)]

Servus,
suche nach einer Halbbrücke mit dedizierten Mosfets Treiber und einer 
Stromregelung. Es gibt genug dazu Informationen im Internet.

[Patrick (Gast)]

Den hohen Strom hast du schonmal gut angegeben, das Gebläse meines Astra 
G zieht zwischen 10 und 15 A unter Vollast. Beim Einschalten des Lüfters 
per PWM immer eine Rampe abfahren, denn der Motor hat eine ordentliche 
Einschaltstromspitze. Gleiches gilt für die Freilaufdiode (möglichst 
schnelle Schottky mit geringer Flussspannung), die du sicherheitshalber 
auf den maximalen Betriebsstrom auslegen solltest, denn mit diesem wird 
sie periodisch belastet. Hier kann ein ebenfalls ein Kühlkörper 
notwendig sein.
Bei älteren Kfz-Modellen (beim Astra G z.B.) wurden die verschiedenen 
Gebläsestufen gerne einfach über Vorwiderstände, gekühlt durch den 
Luftstrom, realisiert. Wenn der Lüfter im Laufe der Zeit schwergängig 
wird, äußert sich das gerne in durchgebrannten Thermosicherungen, dann 
geht das Gebläse nur noch auf der höchsten Stufe. Ansonsten ist das eine 
robuste und bewährte Lösung, Energieeffizienz mal hinten angestellt.
Die Kondensatoren parallel zum Motor lass lieber sein. Diese sorgen 
lediglich dafür, dass der Mosfet und auch dein Bordnetz permanent hohen 
Stromspitzen ausgesetzt sind. Der Mosfet mag das nicht sonderlich, weil 
er die Wärme nur endlich schnell fortschaffen kann und die Kondensatoren 
werden in Anbetracht des Stromes zum einen riesig und zum anderen auch 
nicht das ewige Leben haben.
Bei ausreichend hoher PWM-Frequenz reicht die Induktivität des Motors 
aus, um den Strom zu glätten (der für das Drehmoment verantwortlich ist, 
d.h. die Spannung muss garnicht sonderlich glatt sein). Hier musst du 
ggf. mal den Stromripple messen, der sich ergibt und daran die 
PWM-Frequenz ermitteln. Zu hoch ist aber auch Mist, dann hast du wieder 
zu viele Schaltverluste.
Die PC-Lüfter kannst i.d.R. direkt mit einem leistungslosen PWM-Signal 
ansteuern. Am Kfz-Bordnetz Überspannungsschutz nicht vergessen.

[Mirgus N. (schmirgus)]

Danke für die Rückmeldungen :) werde mich mit einer Schaltung melden 
sobald ich genau weiß was für ein Lüfter es ist :)

[Mirgus N. (schmirgus)]

Hat es eigentlich irgend Nachteile, einen PC Fan mit einer niedrigen PWM 
Frequenz zu steuern? Bei den 4Pin Fans hat man ja kaum noch irgend 
Fiepen, wenn man diese über niedrige PWM Signale steuert.

Habe jetzt länger überlegt und mich Informiert und mir sind keine 
Aufgefallen, abgesehen davon, dass man mit einer höheren Frequenz die 
Drehzahl ein wenig genauer regeln könnte.
Möchte nur gerne Sicher gehen, dass ich nichts übersehe.
Danke euch :)

[Patrick (Gast)]

PC-Lüfter haben BLDC-Motoren, die haben intern ihre eigene Taktfrequenz 
(kleine Synchronmotoren, Drehzahl wird über die Frequenz gestellt). Ein 
Fiepen tritt deswegen nicht auf, weil keine allzu hohen Ströme und auch 
keine großen elektromagnetischen Kräfte auftreten (im Motorlastkreis).
Deine Steuer-PWM ist, wie gesagt, auch leistungslos, weshalb auch hier 
kein Fiepen auftritt.
Inwieweit die Steuer-PWM-Frequenz kritisch ist, weiß ich aus dem Hut 
nicht, aber da sollte sich was im Netz finden. Ggf. einfach mal mit 
deinen Lüftern experimentieren.
Mit einem uC mit Hardware-PWM, alternativ Software-PWM ist das aber kein 
Problem und auch in der Programmierung recht simpel.
Ist die Frequenz zu niedrig, kann es z.B. sein, dass die Drehzahl (Soll) 
mit dieser Frequenz schwankt und der Lüfter nicht mehr mit konstanter 
Drehzahl dreht. Da musst du wahrscheinlich einfach ausprobieren und 
beurteilen, inwieweit es deine Anwendung stört.