Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Lüfter-PWM ermitteln


von Tom (Gast)


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N'Abend,

ich habe ein Gerät, welches durch zwei unabhängige Lüfter gekühlt wird.
Da die Lüfteransteuerung "verbesserungswürdig" ist, würde ich diese 
gerne durch eine eigene ersetzen, was kein Problem darstellt.
Leider habe ich ausschließlich Zugriff auf die Versorgungsspannung von 
12V und die Lüfteranschlüsse.
Wahrscheinlich würde es ausreichen, nur eine neue Lüftersteuerung (mit 
eigenem Temperatursensor) aufzubauen.
Gerne würde ich aber auch die Anforderungen des Gerätes kennen, also 
wann wird wieviel Lüfterleistung angefordert. Leider kenne ich die 
PWM-Frequenz der Lüfteransteuerung nicht und kann sie mangels Equipment 
auch nicht ermitteln.

Besteht irgendwie eine einfache Möglichkeit, den Duty-Cycle mittels AVR 
zu ermitteln? An meinem Attiny 85 habe ich noch zwei Ports frei, analog 
wäre fein. Aktuell werden die Lüfter low-side geschaltet - mir fehlt 
momentan die Idee, wie ich die PWM in eine Spannung umwandle.

Tom

von Tom (Gast)


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Nachtrag: Die Lüfter haben nur zwei Anschlüsse, einer fest mit +12V 
verbunden, der andere wird per PWM nach Masse gezogen.

von Stefan F. (Gast)


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Tom schrieb:
> Besteht irgendwie eine einfache Möglichkeit, den Duty-Cycle mittels AVR
> zu ermitteln?

Ja schon. Aber bevor ich dafür ein spezielle Programm schrieb, würde ich 
lieber einen 8 Kanalgen Logic Analyzer für rund 10 Euro kaufen. Den 
kannst du später auch für andere Aufgaben nutzen.

Tom schrieb:
> Die Lüfter haben nur zwei Anschlüsse, einer fest mit +12V
> verbunden, der andere wird per PWM nach Masse gezogen.

Solche Lüfter steuert man besser mit analogen Spannungen an, weil 
https://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/how-to-control-fan-speed.html

von Paul (Gast)


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Läuft 1A bei mir.
Lüftersteuerung bauen - einfach - Temperaturabhängig - für Korad RND 
KA3005P | DIY Tutorial
https://www.youtube.com/watch?v=YZBdO9iFby4

von Tom (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Den
> kannst du später auch für andere Aufgaben nutzen.

Nicht wirklich, denn wer ermittelt in der Zeit weiterhin den Duty-cycle?

Also ein PWM-Signal würde ich unter "normalen" Umständen mittels 
RC-Glied in eine Spannung wandeln und auswerten, aber bei dem hier nach 
Masse geschaltetem springt mir spontan kein Schaltplan in den Kopf.

von Tom (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Solche Lüfter steuert man besser mit analogen Spannungen an, weil
> https://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/how-to-control-fan-speed.html

Habe ich gelesen, ziehe aber einen anderen Schluß:

 Summary

From the standpoints of acoustic noise, reliability, and power 
efficiency, the most preferable method of fan control is the use of 
high-frequency (>20 kHz) PWM drive.

von Tom (Gast)


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Paul schrieb:
> Läuft 1A bei mir.
> Lüftersteuerung bauen - einfach - Temperaturabhängig - für Korad RND
> KA3005P | DIY Tutorial
> https://www.youtube.com/watch?v=YZBdO9iFby4

Schön, aber beantwortet die Frage nicht.
Die temperaturabhängige Lüftersteuerung ist nicht das Problem, schon 
mehrfach aufgebaut.

von Stefan F. (Gast)


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Tom schrieb:
> Habe ich gelesen, ziehe aber einen anderen Schluß...

Du hast überlesen, dass man dafür andere Lüfter braucht:

"the newest Analog Devices fan controllers are designed to drive the fan 
at a frequency of 22.5 kHz, which is outside the audible range. The 
external control circuit is simpler with high-frequency PWM, but it can 
only be used with 4-wire fans."

Dein Lüfter hat aber nur zwei Anschlüsse.

Dieses Thema kommt hier alle paar Wochen hoch obwohl sich am Sachverhalt 
seit 25 Jahren nichts geändert hat. Immer wieder stellt sich heraus, 
dass 2-polige Lüfter sich nur bedingt mittels PWM steuern lassen. Gut 
klappt es nur bei wenigen Lüftern, bei den meisten gerade mal 
ausreichend, bei machen funktioniert es gar nicht.

Eine analoge Ansteuerung mit Gleichspannung funktioniert hingegen bei 
jedem DC Lüfter tadellos. Schau dir das Video an, auf das Paul hinwies. 
So macht man es richtig.

von Tom (Gast)


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Okay, sieht ja soweit ganz gut aus, aber

1. ich habe nur 12V für die 12V-Lüfter zur Verfügung, keine 21V beispw.
2. gibt es den NTC mit Schraubanschluß bei Reichelt nur mit max. 47K
3. zieht ein Lüfter (eigentlich sind es 3 parallel) bei 12V 420mA, 
gerade gemessen.

Was müsste ich ändern?
Eigene Idee (analoge Schaltungen sind gar nicht meins):

1. Die 12V sind fest, abgesehen von einem Boost Converter (den ich sehr 
ungern einsetzen möchte)
2. R1 auch 47k und ggf. Poti anpassen
3. stärkeren Transistor BD139 verwenden

Geht es so (gerade in Hinblick auf die 12V)?

von Tom (Gast)


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So, ich sehe mittlerweile große Vorteile in der analogen Ansteuerung.
Punkt 2 beantwortet ja sogar das Video.

Aber an den 12V und den benötigten 420mA beißt die Maus keinen Faden ab.
Des Weiteren ist mir nicht klar, wie ich den Einschaltpunkt auf bspw. 
25°C lege UND die Lüfter ab bspw. 60°C mit 100% laufen lassen kann.

von Stefan F. (Gast)


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Ich habe keinen Bock, über Standbilder aus einem Video zu diskutieren. 
Das ist mir zu umständlich. Zeichne den Schaltplan mit den Bauteilen 
auf, die du verwenden willst. Dann sehen wir weiter.

von MaWin (Gast)


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Tom schrieb:
> Da die Lüfteransteuerung "verbesserungswürdig" ist,

Aha.

Tom schrieb:
> Gerne würde ich aber auch die Anforderungen des Gerätes kennen, also
> wann wird wieviel Lüfterleistung angefordert

Aha.

Du hast also keine Ahnung, was nötig ist, weisst aber, dass du es besser 
kannst.

Eine vernünftige Lüftersteuerung regelt den Lüfter nach der Temperatur, 
damit die Temperatur an einem kritischen Punkt nicht zu hoch wird. Eine 
niedrigere Temperatur verlängert die Lebensdauer, 10 GradC weniger 
verdoppelt sie, daher läuft der Lüfter schon vorher an.

Tom schrieb:
> Besteht irgendwie eine einfache Möglichkeit, den Duty-Cycle mittels AVR
> zu ermitteln?

Na ja, man muss halt Programmieren können, und tunlichst das Programm 
irgendwie vorher testen

von Noname (Gast)


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Tom schrieb:
> Also ein PWM-Signal würde ich unter "normalen" Umständen mittels
> RC-Glied in eine Spannung wandeln und auswerten, aber bei dem hier nach
> Masse geschaltetem springt mir spontan kein Schaltplan in den Kopf.

Geh von dem Lüfteranschluss, der am Transistor hängt mit einem 
Widerstand auf eine Zenerdiode (3,9V oder 4,7V) die mit der Anode an GND 
hängt. An die Kathode der Zenerdiode schaltest du dein RC-Glied. Bei 
Dutycycle 100% misst du dann 0V und bei Dutycycle 0% die Zenerspannung. 
Die Werte dazwischen kannst du linear interpolieren.

von Tom (Gast)


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MaWin schrieb:
> Eine vernünftige Lüftersteuerung regelt den Lüfter nach der Temperatur,
> damit die Temperatur an einem kritischen Punkt nicht zu hoch wird. Eine
> niedrigere Temperatur verlängert die Lebensdauer, 10 GradC weniger
> verdoppelt sie, daher läuft der Lüfter schon vorher an.

Genau, und genau das macht das Gerät nicht wirklich. Ab einer gewissen 
Temperatur (so nach "Gefühl" geschätzt ca. 40°C) läuft der Lüfter für 30 
Sekunden mit 100%, wird dann innerhalb von 30 Sekunden langsamer und 
geht aus. Das wiederholt sich dann je nach Belastung. Also auf jeden 
Fall verbesserungswürdig.

Ich habe jetzt ein paar Bauteile bestellt und teste die verschiedenen 
Möglichkeiten.

von Sandro (Gast)


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Tom schrieb:
>> https://www.youtube.com/watch?v=YZBdO9iFby4

Die Versorungsspannung kannst du doch irgendwo anders im Gerät anzapfen.
Wäre hilfreich, wenn du ein paar Infos zu deinem Gerät schreiben 
würdest.
Die Glaskugel und der Kaffeesatz sind im Moment ausverkauft.

von 2aggressive (Gast)


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Tom schrieb:
> Da die Lüfteransteuerung "verbesserungswürdig" ist
Welches Problem ist denn zu verbessern? Etwa dies:

Tom schrieb:
> Ab einer gewissen
> Temperatur (so nach "Gefühl" geschätzt ca. 40°C) läuft der Lüfter
Klingt zumindest erst einmal nach einer scheinbar funktionierenden 
Lösung.
Oder sind dir 40°C zuviel?

> für 30
> Sekunden mit 100%, wird dann innerhalb von 30 Sekunden langsamer und
> geht aus.
Dh deine Kühlung schwingt. Ist dies dein "Problem"?

> Das wiederholt sich dann je nach Belastung.
Klingt doch gut, im Sinne der Funktion.

Das Kühlgebläse meiner Karre macht im Stau dasselbe.

> Also auf jeden
> Fall verbesserungswürdig.
Falls dich nur die Schaukelei stört: such dir den vorhandenen 
Temperatursensor, klemme diesen thermisch "besser", zB per Schelle, an 
den zu messenden Kühlkörper an, und vermeide direktes anblasen der Vents 
auf den Sensor, auch zB mit derselben Schelle.
Oder vergrössere die Masse des Sensors per Aluklotz, oder oder oder...

HTH

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