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Thema: automatische Lüftersteuerung (Gelesen 105870 mal)
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Movergan
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Jetzt hab ich mal eine neue Schaltung auf einer Steckplatine aufgebaut und dabei komplett neue Bauteile verwendet. Nur das Netzteil kann ich nicht tauschen, hab kein anderes. Könnte nur noch am PC anschließen.
Die Reaktionen der Potis auf den Fan sind gleich wie bei der gelöteten Schaltung. Damit verringert sich die Wahrscheinlichkeit, dass ich Lötfehler oder -brücken gemacht habe. R4 wirkt auch bei der neuen Schaltung zurück auf P1, bzw. man kann auch nur durch drehen am R4 (in Richtung der Masseseite) den Fan einschalten, wenn er durch die anderen Bedingungen aus ist.
Ich hab bei beiden Schaltungen R3 auf 1 Ohm und R4 gegen den Ausgang vom OpAmp geschaltet und dann den P1 eingeregelt. P1 ist etwa auf Mittelstellung, dann schaltet sich der Lüfter bei Raumtemp (19°C) ein. Wenn ich den NTC mit einem Heizlüfter auf über 40°C erhitze, wandert der Einschaltpunkt so, dass ich P1 gegen 100 kOhm drehen muss. Innerhalb der 45°C vom Heizlüfter komme ich aber nicht ganz an 100kOhm dran, vermutlich reicht die Schaltung bis knapp 50°C. (Wenn ich drüber kommen will, muss ich das Poti größer oder den NTC kleiner wählen, richtig?).
Die Hysterese lässt sich gut einstellen und funktioniert. Zwar kommt mir die Aufteilung des Potis etwas logarithmisch vor, aber das ist nicht so.  (1 MOhm - 200kOhm -> keine bis kleine Hysterese; ca. 100 kOhm -> vernünftiger Wert (Hysterese von 5 - 10°C); 0 Ohm -> Lüfter geht nicht mehr aus, wenn er einmal an war). Insgesamt sagt mir das, dass hier ein Poti von 400 kOhm oder so reicht.
Solange R4 auf 0 Ohm steht (Richtung Ausgang des OpAmps), funktioniert die Schaltung eigentlich ganz prima. Wenn der NTC auf Raumtemp und der Einschaltpunkt bei z.B. 35°C ist, lässt sich der Lüfter aber durch Drehung des R4 in Richtung Masse einschalten. Durch Drehung am R4 Richtung Masse verschiebt man den Einschaltpunkt am P1 aus dessen Bereich nach oben raus und ein größeres Poti (vermutlich 500 kOhm) wird nötig (kleine Drehung am R4 und schon ist der Einschaltpunkt am P1 weit verschoben). Stell ich am R4 eine langsame Geschwindigkeit ein, geht der Lüfter nicht mehr aus. Außerdem bleibt nicht die eingestellte Geschwindigkeit erhalten, sondern sie wird durch unterschiedliche Temperatur am NTC oder durch die Einstellung am P1 wieder verändert.
Ich hoffe, die ganzen Beschreibungen helfen bei der Analyse weiter. Irgendwo muss es einen Rückfluss geben. Vielleicht über die Masse.
Nochmal die aktuelle Schaltung (um Missverständnisse zu vermeiden):
Der Aufbau auf der Testplatine:
Testplatine oben
Testplatine unten
Gruß, Movergan
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« Letzte Änderung: Dezember 19, 2004, 13:38:18 von Movergan »
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Movergan
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schon mein dritter Post nacheinander, aber ich hab noch etwas zu ergänzen.
Die Fan-Geschwindigkeit, die man an R4 einstellt, ist so etwas wie die Mindestgeschwindigkeit. Solange der Fan aus sein sollte, läuft er auf der eingestellten Geschwindigkeit (kan 5V aber auch fast 12V sein). Sobald der Einschaltpunkt erreicht ist, läuft der Fan auf jeden Fall mit voller Geschwindigkeit.
Der OpAmp hat am Output gegen Masse eine Spannung von 10,8 V liegen, wenn der Fan aus sein soll und nur 1 bis 2 V, wenn der Fan an sein soll. Warum geht der auf High um den Lüfter auszuschalten?
Dem Mosfet genügt anscheinend ein kurzer Anlauf des Lüfters. Wenn man dann die Gateleitung abklemmt, läuft der Fan weiter. Ich glaube, ich hab noch nicht allzu viel verstanden 
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Falzo
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Die Fan-Geschwindigkeit, die man an R4 einstellt, ist so etwas wie die Mindestgeschwindigkeit. Solange der Fan aus sein sollte, läuft er auf der eingestellten Geschwindigkeit (kan 5V aber auch fast 12V sein). Sobald der Einschaltpunkt erreicht ist, läuft der Fan auf jeden Fall mit voller Geschwindigkeit.
oha, genau... jetzt wird mir das auch klar... urspruenglich war ein n-channel oder npn-transistor geplant, daher muss der spannungsteiler (also r4) gegen masse. da du jetzt aber einen p-channel verwendest muss der spannungsteiler natuerlich gegen 12 volt, da sich das regelverhalten umkehrt!
anders ausgedrueckt, du moechtest wenn der p-channel leitet, einfluass auf die spannung nehmen, nun und das tut er wenn der OP-Ausgang LOW ist bzw. das gate auf masse liegt, in dem moment nutzt r4 zum regeln tatsaechlich gar nix, wenn er selbst gegen masse liegt. der p-channel sperrt, wenn der OP auf high liegt, daher kannst du mit dem trimmer eine eigene mindetdrehzahl oder einschaltschwelle einstellen, während das teil eigentlich aus sein sollte.
beim urspruenglich geplanten n-channel wär das verhalten genau umgekehrt. schalte R4 mit dem unteren beinchen also mal nicht an masse sondern an +12 volt und berichte was passiert. das einstellverfahren sollte die gleiche reihenfolge haben wie oben beschrieben ;-)
zwei nachtraege:
die spannung des netzteils ist irrelevant fuer die funktion.
das der luefter dreht, wenn das gate in der luft haengt ist normal, MOSFET sind sehr empfindlich, eine mehr oder weniger starke beruehrung mit dem finger reicht durchaus zum steuern...
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« Letzte Änderung: Dezember 19, 2004, 16:48:58 von Falzo »
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Movergan
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ok, das hab ich gemacht, aber dann hatte R4 keine Wirkung mehr. Der Fan ließ sich nicht mehr auf eine Mindestgeschwindigkeit festlegen und wenn der Fan lief, passierte auch nichts. Also so, als ob der R4 nicht da wäre. Dann habe ich aber das Beinchen, was gegen 12V gelegt werden sollte mal mit einem Widerstand von 4,7kOhm gegen 12V gelegt und dann hats gefunzt.
Jetzt werde ich noch ein paar kleine Änderungen vornehmen um die Regelbereiche größer zu ziehen. Z.B. R4 regelt jetzt nur zwischen 18 und 23 kOhm (von der 12V-Seite aus gesehen). D.h. ich kann ein 5kOhm Poti nehmen und an der 12V-Seite einen 18kOhm Widerstand und an der Seite zum OP-Output einen 27 kOhm Widerstand anlöten. Dadurch erstreckt sich der Regelbereich über das ganze Poti. Der Bereich verschiebt sich auch nicht merklich bei hohen oder niedrigen Temps oder bei verschiedenen Einstellungen von P1.
Das Hysterese-Poti braucht nur 400kOhm zu sein und P1 sollte besser ein wenig größer gewählt werden, damit meine Schaltung dann auch um und bei 55°C einsetzbar ist. Ich denke, ich werde einfach 50 kOhm in Reihe mit dem Poti schalten.
Dann noch eine Frage, darf ich dich die Schaltung auf meiner WebSeite veröffentlichen, wenn sie ganz ausgereift ist? Da du sehr viel dazu beigesteuert hast, halte ich es für höflich vorher zu fragen.
Na denn schonmal dankeschön, ich denke, das war es soweit. 
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Movergan
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kleine Korrektur: P1 kann kleiner gewählt werden und muss nicht größer gemacht werden.
Hier ist die neue Schaltung. Ich hab die Regelbereiche etwas optimiert, indem ich ein paar Festwiderstände eingebaut habe.
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Falzo
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na endlich :-) grats Â
aber an dem beispiel sieht man nunmal wie elektronik und schaltungsdesign funktioniert... ausprobieren, fehler suchen, irrtümer entdecken und eingestehen und verbessern, wieder probieren. das sich ueber die entwicklung durch veränderungen am urspruenglichen folgefehler einschleichen ist da denk ich ganz normal :-)
selbstverständlich kannst du das auf deiner page veröffentlichen, ein link hier ins forum auf diesen thread oder auf unsere page allgemein wär natürlich nett  
schon beinah OT: was das driften des trimmer bei hohen temperaturen angeht, hast du den trimmer mit deinem heissluftfoehn erhitzt oder wie hast du das getestet?   
PS: in deinem Bild ist der MOSFET uebrigens immer noch ein N-Channel!
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Movergan
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na aber der irf5303 ist doch ein n-channel, dachte ich. Den hab ich jedenfalls verwendet. Wie jetzt das Schaltsymbol aussieht, weiß ich nicht. Muss der kleine Pfeil nach unten Zeigen?
Was heißt hier Heißluftfön. Ich wollte den Trimmer nicht bei 400°C Betriebstemperatur zur wegschmelzen animieren. Durch den Heizlüfter habe ich ihn schon viel mehr strapaziert, als er es nachher im PC wird. Der Heizlüfter bringt ein Glastermometer was bis 40°C geht zum überlaufen und die Hände direkt davor halten ist auch schon etwas schmerzhaft. Wenn mein Case dann mal diese Temperatur hat, ist mir der Trimmer sowieso egal, dann hab ich andere Sorgen.
Ein Link auf mfaq und diesen Thread ist selbstverständlich. Hauptsache, die Threads haben kein Verfallsdatum. Oder speichert ihr allen Mist auf immer und ewig? 
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Falzo
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der irf5305 ist ein p-channel, glaube das schreib ich mittlerweile zum 5. mal oder so :-) dadurch gingen die probleme ja erst los :-P
wir speichern erstmal alles, is doch klar. hin und wieder räumt ein mod uralt-sachen in den muell, vor allem wenn images und co nicht mehr funzen und die diskussion daher nicht mehr nachzuvollziehen ist, aber das dauert meist 1-2 jaehrchen...
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Movergan
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ups, sorry. Mir sagt das eh nichts. Ich weiß nur was NPN oder PNP-Transis sind und vermute, dass es sich hier um etwas ähnliches handelt. Aber antworte mir darauf jetzt lieber nicht, bevor du mich darauf hinweist, auf mfaq irgendwelche anderen Lüftersteuerungen durchzulesen. Meistens haben mir die Tuts nicht so geholfen, weil die Funktionen der Bauteile nicht so gut erklährt werden, sondern einfach alles stumpf zusammengelötet wird. Das kann jeder, aber das kann nicht jeder verstehen. Übrigens wäre der Mosfet eine nette Ergänzung in der Rubrik "Bauteile". Ich glaube, dass man damit viel anstellen kann, aber halt nur, wenn man das versteht. Ich habe das bislang noch nicht geschafft. ..."wird über Spannung geregelt"... ..."schon eine Berührung des Gate kann den Mosfet durchsteuern lassen"... ..."p-channel"... - kann ich mir alles noch nicht zusammen reimen, aber schau mer ma. Ich bin erst im 1. Semester E-Technik und werde auch sowas noch kennenlernen.
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Movergan
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ich hab noch eine Frage dazu: Ich baue die Schaltung 4 mal auf eine Platine. Da brauch ich doch den Spannungsteiler mit den beiden 100kOhm-Widerständen nur einmal bauen, oder? Spricht doch eigentlich nichts dagegen?
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Falzo
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korrekt.
du kannst natuerlich auch statt 4 einzelner OpAmps einen 4fach IC nehmen, zB den LM324, um das design klein zu halten. das layouten wird dann aber meist etwas schwerer :-)
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Movergan
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@falzo:
So, für den besagten Bericht, bzw. das Tut habe ich versucht, die Schaltung einmal in meinen Worten zu erklären. Bevor das ganze online geht, würde ich dich bitten, den Text mal durchzulesen und zu prüfen, ob inhaltlich alles korrekt ist und die Formulierungen passend gewählt sind. Wäre dir dankbar dafür.
Zunächst sehen wir oben 3 12V-Eingänge. Diese werden im PC natürlich alle zusammen an 12V angeschlossen. Der linke große Teil des Schaltbildes entscheidet, wann der Lüfter eingeschaltet wird. Das Bauteil mit dem dreieckigen Symbol und der Bezeichnung U1 ist ein Komparator. Dieser vergleicht zwei Spannungen und sobald die Spannung am Plus-Eingang größer als die am Minus-Eingang ist, schaltet er am Ausgang durch. Wir legen eine feste Spannung am Minus-Eingang an. Durch den Spannungsteiler der Widerstände R1 und R2 werden dort 6V erzielt. Die zweite Spannung ist variabel und abhängig von der Temperatur am NTC. Ein NTC ist ein temperaturabhängiger Widerstand. Ein NTC wird kleiner, je wärmer er wird. Da in der Schaltung ein Trimmer P1 eingesetzt ist, lässt sich mit dessen Einstellung das Spannungsteilerverhältnis regeln und somit die Einschalttemperatur bestimmen. R6, R4 und R5 bilden auch einen Spannungsteiler, sobald der Komparator durchschaltet. Abhängig vom Trimmer R4 wird bestimmt, welche Spannung am Mosfet anliegt. Ein Mosfet ist ähnlich wie ein Transistor anzusehen. Abhängig von der am Mosfet angelegten Spannung wird auch die Spannung am Ausgang des Mosfets bestimmt. Diese liegt am FAN S1 an und bestimmt so dessen Geschwindigkeit. Man kann also mit dem Trimmer R4 den Lüfter regeln. Als kleines Extra kommt noch eine Hysterese hinzu, die den Lüfter verzögert ausschaltet. Sie wird aus dem Trimmer R3 und dem Widerstand R7 gebildet. Schaltet sich der Lüfter z.B. bei 40°C ein, so wird er durch die Hysterese erst ausgeschaltet, wenn der Sensor bis auf 35°C heruntergekühlt wurde. Die Differenz kann man mit R3 selber festlegen. Der Vorteil daran ist, dass der Lüfter nicht ständig ein- und ausgeschaltet wird, wenn die Temperatur am NTC an der Einschaltschwelle ist.
Zum Vergleichen der Bezeichnungen hier nochmal das letzte Schaltbild:
Ich bin mir noch nicht ganz im klaren über die Richtung des Stroms über R4, R5 und R6. Der Strom fließt eigentlich zum negativen Potential. Das würde aber bedeuten, dass er aus der mittleren 12V-Quelle in den Komparator fließt (teilweise). Falls das so ist, muss ich das im Text noch ändern. Das ist sicherlich noch nicht die finale Version des Textes, aber wenn alles daran so stimmt, kann ich mich an das Tut begeben.
Nochmal vielen Dank für alles!
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Falzo
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so, also der MOSFET im schaltbild ist falsch, das ist ein N-Channel und kein P-Channel, da dies ein grosser Unterschied ist solltest du das auf jeden Fall korrigieren.
was dein problem mit dem stromfluss angeht: eben jener P-Channel Mosfet leitet von source nach drain wenn gate auf masse liegt (genauer irgendwo kleiner 8 Volt oder so)! das heisst tatsaechlich das DANN die spannung von 12 volt mit den widerstaenden einen spannungsteiler bildet und 'in den opamp fliesst'
wenn der op auf high geht sperrt der mosfet! und wie du schon richtig geschrieben hast schaltet der Op auf high wenn I+ groesser I-, bei grossen widerstand des NTC ist auch die spannung an I+ gross... wenn der NTC 'kleiner wird' wie du so nett formulierst sinkt! die spannung an I+ und irgendwann geht dann der ausgang auf low...
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Movergan
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hab dank. Die meisten Sachen werde ich morgen noch richtig stellen, weil ich jetzt mal flott ins Bett muss. Die FH-Aachen scheint das einzige Institut zu sein, das diese Woche schon was macht.
Kurz aber noch die Frage nach dem richtigen Symbol für den Mosfet. Sieht es gleich aus, nur das der Pfeil nach unten zeigt, oder anders?
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