Hallo, ich möchte den Lüftermotor (also von der Innenraumlüftung) bei PWM ansstuern. Habe nun Testweise einen PC Netzteil Lüfter an der Schaltung und steuere in mit ca 20Hz an. Das funktioniert sehr gut und ich merke am Motor keinen Einfluß der PWM. Was ist denn eine vernünftige PWM Frequnez für so einen Motor? Ich möchte ungern den Lüftermotor im Auto beschädigen. Woran sollte man sich da orientieren, so das der Motor keinen Schaden nimmt und auch keine störenden Geräusche verursacht? Vielen Dank und schönes WE Philipp
Wie du merkst keinen Einfluß der PWM? Lässt sich der Lüfter in der Geschwindigkeit änder oder nicht? Ich habe erst kürzlich eine PC Lüftersteuerung fertiggestellt. PWM Frequenz ca. 1,3 kHz. Pfeift halt ein bisschen aber da arbeite ich noch dran. MFG Kai
Ich meinte das ich nicht merkte das der irgendwie brummt oder zuckt oder sonstwas. Kann den wunderbar steuern. Weiß halt nur nicht ob das schlecht für den Motor ist mit nur ca. 20Hz. Und habe im moment halt auf dem Schreibtisch einen PC Lüfter dran und noch nicht den aus dem Auto. Gruß Philipp
Hallo, 20Hz geht auf die Lager. Ich habe einen Pumpenmotor (12V/6A) seit Jahren an einer PWM mit 20Khz laufen. Es gibt von Philips einige Application Notes http://www.semiconductors.philips.com/acrobat_download/applicationnotes/APPCHP5.pdf http://www.semiconductors.philips.com/acrobat_download/applicationnotes/APPCHP3.pdf wo das alles sehr schön beschrieben ist Reiner
@Reiner "20Hz geht auf die Lager." Kannst Du dieses Gefühl irgendwie begründen ? Kann doch nur sein, wenn 20Hz zufällig die Resonanzfrequenz der Lager wäre, das muß man dann aber auch deutlich hören oder fühlen (Vibrationen). Es gibt im Prinzip die 2 Möglichkeiten: Infraschall (<50Hz) oder Ultraschall (>16kHz). 1,3kHz ist aber genau im Bereich der höchsten Ohrempfindlichkeit, sollte man also definitv meiden. Bei hohen Frequenzen kann es zu Schaltverlusten und zu Wirbelstromverlusten kommen und zu Störungen im Radio, daher würde ich auch die Infraschallvariante bevorzugen. Peter
Habs jetzt mal auf 16,8KHz umgestellt. Aber wenn 20Hz nicht auf den Motor geht ist mir das irgendwie sympatischer. Dann löst das lange nicht soviele Interrupts aus und das laden des FETs usw sollte auch besser klappen. Vielen Dank Gruß Philipp
@Peter: So genau habe ich mich über die Frequenz nicht informiert. Die 1,3kHz sind "eher zufällig" zustande gekommen, da ich mir ne SW PWM programmiert habe. Da sollte ich dann doch lieber ne niedrigere Frequenz wählen. Wenn da bis zu vier Lüfter im PC rumpfeifen ist das halt schon nervig. MFG Kai
> Dann löst das lange nicht soviele Interrupts aus Das hängt vom µC ab. Beim AVR brauchst du überhaupt keine Software um das PWM Signal am leben zu halten. Z.B. hier für den Timer 2 im Atmega128: PORTB &= ~_BV(PB7); // clear port before enable DDRB |= _BV(PB7); // will be used for OC2, must be output TCCR2 = _BV(WGM21) | _BV(WGM20) | _BV(COM21) | _BV(CS20); TCNT2=0x00; // start counter from zero OCR2=120; // this is the pulse-width Der Wert von OCR2 bestimmte jetzt die Pulse-Weite. Wenn du die Pulse-Weite ändern willst, kannst du das jederzeit machen, indem du OCR2 einen neuen Wert zuweist. In der Zwischenzeit wird das PWM Signal per Hardware automatisch erzeugt... Grüße SU
Ja danke Superuser. Aber das konnte ich so nicht machen, weil die PINs an denen das PWM Signal rauskommt bei mir schon anderweitig verwendet sind. Ich schalte deshalb beim TimerOverflow Int "meinen" PWM Pin ein und bei Compare wieder aus. So kann ich genauso ins OCR reinschreiben um das Tastverhältnis zu ändern. Hab allerdings die beiden Interrupts drin (wenn auch kaum was drin ist). Gruß Philipp
Habe meine PWM gerade auf die halbe Frequenz herunter gedreht (jetzt noch ca. 500Hz+). Viiieeeel besser und leider. Dank an Peter für den Hinweis. MFG Kai
Ich habe schon die Erfahrung gemacht, dass so mancher Motor bei hohen Frequenzen Drehmoment verliert, das sind die besagten Verluste. Je nach Motor arbeite ich mit max. 200 Hz.
Ja aber Moment mal: ein PC-Lüfter ist ein BLDC (Brushless DC, d.h mit elektronischer Kommutierung) und im Auto ist vermutlich ein Motor mit Brushes (Kohlen) drin, die verhalten sich völlig unterschiedlich (z.B. Drehrichtung nur beim echten DC-Motor umkehrbar). Ersteren würde ich mit ca.20 Hz betreiben (obwohl er nicht dafür vorgesehen ist), letzteren mit 18-20 kHz. Durch die hohe Frequenz und die Induktivität des Motors entsteht ein (fast reiner) Gleichstrom, der den Motor schön ruhig laufen läßt. Am besten eine Schottky-Diode direkt antiparallel am Motor anbringen, damit der Strom einen kurzen Weg beim Rezirkulieren hat (geht nur bei Betrieb in eine Richtung). Auf der Fet-Seite am besten noch eine Diode (zum Schutz vor der Induktionsspannung des Kabels und der Drossel) und eine Drossel, damit auf dem Kabel weiche Schaltflanken anliegen. Paarweise verdrillte Kabel vermindern die Störausstrahlung ebenfalls. Evtl. kann es sein, dass bei einer niedrigeren Frequenz (ca. 100-1000 Hz) das Anlaufverhalten besser ist, aber dann hört man ihn leise quietschen (dies wird durch den Current-Ripple (Welligkeit des Stroms)erzeugt). Happy chopping!
So habe es gerade mal im Auto mit ca. 60Hz getestet. Bei wenig ansteuerung brummt es natürlich stark. Den Bereich werd ich dann später nicht benutzen. Ich werde es im Auto dann auch nochmal mit knapp 17KHz testen (18KHz schaffe ich ohne ändern der CPU Frequenz leider nicht). An den Kabeln im Auto wollte ich möglichst nix ändern. Vorher war es halt über 3 Widerstände zu 4 Stufen verschaltet. Ich gehe jetzt einfach an den Stecker an dem vorher der Schalter war, so das einfach wieder zum Schalter zurück wechseln könnte. Drossel kann ich ja aber trotzdem noch reinmachen und die Diode zum FET. Die Shottky wird schwierig (wollte nicht alles komplett zerlegen, der Motor ist nicht leicht zugänglich). Vielen Dank schonmal, es scheint wirklich ganz gut zu funktionieren :) Schönes Wochende Gruß Philipp
@profi: Wenn ich meine Modellmotoren (ca. 9V, ca. 0,5A, mit Kollektor) mit 10-20 kHz ansteuere, tut sich mal so gut wie nichts. Das Drehmoment ist so niedrig, dass man es nicht Drehmoment nennen kann. Unter 90% läuft unter Last nichts an. Gehe ich mit der Frequenz runter, klappts bestens. Soviel zum Unterschied zwischen Theorie und Praxis.
"Soviel zum Unterschied zwischen Theorie und Praxis." Nö, das entspricht voll meiner Theorie, Du hast dann warscheinlich zu hohe Wirbelstromverluste. Die meisten Motoren sind träge genug, daß sie PWM im 20..100Hz-Bereich gut wegfiltern. Also ruhig erst mal mit kleiner Frequenz probieren. Peter
Wenn der Motor akustisch eh weiter weg liegt, kannst du es auch mal im Bereich 1 - 10 kHz probieren, je höher die Frequenz, umso leiser das Geräusch (da der StromRipple abnimmt) und umso höher sind die Schalt- und Eisenverluste (Eddy Wirbelstrom läßt grüßen). Wenn Du nicht an den Motor rankannst, dann Diode am Stecker anbringen, ist aber nur eine nichtnotwendige Optimierung. Wenn Du willst, kannst Du 2 Dioden (ebenfalls Schottky) am Fet spendieren: eine nach Gnd und eine nach 12V (wichtiger). Kennt jemand zwei Leistungs_Schottkys in Reihe in _einem Gehäuse? übrigens: Walter Schottky stammt aus der Schweiz und wird mit Sch geschrieben .-) http://de.wikipedia.org/wiki/Walter_Schottky
@thkais: Das wundert mich. Der effektive Strom hängt schon ein wenig von der Induktivität des Motors ab, aber ich vermute mal eher, der FET schaltet nicht richtig durch. Hast Du die Spannung am Motor mal oszillographiert? Sollte ein scharfer Rechteck sein, genauso wie die Spannung am PWM-Ausgang, nur invertiert. Wenn die Flanken verschliffen sind (und/oder der Fet warm wird), musst Du den Fet besser (niederohmiger, steiler, mehr Gate-Spannung) ansteuern. Dafür gibt es nicht um sonst spezielle ICs (IR211x, HIP408x,...). Und wie gesagt: die Freilauf-Schottky ist essentiell, sie bewirkt, dass der Strom (aufgrund der in der Spule gespeicherten Energie) während der FET-Aus-Zeit weiterfließt (und Drehmoment erzeugt). Sonst würden doch die ganzen Fahrtregler nicht funktionieren. @peter dannegger: Wirbel_strom_verluste entstehen durch hochfrequente Änderung des Magnetfeldes, welches wiederum (idealisiert) proportional zum fließenden Strom ist. Ziel ist doch, möglichst reinen Gleichstrom (mit wenig Ripple) zu erzeugen, um Quietschen und Eisenverluste zu minimieren. Und der Ripple sinkt_ mit _steigender PWM-Frequenz. Da muss ich meinen vorhergehende Post bzgl. Eisenverluste revidieren.
Ich habe die Motoren mit üblichen (nicht-FET) Vollbrücken angesteuert, in den verschiedensten Varianten: L293D, TLE4205 und L298 (weil ich auch dachte, es kommt einfach zu wenig Strom). Die Spannungsversorgung (3AH NiCd-Akku) dürfte auch nicht Verursacher sein... Interessanterweise war es egal, ob ich die PWM mit dem Enable-Eingang realisierte ("freilaufender" Motor) oder mit den Richtungs-Eingängen ("gebremster" Motor). Insofern gehen meine praktischen Beobachtungen mit den Theorien von Peter konform. Ist aber auch sicherlich eine Frage des internen Aufbaus der Motoren - größeren Modellmotoren im 10A-Bereich funktionieren mit 3kHz prima. Ich habe aber absolut kein Problem damit, die kleinen Motoren mit 200 Hz anzusteuern.
Hallo Hmmm... also gerade bei extrem langsamm runtergeregelteln bürstenmotoren geht mann doch bei modellreglern gerade deutlich unter 1khz um das rütteln auszunutzen der motor bekommt vollen stom und kann dadurch sein beharrungsvermögen überwinden ... und kann extrem langsamm drehen mit einigermassen drehmoment aber das war in dem jetzigen falle ja eigentlich nötig ...
@Profi "Wirbel_strom_verluste entstehen durch hochfrequente Änderung des Magnetfeldes, welches wiederum (idealisiert) proportional zum fließenden Strom ist. Ziel ist doch, möglichst reinen Gleichstrom (mit wenig Ripple) zu erzeugen, um Quietschen und Eisenverluste zu minimieren. Und der Ripple sinkt_ mit _steigender PWM-Frequenz." Völliger Quatsch mit Soße. Die Induktionsspannung im Eisenkern ist proportional zur HF-Spannung an der Wicklung (Trafoprinzip). Wenn Du HF anlegst, dann brauchst Du auch einen HF-tauglichen Kern. Sonst währen ja alle die Idioten, die für die Speicherdrossel im Schaltnetzteil nen Ferritkern nehmen, da fließt auch annähernd Gleichstrom durch. Du kanst allerdings mit ner HF-Drossel und nem Kondensator vor dem Motor die HF raussieben. Peter
Hmm ich merk schon so einfach ist diese Frage nicht zu beantworten :) Ich werde mal beides testen. Mal 17KHz und auch 60Hz nochmal durchtesten. Ist ja nur ne Softwareänderung. Was für eine Drossel sollte ich denn vorschalten? Kann ich da irgendwas aus einem alten ATX Netzteil oder so nehmen? Oder ist das völlig ungeeignet? Und es wurde ja gesagt, eine Schottky Diode neben dem Motor diese habe ich dann ja schon am FET, ich denke eine zweite paralellschalten ist wohl recht sinnlos. Und vom FET bis zum Lüfterstecker sind es eh nur 2cm und hinter dem Stecker wollte ich ja nix ändern. Also ich dachte nun: Drossel in Reihe zum Motor (FET schaltet den Motor übrigens gegen Masse, 12V kommen vom Zündschloss an den Motor) dann eine Diode vom FET gegen GND und eine vom FET gegen 12V (die ist dann ja quasi parallel zum Motor nur weiter weg). Spricht etwas gegen diesen Ansatz? Vielen Dank und Gruß Philipp
ohje.. mann kanns auch übertreiben...für ne lüftersteuerung und da du den lüfter auf masse schaltest könte das störpotential grösser sei als alle anderen parameter zumindestens währe dann ein störschutz an deinem schaltausgang vorzusehen nicht das du durch die schaltimpulse dein bordrechner ducheinanderbringst ;-) was sagt eigentlich dein autoradio dazu wenn deine steuerug läuft ?
Wie sollte der Störschutz denn am besten aussehen? Autoradio hab ich noch nicht getestet, da ist momentan nix drin. Werde aber morgen mal schauen ob man da was hört. Wie könnte man diese Störungen denn am besten minimieren? Und bei PWM Frequenz von 17KHz sollte man davon ja eigentlich auch nix hören können. Hmm, also mal probieren. Vielen Dank und Gruß Philipp PS: Es gibt tatsächlich einen Rechner... (steckte aber beim Testen auch nicht drin)
@Peter ""Wirbel_strom_verluste entstehen durch hochfrequente Änderung des Magnetfeldes, welches wiederum (idealisiert) proportional zum fließenden Strom ist. Ziel ist doch, möglichst reinen Gleichstrom (mit wenig Ripple) zu erzeugen, um Quietschen und Eisenverluste zu minimieren. Und der Ripple sinkt_ mit _steigender PWM-Frequenz." Völliger Quatsch mit Soße." Bevor du die Soße auslöffelst, schau dir mal den Stromverlauf im Motor bei PWM-Ansteuerung an (Bei einer Spule mit Freilaufdiode sieht es fast genauso aus). Da fliest fast Gleichstrom. Profi hat schon Recht mit seiner Aussage.
Hallo hmm es scheint es hat jeder etwas recht ? aber hier geht es doch eigentlich um ein einfachen bürstenmotor mit eisenkern ? und nicht um mögliche heitech-umsetzung für die raumfahrt ? hier braucht mann weder extrem langsamme drehzahl ? extrem hohes drehmoment ? hochefiziente energieausnutzung ? was ist mit der eisensättigung ? bleibt letztlich ...die frequenz soll geringste störungen im boardnetz im funkfeld sowie auch geräuschmässig hinterlassen nun ???
Hallo Philipp! Mich interessiert dieses Thema auch sehr. Wie sieht denn Deine Schaltung zur Lüftersteuerung eigentlich aus? Gruß Michael
Die Schaltung ist ganz einfach ein FET mit (2SK2049, hab noch eine Menge davon, deshalb der). Das Gate liegt über 270Ohm an einem IO des Mega8. Im Datenblatt steht das der FET mit 5V DrainSource einen RDS von 0,02 Ohm haben soll bis 40A. Das sollte locker reichen. Zum testen hatte ich dann eine Antiparalelle Schottky Diode am FET. Und der FET schaltet den Lüfter einfach gegen Masse. Ich wollte jetzt nochmal schauen ob ich die hier vorgeschlagene Drossel noch mit einbaue, weiß aber nicht was für eine Drossel das genau sein muss. Gruß Philipp
Hallo Philipp, schon mal vielen Dank für Deine Antwort! Ich kann mir nur nicht vorstellen, an welcher Stelle in der Schaltung die Schottky Diode hinkommt. Vielleicht kannst Du ja nochmal schreiben. Danke! Gruß Michael
ich habe sie einfach mit der Anode an Masse und mit der Kathode an dem Bein des FETs das zum Lüfter führt. So wie eine Freilauf Diode an einem Relais zB. Gruß Philipp
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