Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Universelle PWM Lüftersteuerung per PI


von Tobi (ojunbamo)



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Guten Abend Liebe Elektronik Community,

ich benötige euer Wissen. Leider bin ich kein Elektroniker und komme 
alleine nicht mehr weiter.
Es geht um PWM Regelungen mit dem Raspberry. Ja ich weiß hierzu gibt es 
etliche Beiträge aber es wird mir trotzdem nicht klar.

So wie ich es verstanden habe gibt es 2 Arten von PWM Schaltern. Welche 
die sich von 0-10v steuern lassen & welche die eine feste Spannung 
erwarten (z.B. PC Lüfter 5v).
Nun sende ich mit dem Raspberry ein 3,3V PWM Signal, welches im 1. Falle 
verstanden werden kann und der Lüfter/Licht von 0-100% schön regelt. 
ACHTUNG GEFÄHRLICHE THEORIE aber im 2. Falle mit einer erwarteten 
Spannung von 10v würde er nur 1/3 davon regeln. Also 100% entsprechen 
dann echten 33%?

Bitte korrigiert mich wenn mein Grundverständnis schon komplett falsch 
ist (wovon ich ausgehe).

Im Anhang befinden sich 2 Schaltungen.
Wie ich das mit meinem laien Wissen interpretiere ist bei beiden 
Schaltplänen das Ziel die Eingangsspannung von 3,3V auf 10V zu erhöhen.
Jetzt habe ich 2x Lüfter & 1x Licht. Der erste Lüfter kommt mit dem ganz 
normalen 3,3V PWM Signal vom Raspberry klar.
Der zweite Lüfter benötigt Schaltung2 um Ordentlich zu funktionieren 
(mit Schaltung1 geht nichts / nur 3.3V Raspberry dreht er gefühlt bis 
33%).
Und zuletzt um das Licht zu steuern benötige ich aber nun wiederum 
Schaltung1. Schaltung2 habe ich noch nicht getestet, da ich kein 10V 
Ausgang wie beim Lüfter habe.

Und das verstehe ich einfach nicht. Wo genau ist technisch der 
Unterschied? Lässt sich dabei irgendwie ein standard definieren welche 
Geräte mit welchen PWM Signalen klar kommen? Theoretisch hängt PWM ja 
nur von der Gesamtspannung & Frequenz ab?



Ihr würdet mir einen großen Gefallen tun mein Hirn wirr warr aufzulösen.

Vielen Dank!

Grüße
Tobi

von Michael B. (laberkopp)


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Tobi schrieb:
> Wo genau ist technisch der Unterschied?

In der unterschiedlichen Konstruktion der beiden Lüfter, deren 
Typennummer und Datenblatt du NATÜRLICH nicht angegeben hast.

Tobi schrieb:
> Lässt sich dabei irgendwie ein standard definieren welche Geräte mit
> welchen PWM Signalen klar kommen?

Der Standard ist: lies das Datenblatt.

Warum sollten alle Lüfter der Welt gleich sein, nur damit man nichts 
lernen muss ?

Übrigens könnte man beide Lüfter mit derselben Schaltung ansteuern.

Deiner ersten Schaltung fehlt der Vorwiderstand vor der LED. Der Lüfter 
hat offenbar einen internen pull up Widerstand.

Die zweite Schaltung könnte man auch nur mit einem Optokoppler bauen, 
aber die 1k nach +10V müssen dran bleiben, und vielleicht auf 10k 
vergrössert werden.

von Tobi (ojunbamo)


Angehängte Dateien:

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> In der unterschiedlichen Konstruktion der beiden Lüfter, deren
> Typennummer und Datenblatt du NATÜRLICH nicht angegeben hast.
Lüfter1: 
https://www.amazon.de/-/en/Aruobru-Adjustable-Ventilation-Extractor-Hydroponics/dp/B0B8XP1GS5/ref=sr_1_9?keywords=ec+l%C3%BCfter&sr=8-9
Lüfter2: Systemair EC Lüfter 12.3.4: 
https://shop.systemair.com/upload/assets/INSTALLATION__OPERATION_AND_MAINTENANCE_INSTRUCTION_K__KV__PRIO_DE_008.PDF?514394a9
Licht: ganz normales dimmbares Meanwell netzteil
Tut mir leid ich dachte man kann es theoretischer halten, welche 
Schaltmöglichkeiten es gibt, oder sind die Unterschiede so groß?

> Warum sollten alle Lüfter der Welt gleich sein, nur damit man nichts
> lernen muss ?

Beim lernen versuche ich mich ja gerade...
So wie ich die Aussage jetzt verstehe ist PWM Signal nicht gleich PWM 
Signal? Es gibt also unterschiede? Wo sind diese? Von welchen Faktoren 
ist ein PWM Signal abhängig? Da laut meinem Verständnis die Spannung 
nichts mit der eigentlichen %-Ausgabe zu tun hat (siehe Anhang).
Das Datenblatt vom Systemair sagt ja 0...10v. Hat sich aber mit 3,3V 
nicht bis 100% steuern lassen. Und mit dem Schaltplan1 schon garnicht.

> Deiner ersten Schaltung fehlt der Vorwiderstand vor der LED. Der Lüfter
> hat offenbar einen internen pull up Widerstand.

Tut mir leid da war ich unsauber! Die Schaltung hatte natürlich einen 
Vorwiderstand von ~400R. In beiden Fällen.

> Übrigens könnte man beide Lüfter mit derselben Schaltung ansteuern.
Genau das wäre der best-case eine Schaltung, womit ich LED, Lüfter1, 
Lüfter2 individuell ansteuern kann. Falls jemand weiß wie das geht, ich 
wäre sehr Dankbar!

Grüße
Tobi

: Bearbeitet durch User
von Motopick (motopick)


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Ein ungeregelter Luefter wird wohl weniger Energie brauchen,
als deine Rappsberry-Huelfsmimik.

Finde den Feler!

von Tobi (ojunbamo)


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Motopick schrieb:
> Huelfsmimik

Motopick schrieb:
> Ein ungeregelter Luefter wird wohl weniger Energie brauchen,
> als deine Rappsberry-Huelfsmimik.
>
> Finde den Feler!

Was auch immer eine Huelfsmimik ist? Ein 3,3V Signal zu verstärken 
dürfte doch wohl nicht so unüblich sein.
Leider verstehe ich die Aussage nicht wirklich. Es sind doch beide 
Lüfter geregelt. Außerdem erklärt das auch nichts im Bezug auf das 
Licht. Und auch nicht zu den genannten Schaltungen!

Genau wegen solchen kruden nichts sagenden Aussagen bin ich seit Tagen 
auf der Recherche. Wie gesagt ich versuche die Technik hinter PWM zu 
verstehen.

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Tobi schrieb:
> Falls jemand weiß wie das geht, ich wäre sehr Dankbar!

Na ja, die Beschreibungen deuten darauf hin, dass es geht, gehen aber 
nicht ganz in die Tiefe.

Der 0-10V Lüfter will eigentlich per Poti angesteuert werden, PWM steht 
nur zufällig dabei, aber ein Hinweis, dass die Drehzahlregelung nicht an 
eine Spannungsversorgung angeschlossen werden soll, also das GND deines 
rPi.

Schon deswegen würde ich auch für den Lüfter die Schaltung mit 
Optokoppler verwenden, die es beim ersten tut:
1
--400R---+    +--+--10k-- 10V
2
        _|_   |  |
3
        \_/  |<  +------- 0-10V/PWM
4
         |    |E
5
---------+    +---------- 0V
Deine 400R bewirken ca. 5mA durch die Optokoppler-LED, die 10k an 10V 
ca. 1mA, also 20% CTR. Das schafft jeder Optokoppler. Aber wie geht es 
im Lüfter weiter ? Wenn die mit 0-10V/PWM werben, dann üblicherweise
1
--R--+-- Drehzahlsteuerung
2
     |
3
     C
4
     |
5
GND--+--
bloss wie gross R und C sind weiss keiner. Bei 100k und 100nF passt das 
mit meiner externen Beschaltung, bei 10k und 1uF wird die 
Steuerkennlinie blöd unlinear, dann sollte man extern lieber 1k nehmen, 
wofür dann bei einem schlechten Optokoppler die 5mA auf LED-seite nicht 
mehr reichen. Also entweder ein Optokoppler mit >200% CTR, ungern ein 
langsamer Darlingtonoptokoppler, oder besser anm rPi ein 
stromverstärkender Transistor und 30mA LED Strom. Ein Kompromiss. 
Vielleicht 220R und 2k2 und ein 100% Standardoptokoppler.

: Bearbeitet durch User
von Sebastian W. (wangnick)


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Tobi schrieb:
> So wie ich es verstanden habe gibt es 2 Arten von PWM Schaltern. Welche
> die sich von 0-10v steuern lassen & welche die eine feste Spannung
> erwarten (z.B. PC Lüfter 5v).

Wo anfangen?

Nein, es gibt nicht zwei Arten von PWM-Schaltern. Ich kenne PWM-Schalter 
überhaupt nicht.

Ein PWM-Signal definiert sich durch Spannungshub, Frequenz, und 
Austastung (duty cycle).

Es gibt Lüfter mit Eingängen zur Geschwindigkeitsvorwahl. Manche dieser 
Eingänge sind digital und akzeptieren ein PWM-Signal, andere sind 
analog, und von den analogen akzeptieren manche auch ein digitales 
PWM-Signal.

Bei Lüftern mit digitalem PWM-Eingang sollte ein zulässiger 
Spannungshubbereich und ein zulässiger Frequenzbereich für das 
PWM-Signal angegeben sein, oder vom Hersteller zu erfragen sein.

Ein PWM-Signal hat je nach Spannungshub und Austastung eine 
Durchschnittsspannung. Die Lüfter mit analogem Eingang, die auch ein 
PWM-Signal akzeptieren, benutzen diese Durchschnittsspannung als 
Eingangswert.

Dein zweiter Lüfter ist von der Sorte Analog-oder-PWM. Wenn du den 
direkt mit einem PWM-Signal mit 3.3V Spannungshub aus dem RasPi fütterst 
(was du nicht tun solltest weil dann GND des RasPi mit GND des Lüfters 
verbunden wäre, was den RasPi stören könnte/würde), dann würde sich 
dieser Lüfter damit zwischen 0% und 33% Geschwindigkeit einstellen 
lassen, weil die Durchschnittsspannung maximal 3.3V werden kann und der 
Lüfter für 100% Geschwindigkeit 10V am Eingang erwartet.

Man kann über eine R-C-Schaltung, wie Michael sie oben darstellt, ein 
PWM-Signal in seine analoge Durchschnittsspannung umwandeln. Dabei 
bleibt aber immer etwas "Ripple" übrig. Die Spannung wird umso glatter 
je größer R und C werden. Mit so einer Schaltung vor dem Eingang lassen 
sich dann auch Lüfter mit rein analogem Eingang durch PWM einstellen. Im 
Prinzip haben die Lüfter mit analogem Eingang, die auch PWM akzeptieren, 
intern genau eine solche Schaltung schon drin.

HTH.

LG, Sebastian

: Bearbeitet durch User
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