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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Lüftersignal messen und auf Drehzahl regeln


Autor: Thomas (Gast)
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Hallo,

ich habe zwar hier schon einige Lüfterregelungstechnische Probleme 
durchgelesen, aber davon hat nicht direkt ein Thema auf mein Problem 
gepasst.

Ich will mit einem Mega168 die Drehzahl eines Papst Lüfters vorgeben.
Dazu wird die Drehzahl gemessen, ein Ist-Wert vorgegeben und das PWM 
dementsprechend nachgeregelt. Die Schaltung vom Leistungsteil habe ich 
im Anhang.

Das Problem ist nur eine saubere Drehzahlmessung. Wenn ich das 
Signalkabel wie im Datenblatt (Anhang!)mit einem Pullup beschalte, habe 
ich das Problem, dass ich im PWM Betrieb immer das Problem das mir das 
Rechtecksignal der Drehzahl verrauscht. Würde ich einen n-Kanal Mosfet 
hernehemn, so würe ich permanent die GND verbindung unterbrechen und im 
Prinzip nur meine PWM frequenz messen.

Ich wäre über Tipps sehr dankbar. Ich kann evtl im Laufe des Tages mal 
ein Oszibild vom Drehzahlsignal nachliefern.

MFG
Thomas

Autor: Thomas (Gast)
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Hier noch das Datenblatt vom Tachosignal. Hie sollte das Problem 
ersichtlich werden, dass ich nur ein GND Kabel habe für Motorwicklung 
und Drehzahlsignal.

Autor: runni (Gast)
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Hi,

wie hoch ist denn die Taktfequenz? ich habe bei einer ähnlichen Lösung 
nach dem Mosfet eine Spule mit 1500µH und an Stelle der 2* 1000µ 1*220µF

Gruß, R.N.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Thomas (Gast)

>Ich will mit einem Mega168 die Drehzahl eines Papst Lüfters vorgeben.
>Dazu wird die Drehzahl gemessen, ein Ist-Wert vorgegeben und das PWM
>dementsprechend nachgeregelt. Die Schaltung vom Leistungsteil habe ich
>im Anhang.

Mal abgesehen davon, dass er Schalplan ein wenig unübersichtlich ist.

- Die meisten Lüfter vertragen keine PWM, weil sie elektrisch kommuiert 
werden. Hier braucht man eine klassische analoge Steuerung. Kann man so 
machen

http://www.mikrocontroller.net/articles/Pulsweiten...

- deine messung des tachosignals ist viel zu kompliziert. Einfach einen 
10K Pull-Up dran und direkt an deinen AVR.

>ich das Problem, dass ich im PWM Betrieb immer das Problem das mir das
>Rechtecksignal der Drehzahl verrauscht. Würde ich einen n-Kanal Mosfet

Das verrauscht nicht, du bringst den armen Motor und die Elektronik da 
drauf vollkommen aus dem Takt. Speise mal mit einer konstanten Spannung 
und staune.

>hernehemn, so würe ich permanent die GND verbindung unterbrechen und im
>Prinzip nur meine PWM frequenz messen.

GND darfst du so oser so nicht unterbrechen, dann hat die Elektronis 
keinen Saft mehr. Und mit dem Tachosignal ist es auch Essig, das ist 
nämlich Open Collector.

Ausgangsstufen Logik-ICs

MfG
Falk

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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Falk hat (wie so oft) Recht, hier muss eine Analoge Steuerung her.
Ich weis nur nicht, ob ich den Motorstrom oder die Motorspannung regeln 
würde.
Beides sollte ja theoretisch möglich sein, oder?

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Ich weis nur nicht, ob ich den Motorstrom oder die Motorspannung regeln
>würde.
>Beides sollte ja theoretisch möglich sein, oder?

Aber nicht bei den
>Papst Lüfters.

Solche (elektronisch kommutierten) Motoren sind so konstruiert, dass 
dieser an konstanter Spannung betrieben werden und eine (einigermaßen) 
konstante Drehzahl haben. Eine Drehzahlregelung ist nicht vorgesehen, 
zumindest keine externe.

Du müsstest die gesamte Kommutierungselektronik durch eine geignete 
ersetzen.

Autor: Alex Bürgel (Firma: Ucore Fotografie www.ucore.de) (alex22) Benutzerseite
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Oh, O.K. ich war mir dessen nicht bewusst, dass es sich um einen 
elektronisch kommutierten Motor handelt.
Wie sieht es denn allgemein bei kleinen DC Motoren wie in "normalen" 
Lüftern aus: Strom- oder Spannungsreglung?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Alex Bürgel (alex22)

>Lüftern aus: Strom- oder Spannungsreglung?

Spannungsreglung reicht meistens.

MfG
Falk

Autor: nop(); (Gast)
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Mach aus der PWM eine DC, dann ist gut.

Autor: Thomas (Gast)
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Ich habe im Zwischenkreis einen 1000uF Kondensator, der mir abhängig vom 
PWM eine analoge Spannung (5...13,8V) liefert. Der BLDC kommt damit gut 
zurecht.
Es geht mir nur darum, die Drehzahl sauber zu messen.
Der 10k Pullup ist beschalten und generel funktioniert alles. Beim 
Drehzahl-Rechtecksignal kommen allerdings immer unerwünschte Peaks mit 
rein und das kann ich mir nicht erklären.

Autor: Dennis (Gast)
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1. Um ein Tachosignal von sich geben zu können, braucht der Lüfter 
Gleichspannung.
2. Deine Idee V+ -> MosFET -> Kondensator -> GND ist eine ganz schlechte 
Idee.  Einerseits weil der Wirkungsgrad scheisse ist (ohne Spule ist das 
noch viel schlimmer als eine Linearregelung, weil Ieff durch den MosFET 
wegen den Peaks deutlich über dem Durchschnittsstrom liegt) und 
andererseits weil die Stromstöße Störungen verursachen.

"Der BLDC kommt damit gut zurecht."
Eben nicht, er kann so kein Tachosignal ausspucken.

Gruß,
Dennis

Autor: Thilo M. (Gast)
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Ich stand vor dem gleichen Problem, habe dann eine vierquadranten- 
(schwarzweiß) Scheibe draufgepappt und einen optischen Reflexkoppler 
drangebaut. Bei PWM-Ansteuerung kannst du das Tachosignal (wie oben 
geschrieben) vergessen.

Autor: Thomas O. (kosmos)
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Die PWM-Frequenz sollte halt nicht zu niedrig sein und dann reicht ein 
kleines LC Netzwerk dahinter und der BLDC Motor hat keinerlei Probleme. 
Ich wollte mal um die Drehzahl zu reduzieren 2 solcher Lüftermotoren 
hintereinander schalten damit liefen Sie aber nicht an weil sie sich 
ständig gegenseitig den Strom unterbrachen.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Thilo M. wrote:
> Ich stand vor dem gleichen Problem, habe dann eine vierquadranten-
> (schwarzweiß) Scheibe draufgepappt und einen optischen Reflexkoppler
> drangebaut. Bei PWM-Ansteuerung kannst du das Tachosignal (wie oben
> geschrieben) vergessen.

Soweit ich weiß wird das Tachosignal über einen open-collector auf Masse 
gelegt.

Wenn man also einen P-Channel/PNP Transistor zum ein/ausschalten des 
Lüfters verwendet (und dahinter natürlich noch eine RC Kombination 
schaltet), dann sollte das Tachosignal nach wie vor brauchbar sein.

Autor: Thilo M. (Gast)
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Das habe ich natürlich nicht gemacht.
Warum dann nicht gleich die PWM mit RC-Kombination in 'Gleichspannung' 
umformen und damit einen Leistungstransistur ansteuern? dann habe ich 
wenigstens eine glatte Gleichspannung ohne Peaks vom PWM drauf?

Autor: Wolfgang-G (Gast)
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Vielleicht eine dumme Frage: Warum willst Du die Drehzahl regeln? Oder 
willst Du, wie zumeist üblich, mit dem Lüfter ein Bauteil auf einer 
bestimmten Temperatur halten?
MfG
Wolfgang

Autor: Rudolph R. (rudolph)
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Das hier läuft bei mir im PC jetzt etwa 1 1/2 Jahre.

Das ist ein BTS462 High-Side Schalter.
Der "In" Pin hängt direkt an einem Port eines ATMega16.

Pin3 des Lüfter-Steckers ist das Tacho-Signal und das hängt dann 
ebenfalls direkt auf einem Port-Pin des gleichen ATMega16.

Da ich zwei Lüfter dran habe, wird die Drehzahl durch zyklisches Pollen 
der Tacho-Signale ermittelt.
Ansonsten könnte man vielleicht Cap-Com verwenden.
Aber bei 2 Impulsen pro Umdrehung kann man das ja fast noch mitzählen. 
;-)
Und für den Drehimpulsgeber zur Menue-Steuerung lese ich den Port 
sowieso zyklisch ein.

Die PWM für die beiden Lüfter erzeuge ich in Software über den Timer0 
Interrupt und deren Frequenz beträgt etwa 39 Hz.
Ja, 39 Hz und nicht 39 kHz.

Über R20 und D1 liegen am Lüfter immer mindestens 4,xV an, dadurch ist 
das Tacho-Signal erheblich sauberer, als wie wenn man komplett 
wegschaltet.
Und ein Standard 80 mm PC-Lüfter ist dann auch nicht mehr zu hören.

Nur meine Regler-Funktion ist wohl Grütze, ist ja soweit alles stabil, 
braucht dafür aber schon ganz schön lange.
Naja, Lüfter sind auch verflucht träge Biester und reagieren auch je 
nach Typ unterschiedlich.
Da ich aber irgendwelche PC-Lüfter benutzen können wollte, habe ich 
irgendwann einfach mal das Fummeln an der Software eingestellt, dauert 
das halt ein paar Sekunden.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Rudolph R. (rudolph)

>Das ist ein BTS462 High-Side Schalter.

>Nur meine Regler-Funktion ist wohl Grütze, ist ja soweit alles stabil,
>braucht dafür aber schon ganz schön lange.

Nöö, deine Ansteuerung ist Sülze. Deine tolle PWM ist ne arge 
Vergewaltigung des Treibers und des Motors und dürfte "nette" 
Stromspitzen erzeugen. Und das alles nur, um 200mW Verlustleistung einer 
linearen Endstufe einzusparen. Ohje.

MfG
Falk

Autor: Rudolph R. (rudolph)
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Bei 39 Hertz wird garnichts "vergewaltigt", der 3A High-Side Switch 
sowieso nicht.
Mal einen Blick in das Datenblatt geworfen, was das Teil macht?

Und bei den paar mA die ein PC-Lüfter braucht, gibt es auch keine bösen 
Stromspitzen.
Nicht zu vergessen die Kondensatoren.

Und ja, das ist ein Fehler im Layout, die eine Bahn ist etwas dünn.
Oder die anderen sind erheblich breiter als notwendig...

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Rudolph R. (rudolph)

>Bei 39 Hertz wird garnichts "vergewaltigt", der 3A High-Side Switch
>sowieso nicht.
>Mal einen Blick in das Datenblatt geworfen, was das Teil macht?

KDF?

Wenn man einen 10uF Kondensator immer wieder pulsartig auflädt, dann IST 
das Vergewaltigung, 3A hin oder her. Sinnlos obendrein. Der tolle 
Kondensator kann einen Strom von ca. 100mA (die meisten Lüfter) gerade 
mal 0,5ms halten, danach ist die Spannnung um 5V gefallen. Sehr sinnvoll 
bei 25ms Periodendauer der PWM. Danach wird er wieder im Turbomodus 
aufgeladen, was der Treiber hergibt. Das sind kurzzeitig bis zu 120A! 
(0,1 Ohm an 12V). PWM funktionier nur dann sinnvoll, wenn die Last 
ohmsch oder induktiv ist (mit Freilaufdiode). Es hat schon seinen Grund, 
warum Schaltnetzteile eine Spule brauchen.

>Und bei den paar mA die ein PC-Lüfter braucht, gibt es auch keine bösen
>Stromspitzen.
>Nicht zu vergessen die Kondensatoren.

Wenn das mal kein Irrtum ist. Siehe oben.

>Und ja, das ist ein Fehler im Layout, die eine Bahn ist etwas dünn.
>Oder die anderen sind erheblich breiter als notwendig...

Das Konzept taugt schon nichts, da ist das Layout Nebensache.
Tut mit leid, ist aber so.

MfG
Falk

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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Was heißt KDF?

Autor: Rudolph R. (rudolph)
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Irgendwas muss ich dann wohl falsch gemacht haben da mein PC nicht vor 1 
1/2 Jahren abgebrannt ist...

Ist mir eigentlich Schnurz, hier funktionierts und Du hast Recht.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Matthias L. (lippy)

>Was heißt KDF?

http://de.wikipedia.org/wiki/Kraft_durch_Freude

Und NEIN, das war nicht politisch gemeint, sondern ein sarkastischer 
Insidergag. Nach dem Motto: dicke Muckis, wenig Hirn.

@ Rudolph R. (rudolph)

>Irgendwas muss ich dann wohl falsch gemacht haben da mein PC nicht vor 1
>1/2 Jahren abgebrannt ist...

Davon redet kein Mensch. Ausserdem will ja dein 500W netzteil was zu tun 
haben.

>Ist mir eigentlich Schnurz, hier funktionierts und Du hast Recht.

Jaja.

MfG
Falk

Autor: He Ro (Gast)
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> Wie sieht es denn allgemein bei kleinen DC Motoren wie in "normalen"
> Lüftern aus: Strom- oder Spannungsreglung?

"Normale" Lüfter (also alles, was man im PC-Bereich und drumherum so 
kauft, auch die SunOns von Angelika) haben heutzutage elektronisch 
kommutierte Motoren. Ob die sich per PWM steuern lassen oder nicht, ist 
Glückssache - es kann mal funktionieren, muss aber nicht. Ich habe das 
mit etwa 20 Lüftern probiert - manche mochten die 32kHz-PWM, manche 
nicht.

MfG, Heiko

Autor: Thomas O. (kosmos)
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und wenn man ne kleine Spule dahinterhängt bekommt der Lüfter von der 
PWM garnichts mehr mit, bei 32 Khz muss die nicht mal sehr groß sein, da 
wird  auch schon ein Elko ausreichend sein und von den Pulsen wird 
nichts mehr übrig bleiben.

Autor: heini (Gast)
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es gibt bei atmel oder ti oder so auch eine AN zum thema lüfter häcken 
und drehzahlregeln.
dabei werden die hallschalter nur als sensor benutzt, der controller 
übernimmt  dann die kommutierung.

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