Hallo,
in einen ONKYO AV Receiver TX-NR737 soll über einer Platine (HMDI Board)
eine Lüftersteuerung installiert werden.
1) Das Schaltnetzteil für die Erzeugung von 12V aus 220V wird fertig für
wenige Euro gekauft.
2) Als Lüfter wird ein ein Arctic Silent F12 Lüfter für 12 V DC gewählt.
3) Die Schaltung wird mit U(V_in_1) = 12V betrieben und besteht aus
einem Temperatursensor (KTY-11) in Spannungsteilerschaltung. An dem
Spannungsteiler liegen die Eingänge eines Operationsverstärkers. Sobald
der Wert vom Temperatursensor (R_1) den Wert von Referenzwiderstand
(R_2) mit > 2000 Ohm bei ca. 30° übersteigt, entsteht am Ausgang vom OP
eine linear ansteigende Spannung V(OPV_out) mit dem der Widerstand Q1
durchgeschaltet und leitend wird. Der Lüfter (hier: R6) beginnt von 0 ..
12 V an zu drehen. Fällt der Wert vom Temperatursensor darunter, bleibt
der Lüfter stehen.
4) Die Simulation in PSpice zeigt, über die Veränderung des Wertes vom
Heißleiter R_1 (0.8 .. 4.0 KOhm) die konstante Eingangsspannung (grün)
12 V, die ansteigende Ausgangsspannung am OPV (gelb) und die ansteigende
Spannung am Lüfter (rot).
Nachteil der Schaltung ist, dass der Lüfter, der erst bei ca. 8 V
anfängt zu drehen, vor dem Einschalten infolge des linearen
Spannungsanstieges von 0 .. 12 V anfängt zu surren. Eine Hysterese
fehlt.
Frage an die Experten unter Euch:
Kann die Schaltung mit einfachen Mitteln (ZDiode, Komparator mit 2. OPV)
so erweitert werden, dass eine für den Lüfter eine MINDESTSPANNUNG
vorgegeben werden kann. D.h. dass sich das lineare Ausgangssignal am
Lüfter nicht linear ansteigend zwischen 0 .. 12 V bewegt, sondern beim
Erreichen einer bestimmten Temperatur sprunghaft auf 8 V ansteigt und
sich linear im Bereich von 8.. 12 V bewegt.
Oder ist ein anderer Weg z.B. mittels PWM und über IC's erforderlich?
Alexander H. schrieb:> Kann die Schaltung mit einfachen Mitteln (ZDiode, Komparator mit 2. OPV)> so erweitert werden, dass eine für den Lüfter eine MINDESTSPANNUNG> vorgegeben werden kann. D.h. dass sich das lineare Ausgangssignal am> Lüfter nicht linear ansteigend zwischen 0 .. 12 V bewegt, sondern beim> Erreichen einer bestimmten Temperatur sprunghaft auf 8 V ansteigt und> sich linear im Bereich von 8.. 12 V bewegt
Ein zweiter OPV kann natürlich die Ausgangsspannung des ersten mit einer
aus der Betriebsspannung geteilten 8.7V vergleichen, und nur wenn drüber
einen NPN Transistor in der Masseleitung des Motors einschalten, und so
eine UND-Verknüpfung herstellen. Aber elegant ist das nicht.
Man kann auch einen PNP in der Collektorstrecke des 2n3904 schalten.
Wenn man R3 grösser macht (4k7) könnte man auch die Basis des 2n3904
herunterzwingen durch den Komparatorausgang, dann sollte der ein LM393
sein, eine Diode in der Leitung haben oder den open collector Ausgang
per nachgeschaltetem Transistor bekommen.
Weiter vorne könnte der OPV die Spannung an Poti_1 mit der Spannung
eines eiteren Spannungsteilers vergleichen, und so lange die zu niedrig
ist, hält der Ausgang des OPV (wieder über eine Diode) die Spannung an
R1 hoch.
Die kleinste Ausgangsspannung bestimmt der Spannungsteiler R9, R3.
Ist der 2N3904 nicht zu schwach, um einen Lüfter zu versorgen oder hat
der Lüfter einen Steuereingang?
Alexander H. schrieb:> 2) Als Lüfter wird ein ein Arctic Silent F12 Lüfter für 12 V DC gewählt.
Der hat doch einen 3 pol Anschluss, kann also ein Tachosignal
zurückliefern.
Über einen NE555 als Monoflop und einem nachgeschalteten RC Glied könnte
man damit ein analoges Tachosignal erzeugen und damit eine echte
Drehzahlregelung ermöglichen.
Oder einfacher mit einem kleinen µC.
Die Lösung mit dem µC dürfte noch einfacher werden wenn man einen
4-poligen Lüfter auswählt.
MaWin schrieb:> Ein zweiter OPV kann natürlich die Ausgangsspannung des ersten mit einer> aus der Betriebsspannung geteilten 8.7V vergleichen, und nur wenn drüber> einen NPN Transistor in der Masseleitung des Motors einschalten, und so> eine UND-Verknüpfung herstellen. Aber elegant ist das nicht.> Man kann auch einen PNP in der Collektorstrecke des 2n3904 schalten.> Wenn man R3 grösser macht (4k7) könnte man auch die Basis des 2n3904> herunterzwingen durch den Komparatorausgang, dann sollte der ein LM393> sein, eine Diode in der Leitung haben oder den open collector Ausgang> per nachgeschaltetem Transistor bekommen.> Weiter vorne könnte der OPV die Spannung an Poti_1 mit der Spannung> eines eiteren Spannungsteilers vergleichen, und so lange die zu niedrig> ist, hält der Ausgang des OPV (wieder über eine Diode) die Spannung an> R1 hoch.
Danke, klingt nach einer Möglichkeit. Nutze einen IC mit 4 OPs, von
denen ein weiterer als Komparator genutzt werden könnte.
Also ich mach sowas ja mit zwei Transistoren.
Hat sich in meinem Korad bewaehrt. Ueber den Widerstand kannst du
eine minimale Drehzahl vorgeben.
Natuerlich koennte man das auch mit einem Mikrocontroller und einem 4pol
Luefter machen. Dann koennte man die Drehzahl auslesen, genauestens
regeln, mit Pieper wenn der Luefter versagt usw...
Olaf
Hallo Peda,
danke für den Hinweis bezüglich der Dimensionierung des Transistors
2n3904. In der Praxis werde ich zur Steuerung des Lüfters einen
Leistungstransistor vom Typ BD135 o.ä. verwenden.
Udo S. schrieb:> Alexander H. schrieb:>> 2) Als Lüfter wird ein ein Arctic Silent F12 Lüfter für 12 V DC gewählt.>> Der hat doch einen 3 pol Anschluss, kann also ein Tachosignal> zurückliefern.> Über einen NE555 als Monoflop und einem nachgeschalteten RC Glied könnte> man damit ein analoges Tachosignal erzeugen und damit eine echte> Drehzahlregelung ermöglichen.> Oder einfacher mit einem kleinen µC.> Die Lösung mit dem µC dürfte noch einfacher werden wenn man einen> 4-poligen Lüfter auswählt.
Hallo Udo, die Lösung mit dem Mikrocontroller klingt spannend und würde
neben der Einschaltspannung in Abhängigkeit vom Temperatursensor, noch
weitere Funktionen wie z.B. Einrichtung einer Hysterese, Überwachung der
Drehzahl durch Abgriff des Tachsignals sowie Nachlaufeigenschaften des
Lüfters etc. ermöglichen.
Olaf schrieb:> Also ich mach sowas ja mit zwei Transistoren.>> Hat sich in meinem Korad bewaehrt. Ueber den Widerstand kannst du> eine minimale Drehzahl vorgeben.>> Natuerlich koennte man das auch mit einem Mikrocontroller und einem 4pol> Luefter machen. Dann koennte man die Drehzahl auslesen, genauestens> regeln, mit Pieper wenn der Luefter versagt usw...>> Olaf
Hallo Olaf,
danke für Deinen Beitrag und die zur Verfügung gestellte Schaltung.
Werde diese heute in PSpice und anschließend auf dem Breadboard testen.
Evtl lässt sich das Problem ja doch noch mit analoger Schaltungstechnik
lösen ... Werde berichten ;-)
Alexander H. schrieb:> Evtl lässt sich das Problem ja doch noch mit analoger Schaltungstechnik> lösen
Das Problem mit reiner Steuerung (also z.B. ohne Auslesen eines
Tachosignals) ist dass du deine Schaltung für einen neuen Lüfter
auslegst, so dass der anläuft. Egal ob jetzt analog oder auch digital
gesteuert erkaufst du damit mehrere Probleme/Nachteile:
1. Um sicher das Losbrechmoment des Lüfters zu haben musst du die
Spannung so hoch wählen, dass er dann schon relativ schnell läuft. Wie
sehr und ob das störend ist kommt auf deine Umstände und den Lüfter an
2. Die gewählten Bauteilparamter bzw. ein Abgleich gilt immer nur für
den einen Lüfter
3. Ein Lüfter altert, das Lager schlägt aus, er verdreckt, Öl verharzt,
... Das heisst neu läuft der Lüfter im niedrigsten Bereich noch an, wenn
er mal ein Jahr alt ist evt. nicht mehr.
Eine Regelung hat diese Probleme nicht mehr und kann zusätzlich einen
blockierten Lüfter erkennen, ist aber halt auch aufwändiger.
Alexander H. schrieb:> danke für Deinen Beitrag und die zur Verfügung gestellte Schaltung.> Werde diese heute in PSpice und anschließend auf dem Breadboard testen.
Transistorschaltungen sehen nur auf dem Papier schön aus. In der Praxis
hat man aber große Abhängigkeiten von den Transistorparametern,
Versorgungsspannung und Temperatur der Schaltung.
OPVs nimmt man deshalb nicht ohne Grund. Die Eigenschaften werden allein
durch die äußere Beschaltung festgelegt und ein Kostenfaktor sind sie
schon lange nicht mehr.
Ungünstig ist hier das der Lüfter erst "sicher" bei ~8V startet,
da dann nur noch ein recht kleines nutzbares Drehzahlband
(welches auch noch "sehr hoch" beginnt, man diesen recht leisen Lüfter
gar nicht in seiner eigentlichen Domäne, der niedrigen Drehzahlen nutzen
könnte) übrig bleibt.
Es sollte eine kleine Änderung in die Schaltung eingefügt werden,
welche einen gesicherten Anlauf bei z.B. schon "ab" 3.5 - 4 V
(das macht der Lüfter höchstwahrscheinlich gerne mit, muss man vorher
austesten) Regelbeginn ermöglicht.
Dazu muss nur kurzzeitig für z.B. 0.5-1 Sekunde, eine erhöhte Spannung
(durchaus auch fast die max Betriebsspannung der Schaltung) für den
Startmoment anliegen.
Olaf schrieb:>> Werde diese heute in PSpice und anschließend auf dem Breadboard testen.>> Interessant. Erzaehl mal wie du da den Luefter modelierst. :)>> Olaf
Hallo Olaf,
ich behelfe mir in PSpice mit einer nicht so spannenden Lösung und
verwende einen Widerstand (Siehe Schaltung Widerstand R6).
Udo S. schrieb:> Alexander H. schrieb:>> Evtl lässt sich das Problem ja doch noch mit analoger Schaltungstechnik>> lösen>> Das Problem mit reiner Steuerung (also z.B. ohne Auslesen eines> Tachosignals) ist dass du deine Schaltung für einen neuen Lüfter> auslegst, so dass der anläuft. Egal ob jetzt analog oder auch digital> gesteuert erkaufst du damit mehrere Probleme/Nachteile:> 1. Um sicher das Losbrechmoment des Lüfters zu haben musst du die> Spannung so hoch wählen, dass er dann schon relativ schnell läuft. Wie> sehr und ob das störend ist kommt auf deine Umstände und den Lüfter an> 2. Die gewählten Bauteilparamter bzw. ein Abgleich gilt immer nur für> den einen Lüfter> 3. Ein Lüfter altert, das Lager schlägt aus, er verdreckt, Öl verharzt,> ... Das heisst neu läuft der Lüfter im niedrigsten Bereich noch an, wenn> er mal ein Jahr alt ist evt. nicht mehr.>> Eine Regelung hat diese Probleme nicht mehr und kann zusätzlich einen> blockierten Lüfter erkennen, ist aber halt auch aufwändiger.
Hallo Udo,
das sind eine Menge nachvollziehbarer Argumente die gegen eine analoge
Schaltung und für eine Schaltung mit Regelung mittels Mikrocontroller
z.B. ATTinyxx o.ä sprechen.
Peter D. schrieb:> Alexander H. schrieb:>> danke für Deinen Beitrag und die zur Verfügung gestellte Schaltung.>> Werde diese heute in PSpice und anschließend auf dem Breadboard testen.>> Transistorschaltungen sehen nur auf dem Papier schön aus. In der Praxis> hat man aber große Abhängigkeiten von den Transistorparametern,> Versorgungsspannung und Temperatur der Schaltung.>> OPVs nimmt man deshalb nicht ohne Grund. Die Eigenschaften werden allein> durch die äußere Beschaltung festgelegt und ein Kostenfaktor sind sie> schon lange nicht mehr.
Hallo Peter,
gehe ich voll mit! Ich nutze PSpice gern in einer frühen Phase der
Schaltungsentwicklung, um die gedachte Funktionsweise der Schaltung ohne
Bauteile zu überprüfen.
Klaus R. schrieb:> Ungünstig ist hier das der Lüfter erst "sicher" bei ~8V startet,> da dann nur noch ein recht kleines nutzbares Drehzahlband> (welches auch noch "sehr hoch" beginnt, man diesen recht leisen Lüfter> gar nicht in seiner eigentlichen Domäne, der niedrigen Drehzahlen nutzen> könnte) übrig bleibt.>> Es sollte eine kleine Änderung in die Schaltung eingefügt werden,> welche einen gesicherten Anlauf bei z.B. schon "ab" 3.5 - 4 V> (das macht der Lüfter höchstwahrscheinlich gerne mit, muss man vorher> austesten) Regelbeginn ermöglicht.> Dazu muss nur kurzzeitig für z.B. 0.5-1 Sekunde, eine erhöhte Spannung> (durchaus auch fast die max Betriebsspannung der Schaltung) für den> Startmoment anliegen.
Hallo Klaus,
stimmt, der Regelbereich ist mit 4 Volt wirklich schmal bemessen. Das
Anlaufen ließe sich vermutlich mit einem Kondensator realisieren -
angesichts der Fülle an sinnvollen Funktionen (Hysterese,
Anlaufspannung, Drehzalkontrolle, Regelung in Folge
Alterungserscheinungen) tendiere ich bei der Umsetzung zu einem
programmierbaren Mikrocontroller.
Alexander H. schrieb:
...
> Das Anlaufen ließe sich vermutlich mit einem Kondensator realisieren...
Genau so meinte ich das.
Z.B. auf den Eingang eines OP (der bei dir in einer analogen Schaltung
mit einem KTY... wahrscheinlich sowieso zum Einsatz käme) wirkend,
reicht dazu ein sehr kleiner C
Alexander H. schrieb:> in einen ONKYO AV Receiver TX-NR737 soll über einer Platine (HMDI Board)> eine Lüftersteuerung installiert werden.>> 1) Das Schaltnetzteil für die Erzeugung von 12V aus 220V wird fertig für> wenige Euro gekauft.
Das würde ich als erstes testen. Ein Schaltnetzteil kann bei schlechter
HF Abschirmung deinen Receiver eventuell stören.
> 2) Als Lüfter wird ein ein Arctic Silent F12 Lüfter für 12 V DC gewählt.>> Kann die Schaltung mit einfachen Mitteln (ZDiode, Komparator mit 2. OPV)> so erweitert werden, dass eine für den Lüfter eine MINDESTSPANNUNG> vorgegeben werden kann. D.h. dass sich das lineare Ausgangssignal am> Lüfter nicht linear ansteigend zwischen 0 .. 12 V bewegt, sondern beim> Erreichen einer bestimmten Temperatur sprunghaft auf 8 V ansteigt und> sich linear im Bereich von 8.. 12 V bewegt.>> Oder ist ein anderer Weg z.B. mittels PWM und über IC's erforderlich?
Ich mache mal einen komplett anderen Vorschlag. Du kaufst einen Arctic
F8 TC (kostet etwa 1,50 Euro mehr als der normale F8) und überlässt dem
Lüfter die temperaturgesteuerte Drehzahlregelung. Damit entfällt das
Anlaufproblem.
https://www.reichelt.de/arctic-gehaeuseluefter-f8-tc-80-mm-ac-fan-f8tc-p131300.html
Da der Lüfter aber immer mit der Minimaldrehzahl läuft, und dich das
vielleicht stört, kannst du noch eine einfache Komparatorschaltung
aufbauen, die unter 30 Grad die Versorgung des Lüfters abschaltet.
Olaf schrieb:> Also ich mach sowas ja mit zwei Transistoren.>> Hat sich in meinem Korad bewaehrt. Ueber den Widerstand kannst du> eine minimale Drehzahl vorgeben.>> Natuerlich koennte man das auch mit einem Mikrocontroller und einem 4pol> Luefter machen. Dann koennte man die Drehzahl auslesen, genauestens> regeln, mit Pieper wenn der Luefter versagt usw...>> Olaf
Hallo Olaf,
bin heute dazu gekommen Deine vorgeschlagene Schaltung unter PSpice zu
testen und habe diese bezüglich der Werte noch etwas parametriert
("Schaltplan_Luefterspannung_mit_Offset").
Die Spannungen am Lüfter sowie in der Schaltung sind in Abhängigkeit vom
Widerstandsverlauf des NTC abgebildet ("Spannung am Lüfter (FAN) über
NTC Widerstand"). Dabei wird im oberen Diagramm die Betriebsspannung des
Lüfters / FAN (grüne) dargestellt. Im unteren Diagramm sind die
Spannungen am Eingang (Betriebsspannung) (grün), die Spannungen über den
Transistoren Q1 (violett) und Q2 (rot), sowie am Spannungsteiler
zwischen NTC (R99/R6) und R4 (Poti) dargestellt.
1) Die Schaltung wurde in PSpice so parametriert, dass ab 20KOhm (25°C)
der Lüfter eingeschaltet wird (Siehe oberes Diagramm; grüne Kurve).
2) Bei ca. 15KOhm (50°C) würde der Lüfter mit 12V unter voller Drehzahl
laufen (Siehe oberes Diagramm; grüne Kurve).
3) Ein Offset (hier: 6 V) für die Spannung am Lüfter / FAN wurde mit dem
Widerstand R7 (1000 Ohm) eingestellt (Siehe oberes Diagramm; grüne
Kurve; für R > 20K).
Anmerkung:
----------
Die 6 Volt wurden gewählt, weil davon ausgegangen wurde, dass der Lüfter
erst ab 8 Volt anspringt. In der Praxis müsste der Wert auf den Lüfter
abgestimmt werden und unmittelbar unterhalb der Spannung des
Losbrechmoments liegen.
Eigenes Fazit: die Schaltung bietet eine gute Möglichkeit für eine
Lüftersteuerung mit analogen Bauteilen.
Hallo Klammer
Klammer schrieb:>> 1) Das Schaltnetzteil für die Erzeugung von 12V aus 220V wird fertig für>> wenige Euro gekauft.>> Das würde ich als erstes testen. Ein Schaltnetzteil kann bei schlechter> HF Abschirmung deinen Receiver eventuell stören.
Ok, darauf werde ich achten.
>> Oder ist ein anderer Weg z.B. mittels PWM und über IC's erforderlich?>> Ich mache mal einen komplett anderen Vorschlag. Du kaufst einen Arctic> F8 TC (kostet etwa 1,50 Euro mehr als der normale F8) und überlässt dem> Lüfter die temperaturgesteuerte Drehzahlregelung. Damit entfällt das> Anlaufproblem.>> https://www.reichelt.de/arctic-gehaeuseluefter-f8-tc-80-mm-ac-fan-f8tc-p131300.html
Die Idee gefällt mir mit am besten ...
Hintergrund: habe mit einem Arduino Uno und den ADC Eingängen das
Einlesen der analogen Sensoren (Temperatur) getestet. Das Einlesen
funktioniert wunderbar und die Software bietet alle Möglichkeiten für
eine Regelung. Nachteil: es ist beim Arduino Uno KEIN Digital-Analog
Konverter mit integriert. D.h. eine lineare Steuerung der Ausgänge (z.B.
Transistor für Drehzahl des Lüfter) ist nicht ohne weiteres Zubehör
(DAC, Widerstandsnetzwerk, RC-Glied mit OP) möglich.
Mit dem Arctic "TC" wäre die Regelung mit dabei und auf andere
Hardwarekomponenten für einen DAC könnte vollständig verzichtet werden.
Danke für den Tip! :-) Ich werde berichten ...
> Da der Lüfter aber immer mit der Minimaldrehzahl läuft, und dich das> vielleicht stört, kannst du noch eine einfache Komparatorschaltung> aufbauen, die unter 30 Grad die Versorgung des Lüfters abschaltet.
Ok, klingt nach einer sinnvollen Idee ..
Klammer schrieb:> Ich mache mal einen komplett anderen Vorschlag. Du kaufst einen Arctic> F8 TC (kostet etwa 1,50 Euro mehr als der normale F8) und überlässt dem> Lüfter die temperaturgesteuerte Drehzahlregelung. Damit entfällt das> Anlaufproblem.>> https://www.reichelt.de/arctic-gehaeuseluefter-f8-tc-80-mm-ac-fan-f8tc-p131300.html
Den Vorschlag von Klammer habe ich umgesetzt. Mit zwei ARTIC Lüftern vom
Typ F12 TC Temperature Controlled und einem Schaltnetzteil (220V/12V)
habe ich eine einfache Schaltung zusammengestellt und diese in den ONKYO
AV Receiver eingebaut. Die Arctic Lüfter sind kaum hörbar, regeln sich
automatisch und liefern ausreichend Luftstrom, um die Abwärme aus dem
Gehäuse zu transportieren.
Habe den Einbau dokumentiert und für alle Interessierten einen Video -
Link (Englisch) in Form einer Anleitung bereitgestellt:
https://youtu.be/09daUMpuCY0
Schön, dass du deinen Receiver kühlen möchtest. Ich dachte schon ich bin
der Einzige, der das so macht :)
Für mein LNG habe ich eine Lüftersteuerung aus Youtube verbaut, die
tadellos läuft. Ich verlinke sie dir mal. Schaltplan ist im Video.
Spannungsbereich für deine Bedürfnisse anpassen sollte kein Problem
sein.
https://www.youtube.com/watch?v=YZBdO9iFby4
Auch ich möchte einen Verstärker mit einen Lüfter versehen. Im Gegensatz
zu Alexander, möchte ich, dass der Lüfter geräuschlos mit einer
Mindestdrehzahl für ein wenig Zirkulation sorgt.
An den bekannten Schaltungen hat mich gestört, dass der Lüfter sobald es
wärmer als 25˚C wird der Lüfter “hochfährt“. Ich habe nun zum NTC einen
Widerstand Reihe eingefügt mit dem man mittels NTC Widerstandstabelle
recht gut die Temperatur festlegen kann, ab welcher der Lüfter die
Drehzahl erhöhen soll.
Mein Lüfter betreibe ich bewusst mit 15V (Imax=22mA) damit er etwas mehr
leistet. Bei 8,5 Volt ist der Lüfter nicht zu hören.
Ich bin ein Freund von einfachen Lösungen.
"Ich bin ein Freund von einfachen Lösungen."
Dann könnte dir meine Idee gefallen: Einen Elko 22 µF von Kollektor nach
Basis Q1, also parallel zu 2k2-Widerstand, der im Einschaltmoment mit
einem Schubs die Trägheit des Lüfters überwindet, dessen Drehzahl danach
auf die gewünschte absinkt. Aufbauen, ausprobieren. Dieses Gespice immer
...
Bei mir läuft der Lüfter sicher bei 8,5V an. Das muss aber auf andere
Lüfter nicht zutreffen. Deine Idee ist gut und einfach, werde ich in
meine Schaltungssammlung aufnehmen.
