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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Suche Pumpe per AVR steuerbar (PWM)


Autor: Nico H. (gecko2152)
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Hallo,

Da ich bisher noch nichts passendes gefunden habe im WWW wollte ich mal 
hier fragen, ob jemand eine Idee hat.
Und zwar suche ich eine Luftpumpe z.B. aus dem Bereich Aquaristik, die 
mit max. 12 V DC betrieben wird und per PWM Signal gesteuert werden 
kann. Die Menge an Luft ist dabei nicht so entscheiden, sollen nur ein 
paar Liter pro h sein.

Das ganze suche ich für ein kleines Projekt. Luftblasen sollen in ein 
Acrylbehälter voll Wasser geleitet werden und per Drehregler die Menge 
an Luftblasen geändert werden. Sprich Poti an ADC des AVR und PWM Signal 
an die Pumpe. (Gibt bestimmt auch einen einfacheren Weg, aber der AVR 
sollte schon dazwischen sein, da noch nen Display angesteuert wird und 
weiteres)

Falls einer ne Idee hat, bitte mal posten

Autor: Markus H. (cairol)
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Da kannst du so ziemlich jede beliebige Gleichstrom-Pumpe nehmen.
Ob die mit 12 V DC oder x-12V PWM angesteuert wird, ist der erstmal 
egal.
Es gibt keine Motoren wo draufsteht "kann mit PWM angesteuert werden" 
oder so.

Worauf du achten solltest: Du musst den ADC bzw. deinen Spannungsteiler 
so "vorspannen", dass die Pumpe auch bei niedrigster Poti-Einstellung 
sicher anläuft.
Wenn sie nämlich steht trotz anliegender Spannung, zieht sie ne Menge 
Strom, kann überhitzen und durch den hohen Blockierstrom auch deine 
Schaltung in Mitleidenschaft ziehen.
Der Blockierstrom kann je nach Motor das x -fache des normalen 
Betriebsstroms sein...

Autor: Nico H. (gecko2152)
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Hättest du denn da ein konkretes Besipiel welche pumpe man da nehmen 
kann, weil ich bisher immer nur Pumpen gefunden habe die mit 220-230 V 
AC laufen. Und ganz wichtig ist halt das sie für Luft geeignet sein muß.

Autor: Markus H. (cairol)
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Also ich weiß, das es Strömungspumpen mit 12V DC gibt (Tunze z.B.).
12V haben die deshalb, weil die dafür vorgesehen sind, geregelt zu 
werden.
Eventuell habend die auch Luft-"Blubber"-Pumpen. Aber billig sind die 
dort sicher nicht.

Da kann ich dir jetzt nicht direkt weiterhelfen. Müsstest mal vielleicht 
in nem Aqaristik-Forum fragen, ob man dir was empfehlen kann.

Autor: Thilo M. (Gast)
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Du kannst auch eine 220V~ Pumpe benutzen.
Dazu einfach ein nullspannungsschaltendes Solid-state-relais wie das 
S202S02 (Reichelt, < 4€) verwenden und die PWM-Frequenz entsprechend 
niedrig wählen (3..5 Hz oder so).
So werden Heizungs- und Solarpumpen 'geregelt', nennt sich 
Puls-package-modulation.

Autor: Volker Schulz (volkerschulz)
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Markus H. schrieb:
> Da kannst du so ziemlich jede beliebige Gleichstrom-Pumpe nehmen.
> Ob die mit 12 V DC oder x-12V PWM angesteuert wird, ist der erstmal
> egal.
> Es gibt keine Motoren wo draufsteht "kann mit PWM angesteuert werden"
> oder so.

Nein! Es gibt durchaus Luftpumpen (insbesondere in der Aquaristik), die 
gar keinen Motor haben. Da wird dann meist eine Membran mittels 
Elektromagnet bewegt. Bei den 230V-Dingern vermutlich auf Netzfrequenz, 
bei DC-Pumpen muss irgendwo ein Taktgeber eingebaut sein, der den 
Magneten ein- und ausschaltet. Spaetestens da funzt dann die PWM nicht 
mehr unbedingt...

Volker


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

Autor: Luftpumpe (Gast)
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Die Luftpumpen aus dem Aquaristikbereich kannst nicht regeln, baue mal 
eine auseinander dann siehst du warum. Aber: ich habe vor paar Monaten 
ein Blutdruckmessgerät auseinander gebaut, die Luftpumpe dort war mit 
einem Gleichstrommotor angetrieben, die war auch sehr kompakt....


Johann

Autor: Thilo M. (Gast)
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Alternativ könnte man ein Dreiwegeventil benutzen, das die Luft zum 
Verbraucher oder zurück zur Saugseite leiten kann. Dieses Ventil ist 
dann recht einfach zu regeln/steuern.

Autor: Volker Schulz (volkerschulz)
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Luftpumpe schrieb:
> Die Luftpumpen aus dem Aquaristikbereich kannst nicht regeln, baue mal
> eine auseinander dann siehst du warum.

Doch! Sogar mit einer PWM! Und das fiel mir gerade auf, als ich den 
Wikipedia-Artikel (den ich ironischerweise selbst vorhin gepostet habe) 
durchgelesen habe:

Man nehme eine AC Schwingankerpumpe und versorge sie mit DC im Rechteck. 
50Hz PWM mit 50% Duty Cycle. Zum Drosseln veraendere man aber nicht das 
Tastverhaeltnis sondern die Frequenz nach unten.


> Aber: ich habe vor paar Monaten
> ein Blutdruckmessgerät auseinander gebaut, die Luftpumpe dort war mit
> einem Gleichstrommotor angetrieben, die war auch sehr kompakt....

Das ist natuerlich auch eine gute Idee! Aber schaffen die Dauerbetrieb? 
Wie lange halten die Dinger so? Kleiner als eine Aquariumpumpe sind sie 
jedenfalls...

Volker

Autor: Nico H. (gecko2152)
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Kann mir denn jemand eine günstige Pumpe empfehlen die man regeln kann, 
da das ja anscheinend auch mit 220 V geht.

@Thilo
das hab ich jetzt nich ganz verstanden. Kannst du das nochma bitte 
erklären.

Autor: Billy der Bastler (Gast)
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Wie wäre es denn mit einem KFZ-Kompressor, der läuft mit 12V DC und 
sollte problemlos per PWM regelbar sein:

http://produkt.conrad.de/45973183/kfz-kompressor.htm

Es muss ja nicht unbedingt die Conrad-Ausführung sein, solche 
Mini-Kompressoren für 12 Volt habe ich auch schon anderswo billiger 
gesehen.

Autor: Thilo M. (Gast)
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Nico H. schrieb:
> das hab ich jetzt nich ganz verstanden. Kannst du das nochma bitte
> erklären.

Das nullspannungsschaltende SSR schaltet bei einem Impuls ein, hält sich 
quasi selbst und schaltet erst wieder ab, wenn der Nulldurchgang der 
Sinusschwingung erreicht ist.

Die PWM kann also eine bestimmte Anzahl Halbwellen (positiv und negativ) 
durchlassen (PWM-Signal = high) und eine bestimmte Anzahl sperren 
(PWM-Signal = low). Dadurch wird die effektive Leistung eines 
Verbrauchers gesteuert, das funktioniert natürlich nur mit einer 
bestimmten massenträgheit (Kreiselpumpe). Die Schwingankerpumpe sollte 
das aber auch abkönnen.

Autor: Volker Schulz (volkerschulz)
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Billy der Bastler schrieb:
> Wie wäre es denn mit einem KFZ-Kompressor, der läuft mit 12V DC und
> sollte problemlos per PWM regelbar sein:
> [...]
> Es muss ja nicht unbedingt die Conrad-Ausführung sein, solche
> Mini-Kompressoren für 12 Volt habe ich auch schon anderswo billiger
> gesehen.

Die gibt es in der Tat schon fuer 6 EUR im Netz 
(http://www.mercateo.com/p/445-61000/Miniatur_Hochl...)

Halte ich aber fuer "Overkill". Nun kenne ich Nicos Plaene nicht genau, 
aber fuer mich wuerden die Lautstaerke, der unguenstige Platzbedarf und 
die schlechte Effizienz in keinem Verhaeltnis zu den paar 
Blubber-Blaeschen stehen.

Ganz nebenbei kann ich mir nicht vorstellen, dass diese Kompressoren 
(ebenso wie die Pumpem in Blutdruckmessgeraeten) fuer den Dauerbetrieb 
ausgelegt sind.


Thilo M. schrieb:
> Dadurch wird die effektive Leistung eines
> Verbrauchers gesteuert, das funktioniert natürlich nur mit einer
> bestimmten massenträgheit (Kreiselpumpe).

Kreiselpumpen fuer Gase kenne ich jetzt allerdings nicht... Sind dann 
doch eher Membranpumpen...

> Die Schwingankerpumpe sollte das aber auch abkönnen.

Sehe ich auch so. Die Ansteuerung wie ich sie oben beschrieben habe 
(02.02.2010 20:24) waere vielleicht etwas gleichmaessiger, da man nicht 
auf die 50Hz angewiesen ist. Weiss aber nicht, ob man das anhand der 
Luftblasen wirklich mit blossem Auge sehen kann. Das SSR mit 
Nullspannungsdurchgang koennte vielleicht ein paar Cent einsparen.


Nochmal zu den Vorteilen der Schwingankerpumpen (die Dinger fuer 
Aquarien):
- Sie sind leise.
- Haben einen geringen Platzbedarf.
- Sind reativ Effizient.
- Sie halten um ein Vielfaches laenger als eine motorbetriebene Pumpe.
- Sie sind relativ guenstig.
- Sie sind leicht erhaeltlich.


Volker

Autor: Nico H. (gecko2152)
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Das ja schonmal alles sehr interesant hier.

Also wenn ich mich jetzt für ne normale Aquaristik Membranpumpe 
entscheide. Weil wie Volker schon beschrieben hat sind die Vorteile doch 
erheblich (leise, effizient, günstig usw.) und nen Kompressor halte ich 
jetzt auch nich unbedingt für die optimale Lösung. Kann ich denn jetzt 
in jeden x-beliebigen Aquaristik laden gehen und mir ne pumpe ausm regal 
nehmen? Weil steht ja nich unbedingt drauf das es ne Schwingankerpumpe 
ist, meistens ja nur das es ne Membranpumpe ist.

Und das mit der Ansteurung ist mir auch noch nicht ganz aufgegangen. 
Volker schrieb ja das man die AC Pumpe (220V?) mit einem DC 
Rechtecksignal ansteuern soll. Frequenz 50 Hz und Tastverhältnis 50%. 
Aber welche Spannung brauch dann die Pumpe bzw. wie groß muß sie sein? 
Oder brauch ich jetzt noch das Solid-state-relais von Thilo?

Autor: Volker Schulz (volkerschulz)
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Nico H. schrieb:
> Das ja schonmal alles sehr interesant hier.
>
> [...] Kann ich denn jetzt
> in jeden x-beliebigen Aquaristik laden gehen und mir ne pumpe ausm regal
> nehmen? Weil steht ja nich unbedingt drauf das es ne Schwingankerpumpe
> ist, meistens ja nur das es ne Membranpumpe ist.

Ich weiss zwar nicht warum, aber die Dinger haben ziemlich oft ein 
transparentes Gehaeuse und man kann schon sehen, was darin werkelt. 
Vielleicht weiss auch der Verkaeufer Bescheid, aber in Web-Shops wird 
man heutzutage ja fast besser informiert und billiger wird's meist auch 
noch.


> Und das mit der Ansteurung ist mir auch noch nicht ganz aufgegangen.
> Volker schrieb ja das man die AC Pumpe (220V?) mit einem DC
> Rechtecksignal ansteuern soll. Frequenz 50 Hz und Tastverhältnis 50%.
> Aber welche Spannung brauch dann die Pumpe bzw. wie groß muß sie sein?
> Oder brauch ich jetzt noch das Solid-state-relais von Thilo?

Schoen waere natuerlich eine Pumpe im Niedervolt-Bereich. Bei einer 
230V-Pumpe muesstest Du die Netzspannung gleichrichten und per 
Kondensator glaetten, um eben eine 230V-DC-Spannungsquelle zu erhalten. 
Niedervolt-DC-Spannungsquellen gibt's hingegen ja zu genuege und das 
Basteln wird einfach sicherer. Das Solid-State-Relais brauchst Du bei 
dieser Loesung nicht, nur einen FET zum Schalten der Last.

"Meine" Loesung halte ich im Prinzip fuer billiger und etwas besser im 
Ergebis. Thilos Idee ist aber auf keinen Fall zu verachten, sie ist 
vermutlich etwas einfacher aufzubauen.

Volker

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