Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Arduino 0-10V PWM, EC-Motor


von Max M. (user_1)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hallo zusammen,
ich möchte die Lüfterdrezahl eines DC-Lüfters über einen Arduino steuern 
(Anschlussbild im Anhang).
Im Netz habe ich folgende Lösungsmöglichkeit gefunden:

http://dev.emcelettronica.com/how-to-use-pwm-to-generate-analog-or-analogue-voltage-digital-circuits-part-2

Die von mir angepasste Schaltung ist auch im Anhang zu sehen.
Dabei bin ich von einer PWM Frequenz von 480Hz ausgegangen.

Da ich in der Elektrotechnik nicht so firm bin,  bin ich mir allerdings 
unsicher, ob meine Schaltung wirklich funktioniert, bzw. die Berechnung 
passen…
Zudem bin ich mir nicht in klarem, welchen Transistor ich genau 
verwenden soll.
Könnt Ihr mit bitte helfen?

Schöne Grüße
Max

: Bearbeitet durch User
von Carsten R. (kaffeetante)


Lesenswert?

Was für ein Lüfter?

Die Schaltung würde zu einem Lüfter mit 3 Pins passen mit:

Pin 1: GND
Pin 2: analoger Steuereingang
Pin 3: Versorgungsspannung

Trifft das zu?

Der Tiefpass hat eine sehr niedrige Grenzfrequenz, was aber ok ist wenn 
man nur langsam regeln will.

: Bearbeitet durch User
von Max M. (user_1)


Lesenswert?

Vielen Dank für die schnelle Antwort.

Der Lüfter ist von ebmpapst (Typ: K3G133-RA01-03).
Das Anschlussbild hatte ich bereits mit gepostet.

Die Regelgeschwindigkeit ist nicht das Problem, da die Anwendung nicht 
zeitkritisch ist.

Kann ich für den Transistor irgendeinen npn-Transistor verwenden, wenn 
er die Leistung und die Spannung ab kann?

Der Widerstand direkt am Ausgang des Arduinos sollte auch passen.?

Gruß
Max

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Max Muster schrieb:
> Der Lüfter ist von ebmpapst (Typ: K3G133-RA01-03).
> Das Anschlussbild hatte ich bereits mit gepostet.

Das ist eine Schemazeichnung die nicht ganz das ergäbe, was die 
Beschreibung dann behauptet.

Der Lüfter lässt sich direkt mit PWM betreiben, er enthält die 
notwendige Filterung schon. Also tut es:

             +--- Lüfter Pin 3
             |
            10k
             |
             +--- Lüfter Pin 2
             |
uC-PWM--1k--|< BC547
             |E
GND ---------+--- Lüfter Pin 1

ABER: Die Schaltung lässt (wie deine Schaltung auch) den Lüfter voll 
Pulle laufen, wenn der Transistor AUS ist, also der uC steht.

Das ist meist nicht das was man will.

Daher ist es sinnvoller, es so zu bauen:

             +--- Lüfter Pin 3
             |
uC-PWM--1k--|< BC547
             |E
GND ---------+--- Lüfter Pin 2
             |
            10k
             |
             +--- Lüfter Pin 1

Wenn GND des uC nicht mit Pin2 verbunden werden darf, weil du das 
Tachosignal auch auswerten willst, dann würde ich einen Optokoppler 
nehmen

uC-PWM --+   +--- Lüfter Pin 3
         |   |
         V::|<
         |   |E
         |   +--- Lüfter Pin 2
         |   |
        1k  10k
         |   |
GND -----+   +--- Lüfter Pin 1

von Hubert G. (hubertg)


Lesenswert?

Du wirst dich an das Schaltbild des Lüfter halten müssen.
Die Schaltung links unten, einstellbare Drehzahl über PWM, ist deine 
Schaltung.
Die erforderlichen 10V musst du bereitstellen.

von Max M. (user_1)


Lesenswert?

@MaWin
Vielen Dank, du hast mir sehr geholfen.
@Hubert G.
Die Schaltung links unten möchte ich nicht verwenden, da ich (nach 
meinem Verständnis) zusätzlich 15V bereitstellen muss.
Laut MaWin geht es auch so.?

Schöne Grüße
Max

von Carsten R. (kaffeetante)


Lesenswert?

Max Muster schrieb:
> Das Anschlussbild hatte ich bereits mit gepostet.

Achsooooo, das gehörte zum Lüfter. Nun denn, das ist kein DC-Lüfter. 
Jetzt ergibt das einen Sinn.

Max Muster schrieb:
> ich möchte die Lüfterdrezahl eines DC-Lüfters über einen Arduino steuern
> (Anschlussbild im Anhang).

Ich dachte das Bild wäre von einer Steuerung, da im Anschlußbild 230 VAC 
genannt werden.

Der von Dir genannte Lüfter enthält bereits einen integrierten Tiefpass 
um PWM zu analog zu machen. Der Eingang ist also ohne weitere Maßnahmen 
direkt zu beidem kompatibel. Dein exerner Tiefpass kann entfallen (5 
kOhm und Kondensator). Der 10k Widerstand muß natürlich bleiben.

Die Ansteuerung funktioniert aber nur, wenn du auch die Masse der 
Lüfterschnittstelle mit der Masse des Arduino verbindest, sonst kannst 
du keinen Strom über den 1 kOhm Widerstand zum Ansteuern fließen lassen. 
Als Transistor reicht ein n-p-n Kleinsignaltransistor mit passender 
Spannungsfestigkeit.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor-%C3%9Cbersicht

Beispielsweise ist der Allerweltstransistor BC547 geeignet.

Den 1k Vorwiderstand kannst du auch erhöhen. Bei Deinen Werten ist der 
Basisstrom zum Anteuern größer als der Emitterstrom duch die Last. Das 
ist nicht nötig.

von Mark R. (stevestrong)


Lesenswert?

So wie ich es sehe, 10V wird am pin 3 zur Verfügung gestellt.
GND soll mit Pin 1 verbunden werden.
Und RC Filter braucht man auch nicht zusätzlich, da am Lüftersteuerboard 
vorhanden (47k + (47k ¦¦ 1uF)).

Ich würde zur Steuerung einfach einen PNP Transistor verwenden, den 
Basis mit einem 12k+1k Wiederstandverteiler vom Arduino PWM Port direkt 
betreiben (1k zwischen B-E). Emitter an Pin 3, Kollektor direkt an Pin 
2, dein 10k ist auch nicht notwendig (der Strom ist mit 47k bereits 
begrenzt).
Arduino Port "low" => PNP "on" => max. Drehzal.
Arduino Port "high" (oder Arduino abwesend) => PNP "off" => Drehzahl=0.

: Bearbeitet durch User
von Carsten R. (kaffeetante)


Lesenswert?

Max Muster schrieb:
> Laut MaWin geht es auch so.?

Vermutlich bis wahrscheinlich wird es auch gehen. Die 
10-Volt-Spannungsquelle ist nicht genau beschrieben und ich habe mir nun 
nicht die Mühe gemacht zu erforschen, ob sie mit einer PWM-Belastung 
garantiert klar kommt. Es könnte einen Grund haben, daß sie für PWM 
eine externe Spannung eingezeichnet haben.

MaWin schrieb:
> ABER: Die Schaltung lässt (wie deine Schaltung auch) den Lüfter voll
> Pulle laufen, wenn der Transistor AUS ist, also der uC steht.
>
> Das ist meist nicht das was man will.

Das ist ein guter Hinweis. Ob das auf diesen Fall zutrifft hängt von der 
restlichen Schaltung und Nutzung ab. Am einfachsten wäre ein Pull-Up- 
Widerstand zum Ausgang, sofern nicht spezielle Gründe gegen den 
Stromverbrauch sprechen.

               +--- Lüfter Pin 3
               |
              10k
               |
Vcc----+       +--- Lüfter Pin 2
       |       |
     2,2k      |
       |       |
uC-PWM-+-2,2k-|< BC547
               |E
GND -----------+--- Lüfter Pin 1

Vcc ist in diesem Falle die Versorgungsspannung des µC



Die oben gennante High-Side-Schaltungslösung von MaWin (zweite Skizze) 
ist nicht unproblematisch, da der µC keine 10 Volt an den Ausgängen 
liefern kann, kann er den n-p-n-Transistor, hier als Emitterfolger 
verwendet, nicht über 5 Volt am Ausgang zwischen Pin 3 und Pin 2 hinaus 
aussteuern. Folglich liegt zwischen Pin 1 und Pin 2 immer mindestens 5 
Volt an. Die PWM pendelt somit imr zwischen 5 und 10 Volt anstelle von 
und 10 Volt. Damit ist nur noch der halbe Bereich ansteuerbar und ein 
ganzes Abschalten nicht möglich.


Carsten R. schrieb:
> Emitterstrom duch die Last

Es muß natürlich Kollektor heißen und nicht Emitter.

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Carsten R. schrieb:
> Die oben gennante High-Side-Schaltungslösung von MaWin (zweite Skizze)
> ist nicht unproblematisch, da der µC keine 10 Volt an den Ausgängen
> liefern kann, kann er den n-p-n-Transistor, hier als Emitterfolger
> verwendet, nicht über 5 Volt am Ausgang zwischen Pin 3 und Pin 2 hinaus
> aussteuern. Folglich liegt zwischen Pin 1 und Pin 2 immer mindestens 5
> Volt an. Die PWM pendelt somit imr zwischen 5 und 10 Volt anstelle von
> und 10 Volt. Damit ist nur noch der halbe Bereich ansteuerbar und ein
> ganzes Abschalten nicht möglich.

Du hast meine Schaltung nicht verstanden.
Der Massebezug ist NICHT GND des Lüfters.

von Carsten R. (kaffeetante)


Lesenswert?

MaWin schrieb:
> Du hast meine Schaltung nicht verstanden.

Ich habe schon gesehen daß Du Masse vom µC mit dem Signaleingang 
verbunden hast. Genau darum schrieb ich.

Carsten R. schrieb:
> da der µC keine 10 Volt an den Ausgängen
> liefern kann, kann er den n-p-n-Transistor, hier als Emitterfolger
> verwendet, nicht über 5 Volt am Ausgang zwischen Pin 3 und Pin 2 hinaus
> aussteuern. Folglich liegt zwischen Pin 1 und Pin 2 immer mindestens 5
> Volt an.

Ich hatte nur fälschlicherweise angenommen, daß dann die 
Betriebsspannungen als gemeinsames Potential dienen um irgend einen 
gemeinsamen Bezugspunkt zu haben. Das war voreilig, da es so nicht 
eingezeichet war. Du betreibst es Stromgesteuert ohne gemeinsamen 
Spannungsbezug. Hat auch seine Vorzüge.

Aber ohne jeglichen gemeinsamen Bezungspunkt kann man das Tachosignal 
nicht mehr direkt als Spannungspegel abgreifen. Ich meine natürlich 
nicht analog sondern als on/off-Pegel. Dann muß man das Signal über den 
Stromfluß auswerten und die Schaltung entsprechen aufbauen.

Wenn man es also ohne gemeinsamen Spannungsbezug macht, gilt das für das 
gesammte Interface. Das sollte man im Hinterkopf behalten, sonst gibt es 
die nächsten Fragen: Tachosignal merkwürdig, warum?

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.