Mehrere Lüfter mit Raspberry Pi steuern

[Paul H. (pauleheisster)]

Hallo Mikrocontroller Community,

als Teil eines größeren Projektes 
(Beitrag "Modell Wärmestrommessung") möchte ich sechs 12V 
Lüfter (120 mm) mittels Raspberry Pi steuern, bei denen später mittels 
GUI die Leistung per Regelschieber ausgewählt werden kann. Wichtig wäre 
es, dass die Leistung zwischen 0-100% gesteuert werden kann.

Regeln würde ich gerne mittels PWM. Da die Hardware PWM des PIs wohl 
nicht so gut sein soll, hatte ich an ein PWM Board gedacht. Z.B. das 
hier: https://www.adafruit.com/product/815
Mittels dieses PWM Signals könnte ich anschließend entweder mittels 
Mosfets die Lüfter schalten, oder direkt PWM-Lüfter verwenden (hier 
allerdings kein regeln auf Drehzahl 0 möglich). PWM-Lüfter wie z.B.: 
https://www.caseking.de/corsair-ml120-premium-magnetic-levitation-twin-pack-luefter-120mm-lucs-046.html

Die Lüfter würde ich in Parallelschaltung betreiben, dass alle die selbe 
Spannung (12V) erhalten. Die Spannungsversorgung von einem externen 
Netzteil mit ausreichend Strom (hier 6x 0,2A also ca. 15W).

Seht ihr da grundsätzlich Probleme? Was ich noch nicht so ganz 
durchschaut habe, welchen Peak liefert das PWM-Board von Adafruit auf 
den PWM-Pins?

Hier wurde das ganze mit einem Arduino realisiert (bekanntlich bessere 
PWM): 
https://we-mod-it.com/board258-diy-do-it-yourself/board263-diy-how-to/board231-raspberry-arduino/3195-arduino-tutorial-3-2-l%C3%BCftergeschwindigkeit-mit-zweit-tastern-steuern/

[Jobst Q. (joquis)]

Paul H. schrieb:
> Seht ihr da grundsätzlich Probleme? Was ich noch nicht so ganz
> durchschaut habe, welchen Peak liefert das PWM-Board von Adafruit auf
> den PWM-Pins?

Was meinst du mit Peak? Ausgangsspannung? Die du dranlegst, zulässig 
zwischen 2,3V und 5,5V.

Kannst du alles nachlesen im Datenblatt des PCA9685.

[Timmo H. (masterfx)]

Paul H. schrieb:
> Z.B. das
> hier: https://www.adafruit.com/product/815
Also bevor du es da kaufst würde ich es bei Ali kaufen. Kostet nur 1/10 
des Preises.

Paul H. schrieb:
> oder direkt PWM-Lüfter verwenden (hier
> allerdings kein regeln auf Drehzahl 0 möglich).
Das geht allerdings nicht mit dem PCA9685, denn der kann nur bis 1526 Hz 
PWM Frequenz. Ein 4-Pin Fan braucht 25 kHz. Da würde ich dann ggf. 
einfach einen 2€ Arduino an den RPi hängen, der per UART oder so die 
entsprechende PWM an den Lüfter weitergibt.

[Rene K. (xdraconix)]

Paul H. schrieb:
> oder direkt PWM-Lüfter verwenden (hier allerdings kein regeln auf
> Drehzahl 0 möglich).

Das hat schon seinen Sinn das man Lüfter nicht auf 0% regelt.

Eine Lüfter ist ja auch bloß ein DC Motor, den kann man halt nicht 
beliebig langsam fahren. Desweiteren brauchen sie ein 
Anfahrtsdrehmoment. Was denkst du passiert wenn dein Software dann von 0 
auf 5% regelt? ;-)

[Εrnst B. (ernst)]

Rene K. schrieb:
> Was denkst du passiert wenn dein Software dann von 0
> auf 5% regelt? ;-)

Dafür wertet dann die Software das Tachosignal aus und gibt solange mehr 
Gas bis der Lüfter anspringt, und geht dann erst auf die 5%.

[Timmo H. (masterfx)]

Rene K. schrieb:
> Das hat schon seinen Sinn das man Lüfter nicht auf 0% regelt.
>
> Eine Lüfter ist ja auch bloß ein DC Motor, den kann man halt nicht
> beliebig langsam fahren. Desweiteren brauchen sie ein
Also EBM Papst hat einige Lüfter die explizit über PWM abgeschaltet 
werden können. Da steht dann in der Fußnote:

Drehzahlregelbereich ab 1000 min-1 bis zur maximalen Nenndrehzahl. 
Stillstand bei 0 % PWM, maximale Drehzahl bei Unterbrechung der Steuerleitung.

Nach 4-Pin Fan spec muss ein Lüfter <= 30% können. Kleiner ist 
undefiniert, was natürlich nicht heißt dass es generell nicht möglich 
ist den Lüfter darüber abzuhalten. Das kann jeder Hersteller für sich 
selbst entscheiden. Einige Lüfter drehen bei 0% PWM halt noch mit min 
Drehzahl.

For all duty cycles less than the minimum duty cycle, the RPM shall not be
greater than the minimum RPM. The following graphs and definitions show
three recommended solutions to handle PWM duty cycles that are less than
the minimum operational RPM, as a percentage of maximum.

In a Type A implementation the fan will run at minimum RPM for all PWM duty
cycle values less than minimum duty cycle. The minimum fan speed is
controlled by design and can not be overridden by the external fan speed controller.

[Stefan F. (Gast)]

> Wichtig wäre es, dass die Leistung zwischen 0-100% gesteuert werden kann.

Das geht gar nicht, können die Lüfter nicht. Wenn der Einstellbereich 
von 20-100% geht kannst du schon froh sein. Schau ins Datenblatt des 
jeweiligen Lüfters.

> PWM ... Seht ihr da grundsätzlich Probleme?

Nicht jeder Lüfter lässt sich durch ein PWM Signal regeln. Der von Dir 
genannte kann es aber wohl.

[Paul H. (pauleheisster)]

Jobst Q. schrieb:
> Was meinst du mit Peak? Ausgangsspannung? Die du dranlegst, zulässig
> zwischen 2,3V und 5,5V.
>
> Kannst du alles nachlesen im Datenblatt des PCA9685.

Wir haben ja bei einem PWM-Signal HIGH und LOW. Ich meinte das HIGH 
(Umax), das der PCA9685 auf einem der 16 Kanäle liefert.
Damit hast du meine Frage schon beantwortet.

Timmo H. schrieb:
> Das geht allerdings nicht mit dem PCA9685, denn der kann nur bis 1526 Hz
> PWM Frequenz. Ein 4-Pin Fan braucht 25 kHz. Da würde ich dann ggf.
> einfach einen 2€ Arduino an den RPi hängen, der per UART oder so die
> entsprechende PWM an den Lüfter weitergibt.

Ah das habe ich nicht bedacht. Ich hab da eine fertige Mosfet Schaltung 
gefunden, die sich als Alternative eignen würde (in diesem Fall würde 
das PWM Kabel des Lüfters ungenutzt bleiben): 
https://www.ebay.de/itm/201853307402?ViewItem=&item=201853307402&ssPageName=ADME:X:DERP:DE:1123

Zum Input PWM Signal steht: Trigger Signal Source:H/L level 
(DC3.3V--20V);can connect with SCM IO interface,PLC interface,DC power 
etc;can connect with PWM signal,support 0--20KHZ signal frequency

Hier wie das ganze angeschlossen wird: 
https://d1xahwiwo4b49p.cloudfront.net/14190-thickbox_default/high-power-mosfet-trigger-switch-drive-module-pwm-regulator.jpg

Also Entweder:
Pi + 16 Kanal PWM Board + MOSFET Schaltung + Lüfter(ohne Nutzung des PWM 
Kabels)

Oder:
Pi + Arduino + PWM-Lüfter (mit Nutzung der im Lüfter verbauten 
PWM-Steuerung)

Das werde ich mal testen.

Stefanus F. schrieb:
> Das geht gar nicht, können die Lüfter nicht. Wenn der Einstellbereich
> von 20-100% geht kannst du schon froh sein. Schau ins Datenblatt des
> jeweiligen Lüfters.

Das war mir schon klar. War natürlich falsch ausgedrückt 0-100% des 
Einstellbereiches, also von Minimal Drehzahl - Maximal Drehzahl.