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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kleine Optimierungsgeschichte am Rande :-)


Autor: N. K. (bennjo)
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Hi,
hier eine kleine Geschichte für diejenigen, die Zeit haben:

Ich hatte Letztens mal gefragt wie ich den Wirkungsgrad des
Peltier-Elements in meinem VW-Bus "Kühlschrank" verbessern könnte.
http://www.mikrocontroller.net/forum/read-1-381657.html
Einhellige Meinung -> Externe Kühlung verbessern.

Also hab ich mal den Schrank im Bus zerlegt...und das derzeitige
Kühlkonzept ist seines Namens eigentlich nicht würdig...Die Warme Luft
wird möglichst effektiv hinterm Schrank verwirbelt aber nicht nach Oben
durch die Öffnung abgeführt...
-> zwei 60mm 12V Lüfter passen perfekt!

Problem: zwei 12V Lüfter bei 4200U/Min sind meiner Freundin des Nachts
zu laut für ihren Schönheitsschlaf.

Als Elektrotechniker muss man sich da natürlich was einfallen
lassen...erstmal dachte ich eine kleine temperaturabhängige Regelung
(Nachts ist es ja eh Kühler) wäre doch schön...es reicht allerdings
nicht nur die Temperatur am Peltier zu messen, im Bus kann es ja auch
schon 50° haben, da kann ich das Lüften auch lassen. Differnzielle Temp
Messung mit µC und PWM fand ich dann aber doch übertrieben :-)

Also OK, nicht zu kompliziert das Ganze -> manuelle Steuerung, Poti an
nen NE555, MOSFet dahinter und die beiden Lüfter per PWM Stufenlos
steuern...perfekter Wirkungsgrad (0,5W gespart)...dumm nur das meine
Freundin die PWM Frequenz ziemlich nervend findet (ich hör da garnix
;-) )...also das ganze ans Oszi, ewig rumprobiert...dies Blöden
"elektronisch kommutierten" Lüftermotoren laufen bei PWM über 20KHz
nicht mehr richtig an...

Also OK, eigentlich brauch ich auch garkeine stufenlose Steuerung...Ich
hätte sowiso noch einigen Aufwand betreiben müssen, damit die Schaltung
das dreckige Bordnetz überlebt -> also 2-Stufig muss reichen,
Schiebeschalter und ein 2W 33Ohm Vorwiederstand, das halbe Watt ist mir
mittlerweile auch egal, und die PWM Schaltung kann ich bestimmt
irgendwann wieder verwenden...

naja...ok läuft jetzt...nur dieser blöde Wiederstand nervt mich...Heizt
ja sogar noch zusätzlich den Bus...und absolut beschissener Wirkungsgrad
:-) ... das kann ich nicht so lassen ... ist ja peinlich wenn das jemand
sieht ...

-> Endlich der GEDANKENBLITZ ... mann kann die beiden Lüfter ja auch in
Serie schalten...gedacht getan...2-Fach Schiebeschalter genommen und
"über Kreuz" gelötet...geht erstaunlich gut :-)

-> ERGEBNISS: OHNE eine einzige zusätzliche elektronische Komponente
habe ich jetzt 2 Lüfterstufen, resistent gegen das Bordnetz, best
möglicher Wirkungsgrad, und die Ausfallwahrscheinlichkeit geht gegen
null -> eine Bessere Lösung hätte es nicht gegeben, warum bin ich nur
nicht früher drauf gekommen !?

In diesem Sinne,
Lösung möglichst einfach halten.

Gruß,
Nikias

Autor: Andreas Thanheiser (Gast)
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Ich will ja Deine Freude nicht trüben, aber hätt's nicht auch die
PWM-Version sein können? Die PWM nicht direkt auf die Lüfter, sondern
noch einen Kondensator parallel (oder wenn's sein muss noch ne Spule
in Reihe)...
Dann wär's halt wieder stufenlos und Du musst Dich nicht vor den
Blicken anderer schämen. Auf die Dauer sind 2 Stufen glaub ich zu wenig
(für nen richtigen E-Techniker)

Gruß
Andreas

Autor: Hauke Radtki (Gast)
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Das die lüfter bei 20kHz nich laufen liegt daran, dass du die elektronik
mit dem PWM signal ziemlich nervst ... einfach über ne Diode 5V
dauerhaft auf den lüfter geben und er schweigt.

Autor: Harry (Gast)
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Für Lüfter nimmt man eine extrem niedrige PWM-Frequenz, so 30-50Hz.

Autor: N. K. (bennjo)
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@Andreas: Kondensator parallel hatte ich ausprobiert...hatt aber weder
bei niedriger Frequenz gegen das Geräusch geholfen, noch bei hoher
Frequenz das Anlaufverhalten verbessert.

@Hauke: Könntest du deine 5V Dioden-Lösung etwas genauer erklären? Ist
mir jetzt nicht ganz klar, wie du das meinst.

Generell muss ich sagen, dass 2 Stufen wohl reichen...Eine für wach
sein, und eine für Schlafen (auch ein richtiger ETEC hat nur diese
beiden Zustände :-).

Gruß,
Nikias

Autor: N. K. (bennjo)
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@Harry: jo genau das hab ich auch versucht...nur das Problem ist wenn
man mit nem NE555 so ne niedrige Frequenz steuerbar machen will bekommt
man Probleme mit den Werten für die beiden R's und das C ... war am
Ende bei nem 100K Poti, nem R1 von 56K ... und nem C von 1nF ... das
Problem ist, dass es die Frequenz "zusammenzieht" -> bei
Minimalfrequenz hat man 40 Hz ... Maximal geht dann so gegen 500Hz (die
hör dann sogar ich :-).

Gruß,
Nikias

Autor: Michael Wolf (mictronics) Benutzerseite
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Nunja, aber wie stehts denn nun mit der Optimierung? Kühlt der Schrank
nun besser oder nicht?

Autor: SupaChris (Gast)
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Während des Studiums gabs noch einen dritten Zustand: Dösen in der
Vorlesung. Das kann man weder als wach noch als schlafend bezeichnen.
;-)
Hach waren das Zeiten...

Autor: Hauke Radtki (Gast)
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Die lösung mit der Diode ist relativ simpel.

Während das ausgangs Signal deiner PWM auf 0 ist wird das Signal über
die Diode auf ca 5V gezogen (spannungsabfall ggf einrechnen)
So besteht dein Signal nicht mehr aus 0v 12v sondern aus 5v 12v pegeln
So wird die Motorelektronik nicht ganz aus der bahn geworfen.

Geht so natürlich nur beim High-Side switchen.
Wenn du low-side switchst (wat n wort ...) musst du die Diode etwas
anders einbauen.

Autor: N. K. (bennjo)
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Switche low-side... müsste aber von 12V auf 7V andersrum ja trotzdem
genauso gehen...nur woher bekomm ich die 5V bzw. 7V ?

Ausserdem lässt sich damit ja höchstens auf 65% runterfahren wenn ich
das jetzt richtig verstehe.

Gruß,
Nikias

Autor: Hauke Radtki (Gast)
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5V war ein Beispiel ... können auch weniger sein.
Und außerdem ... lüfter fangen meist erst ab 5V an zu laufen.
Woher du die Spannung nimmst kann ich dir nich sagen das musst du dir
ausdenken :P

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