Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Regelbaren Lüfter von 24 V auf 5 V


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von Marvin (Gast)


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Hallo,
ich habe mir einen 3D-Drucker zugelegt, bei dem ich erstmal alle Lüfter 
ausgetauscht habe.

Diese haben eine Spannungsversorgung von 24 V. Nun habe ich noch einen 
Lüfter den ich austauschen möchte. Dieser ist von der Software regelbar. 
Der Lüfter, den ich verbauen möchte wird mit 5 V betrieben.

Gibt es eine Möglichkeit aus den 24 V - 5 V zu machen, die sich aber 
immer noch regeln lassen?

Also z.B. (Werte aus dem Stehgreif)
100% sind 24 V und daraus werden 5 V
80% sind 19,2 V und daraus werden 4 V
usw.

Bei den anderen Lüfter habe ich Stepdown-Module verbaut.

Ich hoffe es ist halbwegs verständlich was ich meine.

Vielen Dank und Gruß
Marvin

von Alex D. (daum)


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Marvin schrieb:
> Gibt es eine Möglichkeit aus den 24 V - 5 V zu machen, die sich aber
> immer noch regeln lassen?
>
> Also z.B. (Werte aus dem Stehgreif)
> 100% sind 24 V und daraus werden 5 V
> 80% sind 19,2 V und daraus werden 4 V
> usw.

Also du willst praktisch einen Stepdown Wandler mit fixem 
Übersetzungsverhältnis?

von Marvin (Gast)


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Alex D. schrieb:

> Also du willst praktisch einen Stepdown Wandler mit fixem
> Übersetzungsverhältnis?

Hört sich nicht falsche an. Ich denke in die Richtung geht es, wenn es 
sowas gibt.

von Alex D. (daum)


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Wie genau muss es denn werden und für welchen Strom? Die 
Ausgangsspannung eines Buck Converters ist ja ca. Ua = Ue * DC. 
Vielleicht wäre es gar nicht so schwer sowas selber zu bauen, wenn die 
Frequenz entsprechend niedrig ist (große Spule). Wenn es etwas genauer 
sein soll, kann man vielleicht selber auch etwas Geregeltes bauen, einen 
Selbstschwingenden Buck Converter (als LED-Treiber) hab ich mir schon 
mal selber gebaut, funktionierte nach etwas herumprobieren sogar recht 
schnell.

Wahrscheinlich gibt es sowas auch zu kaufen, nur weiß ich auch nicht, 
nach welchen Begriffen man da suchen sollte.

von Marvin (Gast)


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Genau werden muss es nicht.
Der Lüfter hat bei 5 V eine Stromaufnahme von 50 mA.

Für selber bauen  bin ich auch offen, habe allerdings nicht viel Ahnung. 
Ich bastel zwar auch gerne mit Arduino und co, aber wenn es richtig um 
die Materie geht bin ich leider raus. Was nicht heißen soll, dass mir 
jetzt jemand was entwickeln soll, aber ein paar Denkanstöße wären nett.

von Alex D. (daum)


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Für einen sehr einfachen Versuch brauchst du erstmal nur eine Spule, 
einen Kondensator und einen Transistor + ein Bauteil, das eine PWM 
generiert (kann auch ein Arduino sein)

Die PWM braucht einen Duty Cycle von ca. 23% (5V/24V).

Je höher die Frequenz, desto kleiner die benötigte Spule, zum Berechnen 
ist die Seite super: 
http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps/abw_smps.html

Bei einem Arduino mit 16MHz Takt und 8 bit Auflösung sind 62,5kHz PWM 
frequenz drin, da wäre dann eine Spule von min. 3,8mH nötig, die ist 
schon eher groß. Je höher du die PWM frequenz bringen kannst, desto 
kleiner die Spule, aber ab 300-400kHz wird ein diskreter Aufbau dann 
schon eher empfindlich.

Als Transistor irgendeinen p-Kanal MOSFET + 1 Transistor oder Mosfet 
Treiber zur Ansteuerung. Alternativ geht auch ein n-Kanal MOSFET mit dem 
richtigen Treiber (n-Kanal high side treiber).

Als Kondensator am Ausgang gehen normale Elkos, lieber zu viele als zu 
wenige.

von Marvin (Gast)


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Hallo,
ich habe es nun mit einem Arduino Nano gelöst.
Ich lese die Spannung vom Ausgang des Druckers aus, rechne das ganze 
etwas um und setze dann am Arduino per PWM die Lüftergeschwindigkeit.

von TestX (Gast)


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Die gängigen 3D Drucker mainboards nutzen ein einfaches pwm per 
Open-drain mosfet zur lüftersteuerung.

Dort reicht es einfach einen dcdc zentral zu verbauen um die 
versorgungsspannung für die Lüfter zu generieren und den open drain 
Ausgang direkt zu verwenden.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Marvin schrieb:
> ich habe es nun mit einem Arduino Nano gelöst.

Du hast also um 21:00 um Hilfe gebeten, und es währenddessen binnen 30 
Minuten mit einem Arduino umgesetzt?

Das hast du aber schnell hinbekommen! Nur warum hast du uns dann 
gefragt?

von Marvin (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Du hast also um 21:00 um Hilfe gebeten, und es währenddessen binnen 30
> Minuten mit einem Arduino umgesetzt?
>
> Das hast du aber schnell hinbekommen! Nur warum hast du uns dann
> gefragt?

Aber drei Tage später :-D

Weil Alex Arduino erwähnt hat, dachte ich ich versuche es mal damit.

TestX schrieb:
> Dort reicht es einfach einen dcdc zentral zu verbauen um die
> versorgungsspannung für die Lüfter zu generieren und den open drain
> Ausgang direkt zu verwenden.

Das verstehe ich nicht.
Das die auch PWM benutzen, wäre ich jetzt nicht drauf gekommen, aber 
klar hört sich logisch an.
Ich schaue mir Open Drain nochmal genauer an.

Bisher habe ich den Arduino nur programmiert, noch nicht eingebaut.

von Elektrofurz (Gast)


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TestX schrieb:
> Dort reicht es einfach einen dcdc zentral zu verbauen um die
> versorgungsspannung für die Lüfter zu generieren und den open drain
> Ausgang direkt zu verwenden.

Genau. Man benötigt nur eine 5 Volt Spannungsversorgung. Das 24V PWM 
Signal wird einfach nur auf einen Transistor gegeben, der dann den 5V 
Lüfter antreibt. Da muss dann auch nix umgerechnet werden. Das PWM 
Signal bleibt exakt erhalten und ist dann auch automatisch passend für 
einen 5V Lüfter.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Marvin schrieb:
> Aber drei Tage später :-D

Hoppla, dann will ich nicht meckern.

von blubb (Gast)


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es soll auch Lüfter mit 24V Betriebsspannung und 0-5V Steuereingang 
geben..

von Olly T. (twinpeaks)


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Marvin schrieb:
> Das verstehe ich nicht.

Es stehen hier zwar schon Erklärungen, aber der TO denkt glaube ich 
immer noch zu kompliziert.

I.d.R. werden die Lüfter durch einen per PWM getakteten MOSFET 
angesteuert. Der Plus-Anschluss des Lüfters hängt dabei fest auf der 
Betriebsspannung (hier 24 V), der Minus-Anschluss wird durch den 
Transistor mit PWM auf Masse gezogen ("Open-Drain"). Es reicht jetzt 
einfach aus, dem Lüfter an seinem Plus-Anschluss eine andere Spannung 
anzulegen, der Transistor schaltet weiterhin einfach auf Masse durch und 
fertig.
Du kannst z.B. die Leiterbahn, die zum Plus-Pin des Lüftersteckers 
führt, auftrennen und 5 V anlegen, oder du baust Dir einen 
Zwischenstecker, wo Du 5 V einspeist. Evtl. sind auf der Platine schon 5 
V verfügbar (sie müssen aber genug Strom bringen), oder Du erzeugst sie 
mit einem kleinen Spannungsregler aus den 24 V. Vorzugsweise mit einem 
DC/DC-Wandler.

Das habe ich bei meinem 3D-Drucker genau so gemacht (allerdings für 
12-V-Lüfter).

: Bearbeitet durch User
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Olly T. schrieb:
> I.d.R. werden die Lüfter durch einen per PWM getakteten MOSFET
> angesteuert. Der Plus-Anschluss des Lüfters hängt dabei fest auf der
> Betriebsspannung (hier 24 V), der Minus-Anschluss wird durch den
> Transistor mit PWM auf Masse gezogen ("Open-Drain").

Nein, so funktioniert es in der Regel eben nicht. Denn in den meisten 
Lüftern stecken BLDC Motoren und eine dazu passende Steuerelektronik. 
Der darf man nicht einfach 100 mal pro Sekunde die Stromversorgung 
wegnehmen. Dann macht sie alles Mögliche, nur nicht das was sie soll.

Dazu kommt, dass die in den Lüftern steckende Elektronik an ihrem 
Stromversorgung-Eingang einen Kondensator hat. Wenn du den direkt mit 
PWM ansteuerst, hast du hundert Kurzschlüsse pro Sekunde, mit denen du 
die Stromversorgung versaust und den MOSFET gefährdest.

Lüfter ohne PWM Eingang steuert man, indem man die Höhe der 
Spannungsversorgung analog moduliert. Manche (aber längst nicht alle) 
Lüfter lassen sich auch durch einen veränderlichen Widerstand in Reihe 
steuern.

Lüfter mit PWM Eingang steuert man mit Open-Drain oder Open-Kollektor 
Ausgang an. Dadurch werden die unterschiedlichen Spannungspegel (z.B. 
12V versus 3,3V) entkoppelt.

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Marvin schrieb:
> Also z.B. (Werte aus dem Stehgreif)
> 100% sind 24 V und daraus werden 5 V
> 80% sind 19,2 V und daraus werden 4 V
> usw.

Die wenigsten Schaltungen regeln eine Lüfterspannung analog. Die meisten 
benutzen PWM. Damit taugen Messwerte mit einem Digitalmultimeter nichts. 
Man muss per Oszilloskop messen.

Aus falschen Annahmen werden sonst falsche Lösungen. Nun ja, scheint ja 
zu funktionieren, trotz step down.

Marvin schrieb:
> ich habe es nun mit einem Arduino Nano gelöst.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Hier gibt es einen schönen Artikel dazu, der erklärt wie und warum man 
es richtig macht:

https://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/how-to-control-fan-speed.html

von Olly T. (twinpeaks)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Nein, so funktioniert es in der Regel eben nicht.

Zumindest bei den gängigen RAMPS Boards und darauf aufbauenden 
Elektroniken wird das genau so gemacht und funktioniert offensichtlich.
Ich habe jetzt nicht nachgemessen, aber vermutlich takten die auch nicht 
mit 100 Hz, sondern viel höher.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Olly T. schrieb:
> Zumindest bei den gängigen RAMPS Boards und darauf aufbauenden
> Elektroniken wird das genau so gemacht und funktioniert offensichtlich.
> Ich habe jetzt nicht nachgemessen, aber vermutlich takten die auch nicht
> mit 100 Hz, sondern viel höher.

Lies den Artikel von analog.com. Die Stromversorgung per PWM steuern 
geht nur mit sehr niedrigen Frequenzen (ca 20 Hz) und erhöht den 
Geräuschpegel.

Bei hohen PWM Frequenzen, muss der Lüfter einen PWM Steuereingang haben.

Das manche Chinesischen Hersteller Murks verkaufen, wissen wir alle. 
Dennoch werde ich mich nicht dazu herablassen, diesen Murks gegen 
besseres Wissen ebenfalls zu empfehlen.

Im übrigens findest du gleich hier im Forum mehrere Diskussionen, wo 
Leute um Hilfe baten, weil ihnen dieser PWM Mist an zweipoligen Lüftern 
ernsthafte Probleme bereitete.

Ich will gar nicht abstreiten, dass es Lüfter gibt, die damit kein 
Problem haben. Aber solange wir hier allgemein Diskutieren, ohne 
konkrete Schaltung und Bauteile, sollten wir nicht diese Spezialfälle 
zum Regelfall hoch spielen.

: Bearbeitet durch User
von Alexander K. (Gast)


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Wo ist das Problem.

Man nehme 5 Volt Lüfter (mit oder ohne Regelleitung)

Hänge den an einen Step-Down (aus 24 Volt mache 5 Volt) Prüfe dabei die 
Hitze des StEP-DOWN (Nicht das das Teilchen überhitzt).

Dann hat man 5 Volt.

Daran den Lüfter und los geht's

Nun entweder über die Steuerleitung oder über eine andere Methode den 
Lüfter regeln.

Verstehe echt das Problem nicht.

Alternativ : Was spricht dagegen den "24 Volt" Lüfter gegen ein 
Steuerbaren auszutauschen, der auch mit 24 Volt läuft.

Ich persönlich würde mein Liebling (Ein Arduino) mit Temperatur-Sensor 
nutzen. Der macht das dann, richtig programmiert, auch richtig.

Gruß

  Pucki

Beitrag #6282791 wurde vom Autor gelöscht.
von Olly T. (twinpeaks)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Die Stromversorgung per PWM steuern geht nur mit sehr niedrigen Frequenzen

Das mag sein, wie gesagt habe ich die Frequenz bei mir bisher nicht 
gemessen, ich weiß nur, dass es hier funktioniert. Ich scheue mich 
gerade noch, mein Oszi zum Drucker zu schleppen, v.a. weil man so 
schlecht drankommt, da er in einem Gehäuse steht, aber mal sehen...

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Dennoch werde ich mich nicht dazu herablassen, diesen Murks gegen
> besseres Wissen ebenfalls zu empfehlen.

Hier geht es auch nicht um eine Empfehlung, wie man es richtig macht, 
sondern nur um eine Spannungsänderung einer bestehenden Schaltung, die 
ja bei Marvin bisher funktioniert. Ich gebe zu, ich habe dazu die 
Annahme getroffen, dass der Lüfter bei ihm per einfacher PWM gesteuert 
wird, weil ich es bisher bei 3D-Druckern nicht anders gesehen habe. Wenn 
es nicht so ist, muss man umdenken.
Ich ersetze das "I.d.R." also durch "Ist zwar nicht die feine englische 
Art, wird bei Bastel-Elektroniken aber oft so gemacht".

@Marvin: Was ist das für ein 3D-Drucker, welche Elektronik besitzt er 
und hast Du davon einen Schaltplan? Dann müssten wir nicht im Nebel 
stochern.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Olly T. schrieb:
> @Marvin: Was ist das für ein 3D-Drucker, welche Elektronik besitzt er
> und hast Du davon einen Schaltplan? Dann müssten wir nicht im Nebel
> stochern.

Ich bin auch neugierig. Allerdings ist er schon fertig und Gast. 
Vielleicht bekommt er gar nicht mehr mit, dass wir noch am Ball sind.

Marvin schrieb:
> Ich lese die Spannung vom Ausgang des Druckers aus, rechne das ganze
> etwas um und setze dann am Arduino per PWM die Lüftergeschwindigkeit.

Scheint bei seinem Drucker wohl eine analoge Spannung zu sein. Aber 
nichts genaues weiß man nicht.

: Bearbeitet durch User
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Hier haben wir gerade wieder einen neuen Fall, wo der Lüfter sich nicht 
durch einfache PWM an den Versorgungsleitungen steuern lässt: 
Beitrag "Lüfter über LED PWM Regler Steuern"

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