Moin, für ein Wohnraumlüftungsgerät mit 2 48V-Papst-Lüftern brauche ich ein 12 V PWM-Signal zur Drehzahlsteuerung. Ich generiere dazu mit einem ESP32 jeweils ein PWM-Signal (10 kHz) auf Pin 13 und 14 für Zuluft und Abluft. Das 3,3 V PWM-Signal des ESP bringe ich mit MOSFET-Treibermodulen auf 12 V. Der ESP32 hängt per USB an einem Raspi 5 auf dem Homeassistant zur Smarthome-Steuerung läuft. Lüfter: EBMPapst R1G175-AB41 MOSFET: https://www.amazon.de/dp/B0CBK7D1GD?tag=psblog-21 [Anzeige] Problem 1: Die Drehzahlregelung funktioniert anscheinend nur etwa im Bereich 30-50%. Das ich die Drehzahl nicht auf 1% runter bekomme, ist mir klar, aber nach oben hin sollten 100% möglich sein. Bei voller Drehzahl sollen die Lüfter mit 3100 U/min rotieren und jeweils 34 W verbrauchen. Auch wenn ich am ESP32 das PWM-Signal auf 100% regele, verbrauch ein Lüfter nur 18W und läuft definitiv nicht auf voller Drehzahl (zu leise verglichen mit der alten Steuerung). Problem 2: An PIN 5 des ESP32 hängen per I2C-Bus 8 DS18B20-Temperatursensoren. Wenn ich die Lüfter einschalte, also das PWM-Signal generiere, fallen die meisten DS18B20-Temperatursensoren mit "scratch pad checksum invalid" aus. Vermutlich ist meine Schaltung grob fehlerhaft. Es fehlen Widerstände o.ä? Ich habe mal die Schaltung skizziert und hänge den Schaltplan für die Lüfter an. Kann bitte mal jemand drauf gucken, der im Gegensatz zu mir ein bisschen Ahnung von Elektronik hat? Herzlichen Dank!
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Zumindest scheint dein PWM-Signal verpolt am MOSFET Treibermodul angeschlossen zu sein, falls du die Schaltung so aufgebaut hast, wie in plan1.png gezeigt.
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Auf den ersten Blick: es fehlt die Doku zu den MOSFET-Treibermodulen.
Bei den Photos in der verlinkten Produktbeschreibung der MOSFET Treiberplatinen scheint einiges durcheinander geraten zu sein und das letzte zeigt sogar eine andere Platine. Wie sieht DEINE Platine aus (Photo Vor- und Rückseite)?
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Vielen Dank für Deine Antwort, aber ich bin zu doof, um zu erkennen, was am MOSFET verpolt ist. In der Grafik die vorgesehene Beschaltung.
Soweit ich weiß schalten die FETs Masse, und sie sind auch nicht für Ansteuerung mit 3,3V geeignet. Das ist sowas von das falsche für die Lüfteransteuerung. Die Schaltung im Lüfter-Dabla unten links zeigt schon ganz gut wie es geht, da fehlt noch ein Widerstand vor der Basis und dann ist das fertig, allerdings muss die PWM des ESP dann invertiert sein: H bzw. 100% bedeutet Motor steht. Entweder falschrum rechnen oder das Signal invertiert ausgeben lassen.
Thorsten schrieb: > In der Grafik die vorgesehene Beschaltung. Sorry, das ist keine Doku. Aus Sicht von jedem, der Schaltpläne lesen kann, ist das ein zusammenhangloses Gefasel mit Buzzworten ohne praktischen Nutzen.
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Thorsten schrieb: > Vielen Dank für Deine Antwort, aber ich bin zu doof, um zu erkennen, was > am MOSFET verpolt ist. Die Gnd-Leitung vom ESP-Modul muss an den mit "GND" bezeichneten Anschluss des MOSFET-Moduls (grün markiert). Auf der Unterseite wird auch noch eine Beschriftung vorhanden sein, aber wenn du nicht DEINE Platine zeigst, tappt man da etwas im Dunkeln. Die Beschriftungen "Erdung" und "Trigger-/Pulsweitenmodulation" in dem Bild sind vertauscht.
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Jens M. schrieb: > Soweit ich weiß schalten die FETs Masse Dies. Für 3,3V sind sie geeignet, aber halt nicht so wie im Bild des Eingangsbeitrags.
Jack V. schrieb: > Für 3,3V sind sie geeignet, ... Da sagt das Datenblatt etwas anderes. Bei 3,3V Ansteuerung kann der AOD4184A nur wenige Ampere schalten, aber lange nicht die spezifizieren 50A. Ein garantierter Wert ist erst für eine U_GS von 4,5V angegeben. Für einen kleinen Lüfter mögen die 3,3V vielleicht reichen. https://www.aosmd.com/res/datasheets/AOD4184A.pdf
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Jens M. schrieb: > Soweit ich weiß schalten die FETs Masse, Kann man auf der Rückseite der Platine sehr gut erkennen.
Rainer W. schrieb: > Bei 3,3V Ansteuerung kann der > AOD4184A nur wenige Ampere schalten, aber lange nicht die spezifizieren > 50A. 2×7,5A sind gefordert. Das ganze Ding wird mit 15A beworben, und zwei MOSFETs sitzen drauf. Hier sollte ein PWM-Eingang eines Lüfters bedient werden, da ist das sowieso völlig irrelevant – wenn’s denn ansonsten geeignet wäre, was es nicht ist. Edit: War’s bei den Lüftern nicht so, dass der PWM-Eingang eh gegen GND geschaltet wird? In dem Fall würde ein einfacher LL-N-MOSFET den Job tun.
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Vielen Dank für die Antworten! In der Produktbeschreibung der MOSFET-Platinen bei Amazon steht: "Trigger-Signalquelle: Digitaler hoher und niedriger Pegel (DC3.3V-20V)". Insofern dachte ich, dass die geeignet sind. Also jetzt die Leitungen, die das PWM-Signal vom ESP32 zum MOSFET übertragen, vertauschen oder eine ganz andere Schaltung/Platine, um die 3,3V vom ESP32 auf 12 V zu bringen? Gibt es dazu Empfehlungen? Nur noch zur Einordnung: Es geht darum, ein 23 Jahre altes Paul-Lüftungsgerät "smart" zu machen. Mit der Originalsteuerung ist nur eine primitive, zeitgesteuerte Drehzahlsteuerung möglich (z.B. Mittags 100%, nachts 50%, sonst 75%). Ich möchte die Lüfter dynamisch in Abhängigkeit vom CO2-Wert und VOC-Wert der Luft steuern. Die Programmierung ist auch nicht das Problem, aber ich habe von der Elektronik keine Ahnung. Löten, auch von SMD-Teilen ist kein Problem.
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Speed_setting_via_PWM.png
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Thorsten schrieb: > Vermutlich ist meine Schaltung grob fehlerhaft. Es fehlen Widerstände o.ä? Ja klar, zumindest der 33k Pullup fehlt. Jack V. schrieb: > In dem Fall würde ein einfacher LL-N-MOSFET den Job tun. So ist es. Einfach den BJT im plan2.png unten links durch so einen N-Kanal-Logic-Level Mosfet ersetzen. Dank der Z-Diode braucht es dann auch nicht extra noch eine 12V-Versorgung.
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Jack V. schrieb: > 2×7,5A sind gefordert. Das ganze Ding wird mit 15A beworben, und zwei > MOSFETs sitzen drauf. Den Strom kann er bei 3,3V noch schalten - würde also passen, falls es nicht aufs letzte Milliohm ankommt. Jack V. schrieb: > Edit: War’s bei den Lüftern nicht so, dass der PWM-Eingang eh gegen GND > geschaltet wird? Die Lüfterbeschaltung für PWM-Ansteuerung ist in plan2.png unter "Speed Setting via PWM 1-10kHz" gezeigt. > In dem Fall würde ein einfacher LL-N-MOSFET den Job tun. Ja, sicher. Selbst bei 48V Lüfterversorgung müssen nur 1,5 mA geschaltet werden. Das Signal muss an den Anschluss "0-10 VDC" (Klemme 3) des Lüfters. Der dicke MOSFET wird das auch schalten können, aber den angegebenen Pull-Up von 33kΩ wird er schon brauchen. p.s. Den mit "PWM" bezeichneten Anschluss aus plan1.png gibt es laut plan2.png nicht. Gemeint ist wohl "0-10 VDC"?
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Lothar M. schrieb: > Dank der Z-Diode Es dürfte mit den 48V Versorung sogar ganz ohne Z-Diode gehen, denn der 0-10V-Eingang laut geht laut "Full speed" Beschaltung links oben im plan2 auch nicht kaputt, wenn 48V dort reinkommen. Allerdings wird sich dann der Reaktionsbereich des Lüfters auf 1/4..1/5 des PWM-Bereichs beschränken. Rainer W. schrieb: > p.s. > Den mit "PWM" bezeichneten Anschluss aus plan1.png gibt es laut > plan2.png nicht. Gemeint ist wohl "0-10 VDC"? Nach dem Ausschlussverfahren bleibt nur der noch übrig. Gegen solche Verwirrung hilft es, im Schaltplan die Klemmennummern zu verwenden. Und im Schaltplansymbol dann die selbe Klemmenreihenfolge wie die Klemmennummern...
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Lothar M. schrieb: > Es dürfte mit den 48V Versorung sogar ganz ohne Z-Diode gehen, ... Aber nicht jeder kleine LL-MOSFET mag 48 V U_DS. > Allerdings wird sich dann der Reaktionsbereich des Lüfters auf 1/4..1/5 > des PWM-Bereichs beschränken. Warum sollte man das wollen, nur um die paar Cent für die Z-Diode zu sparen und dann auch noch Drehzahlschwankungen in Kauf zu nehmen, wenn die 48V nicht stabil sind?
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Thorsten schrieb: > Vermutlich ist meine Schaltung grob fehlerhaft Ein völlig ungeeignetes Modul. Es reicht nicht, dass irgendwo das Wort PWM auftaucht beim billigsten was mam aus China erwerben kann Baue zwischen ESP32-Ausgang und Lüfter:
1 | +48V----------- 4 |
2 | | |
3 | 33k |
4 | | |
5 | +--------+--- 3 |
6 | | _|_ |
7 | --3k3--|< BC547 /_\' ZD12 |
8 | |E | |
9 | --------+--------+--- 1 |
wie schon im Datenblatt des Lüfters angedeutet und benutze DIE RICHTIGE PWM Frequenz.
Nochmals vielen Dank für die Antworten! Ich hätte gleich hier fragen sollen... Einen 33K-Widerstand bekomme ich wohl unfallfrei bestellt. Damit ich nicht ggf. wieder ins Klo greife: Kann mir jemand Links für den BC547 und die ZD12-Diode einstellen. Oder falls Verlinken wegen Werbung nicht erlaubt ist, die Artikelnummer bei Reichelt oder sonstwo nennen? Unter BC547 hat Reichelt z.B. 6 Varianten. Mir sind teils die Unterschiede nicht klar.
Thorsten schrieb: > Unter BC547 hat Reichelt z.B. 6 Varianten. Mir sind teils die Unterschiede > nicht klar. Die Unterschiede liegen im Verstärkungsfaktor "hFE" (gekennzeichnet in der Typenbezeichnung durch den zusätzlichen Buchstaben) und im Hersteller. Für deine Anwendung ist das völlig egal. Vergiss den 3,3kΩ Widerstand an der Basis nicht. Bei der Z-Diode reicht die kleinste Leistungsklasse (0,3W ... 0,5W). Bei 12V und 1,5mA hast du an der Z-Diode eine Leistung von 18 mW. Such dir aus, welche Bauform du löten kannst/magst. https://www.reichelt.de/de/de/shop/kategorie/zenerdioden-8533?filter=3%23~%23%2A%23~%2312%20V%23~%2312%23~%230
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Thorsten schrieb: > Unter BC547 hat Reichelt z.B. 6 Varianten. Wenn du es dir eh' aussuchen kannst, dann nimm den mit der höchsten Stromverstärkung endend mit 'C'. Rainer W. schrieb: > Vergiss den 3,3kΩ Widerstand an der Basis nicht. Oder einfach 2 Stück von den 33k bestellen. Das tuts dann auch...
Thorsten schrieb: > Problem 1: Die Drehzahlregelung funktioniert anscheinend nur etwa im > Bereich 30-50%. Das ich die Drehzahl nicht auf 1% runter bekomme, ist > mir klar, aber nach oben hin sollten 100% möglich sein. Bei voller > Drehzahl sollen die Lüfter mit 3100 U/min rotieren und jeweils 34 W > verbrauchen. Auch wenn ich am ESP32 das PWM-Signal auf 100% regele, > verbrauch ein Lüfter nur 18W und läuft definitiv nicht auf voller > Drehzahl (zu leise verglichen mit der alten Steuerung). Das sind doch alles erstmal Mutmaßungen. Hast du die Drehzahl gemessen? Außerdem konnte ich die tatsächliche Spannung für die Motoren hier nicht finden. Wenn du nur eine geringe Spannung hast, dann brauchst du dich in den unteren Drehzahlenbereich nicht wundern, dass die nicht richtig laufen. Dann mach in deine Programmierung eine kurze Anlaufphase von 100% PWM rein und gehe dann auf die gewünschte Drehzahl runter. Der Motor braucht immer deutlich mehr Strom zum anlaufen.
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Frank O. schrieb: > Hast du die Drehzahl gemessen? Vor man die Drehzahl misst, reicht es schon aus, einfach mal die Spannung am 0-10V-Eingang (zwischen Klemme 3 und 1) zu messen. Wenn da nur 5V sind, dann kommt am Lüfter auch nur die halbe Drehzahl raus.
Frank O. schrieb: > Das sind doch alles erstmal Mutmaßungen. Hast du die Drehzahl gemessen? Solange der MOSFET offensichtlich nicht einmal richtig angesteuert wird und der Pull-Up fehlt, um für die Drehzahlregelung des Lüfters ein vernünftiges PWM-Signal an seinem Steuereingang zu liefern, reicht doch die qualitative Erkenntnis, dass der Lüfter weniger dreht, als bei der alten Steuerung. Da braucht man nicht um die letzten 100rpm zu fälschen. Zum Testen könnte man bei abgeklemmtem MOSFET-Modul eine einstellbare Spannung zwischen 0 und 10V an den Steuereingang des Lüfters anschließen (Klemmen 1: Gnd und 3: 0-10V).
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Rainer W. schrieb: > Solange der MOSFET offensichtlich nicht einmal richtig angesteuert wird > und der Pull-Up fehlt, um für die Drehzahlregelung des Lüfters ein > vernünftiges PWM-Signal an seinem Steuereingang zu liefern, reicht doch > die qualitative Erkenntnis, dass der Lüfter weniger dreht, Ja klar, du und Lothar habt natürlich recht. Aber weiß das der TO wirklich auch? Ich finde es allein schon beeindruckend, dass man einen 48V-Motor mit 12V betreiben und auch noch "vernünftig" regeln will.
Frank O. schrieb: > Ich finde es allein schon beeindruckend, dass man einen > 48V-Motor mit 12V betreiben und auch noch "vernünftig" regeln will. Wie kommst du darauf. Der Lüfter wird mit 48V versorgt. Thorsten schrieb: > plan1.png
Rainer W. schrieb: > Wie kommst du darauf. Der Lüfter wird mit 48V versorgt. Eben das konnte ich nicht einwandfrei aus den Texten lesen. Wenn das so ist, dann ist ja da schon einmal alles gut. Dann soll er halt die Schaltung richtig verdrahten und ausprobieren. Seine Programmierung ist nach seinen Aussagen nicht zu beanstanden ... Wie auch immer. Erstmal Fehler beheben und dann melden.
Frank O. schrieb: > Eben das konnte ich nicht einwandfrei aus den Texten lesen. Deswegen hat in der Elektronik der Schaltplan ein höheres Gewicht als ausschweifende Lyrik.
Frank O. schrieb: > Ja klar, du und Lothar habt natürlich recht. Aber weiß das der TO > wirklich auch? Ich finde es allein schon beeindruckend, dass man einen > 48V-Motor mit 12V betreiben und auch noch "vernünftig" regeln will. Man kann mir natürlich zurecht einiges an Unkenntnis vorwerfen, aber wo will ich einen 48-V-Motor mit 12V betreiben? Ich betreibe den Motor mit 48V. Es geht um das Steuersignal für die Drehzahl mit 12 bzw. 10V. Gemessen habe ich am PWM Eingang bzw 0-10 VDC-Eingang des Lüfters: 0% = 0 V 50% = 5,15 V 100% = 12,0 V Die %-Angabe ist jeweils der gesetzte Wert im ESP für das PWM-Signal. Unter 25% bleibt der Lüfter stehen (auch wenn er vorher mit einem höheren Wert lief). Bei 100% und 12V läuft der Lüfter aber nicht mit 100% also 3.100 U/min. Das ist nicht gemessen, sondern dafür gibt es 2 Indizien: Geräusch und Stromverbrauch. Bei der Drehzahlmessung muss ich erst mal herausfinden, wie ich die Impulse am ESP32 zählen kann. Und dann muss herausfinden, auf welcher Ader das "Tachosignal" liegt. Aus dem Lüftungsgerät kommt nur ein Kabelbaum mit 20 schwarzen Adern (12 davon werden genutzt) und einer grüngelben Ader. Die Adern sind nummeriert, aber ich habe keinen Schaltplan, was auf welcher Ader liegt. Auf welcher Ader +48V, GND und PWM1 und PWM2 liegen, konnte ich anhand der Leiterplattenbeschriftung des alten Steuergerätes herausfinden. Die anderen Anschlüsse sind nicht beschriftet. 2 werden das "Tachosignal" sein, 4 werden zu Temperatursensoren gehören und bei 2 weiteren habe ich gar keine Idee, wofür die sind.
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Ich hatte doch schon geschrieben, dass mir das mit den 48V nicht eindeutig klar war. Also alles gut.
Thorsten schrieb: > Bei 100% und 12V läuft der Lüfter aber nicht mit 100% also 3.100 U/min. Deshalb der Vorschlag mit 0..10V ohne MOSFET-Treiber und ohne irgendein PWM (ganz abgeklemmt). Wie benimmt sich der Lüfter dann? Rainer W. schrieb: > Zum Testen ... Besitzt du ein Oszi oder andere Messgeräte?
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Thorsten schrieb: > Produktbeschreibung der MOSFET-Platinen bei Amazon steht Bruhaha. Produktbeschreibung bei Amazon. Solche Quellen liest du wörtlich? Laut dem, was bei A. steht, würde mein IP-Telefon gar nicht funktionieren, mein Multimeter wäre erdbebensicher, würde aber nur 50 g (statt 400 g) wiegen, ...
Rainer W. schrieb: > Deshalb der Vorschlag mit 0..10V ohne MOSFET-Treiber und ohne irgendein > PWM (ganz abgeklemmt). Wie benimmt sich der Lüfter dann? Das ist die richtige Idee, scheitert nur dran, dass er nicht die Leitung klar zuordnen kann, so wie ich ihn verstanden habe.
Frank O. schrieb: > Das ist die richtige Idee, scheitert nur dran, dass er nicht die Leitung > klar zuordnen kann, so wie ich ihn verstanden habe. Das ist doch kein Argument. Um das Ding per PWM zu steuern, müssen die Leitungen ebenfalls richtig zugeordnet sein. Sonst wird das sowieso nichts.
Rainer W. schrieb: > Deshalb der Vorschlag mit 0..10V ohne MOSFET-Treiber und ohne irgendein > PWM (ganz abgeklemmt). Wie benimmt sich der Lüfter dann? Ich habe ein altes stufenweise regelbares Netzteil mit 3/6/9/12V DC. Das kann ich heute Abend mal ranhängen und berichten, was die Lüfter bei den einzelnen Spannungen machen. > Besitzt du ein Oszi oder andere Messgeräte? Leider nur ein Multimeter. Die einzigen beiden Adern, die ich (noch) nicht zuordnen kann, sind die, an denen ich die Impulse für die Ist-Drehzahl abgreifen müsste (2 Impulse pro Umdrehung). Das hatte ich oben nur geschrieben, weil jemand nach einer Messung der Drehzahl fragte. Die Adern für Stromversorgung und das Steuersignal kann ich klar zuordnen. Ich habe hier auch noch einen Beutel mit 4.7K-Widerständen (1W). Werde heute Abend mal 7 in Reihe schalten ;-), um 33K zu bekommen und berichten, was sich ggf. ändert.
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Thorsten schrieb: > Leider nur ein Multimeter. Dann stell das auf den 20VDC-Messbereich und guck dir damit die Spannung am Lüfter zwischen "0-10 VDC" (3) und Gnd (1) an. Die Chancen stehen relativ gut, dass du damit (auch bei richtiger PWM-Ansteuerung) einen vernünftigen und stabilen Wert angezeigt bekommst (Z-Diode muss eingebaut sein, alternativ: Widerstand 4,7kΩ von (3) nach ca. +12V.
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