Forum: Platinen 12V Membranpumpe (KNF) läuft nur mit halber Leistung bei interner 3V-Steuerspannung (LM317)


von Sebastian (controlling_dutchman)


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Hallo zusammen,

ich habe aktuell ein Problem mit einer selbst entwickelten Platine und 
komme alleine nicht weiter.
Vorweg: Ich bin absoluter Anfänger im Platinen- und Schaltungsdesign, 
also bitte ich um etwas Nachsicht.

Anwendung:
Ich möchte über die 12V-Steckdose im Auto eine 12V-Membranpumpe von KNF 
betreiben.
Die Pumpe besitzt zusätzlich einen Steuereingang, der über eine Spannung 
von 0–3V geregelt wird:

0V: Pumpe aus,
3V: maximale Leistung

Leider ist mir der genaue Pumpentyp unbekannt, und ich habe weder 
Datenblatt noch weitere technische Informationen. Ich betrachte die 
Pumpe daher als Blackbox.

Schaltung / Konzept:
Ich habe eine Platine entwickelt (Schaltplan füge ich im Beitrag an), 
die aus der 12V-Versorgung drei Pfade erzeugt:

1) 12V direkt zur Versorgung der Pumpe
2) 3V über LM317T zur Versorgung einer 3V-LED
3) 3V über zweiten LM317T, anschließend ein Potentiometer, um die 
Steuerspannung für die Pumpe zwischen ca. 0–3V einzustellen

Die 12V für den Motor der Pumpe werden dabei nicht geregelt, sondern 
direkt durchgeschaltet.

Problem:
Nachdem ich die Pumpe angeschlossen und die Steuerspannung auf 3V 
eingestellt habe, läuft die Pumpe nur mit halber Leistung:

gemessener Pumpenstrom: ca. 125 mA bei 12V,
erwartet: ca. 250 mA bei 12V (maximale Leistung)

Das Merkwürdige daran:
Die gemessene Steuerspannung an den Pumpenkontakten beträgt stabil 3V, 
so wie vorgesehen.
Wenn ich jedoch eine externe, separate 3V-Spannungsquelle für den 
Steuereingang verwende, läuft die Pumpe sofort korrekt mit voller 
Leistung (~250 mA).

Was ich bereits geprüft habe:
Stromaufnahme am Steuereingang der Pumpe: < 1 mA
Ich halte es daher für unwahrscheinlich, dass der LM317 strommäßig 
überlastet ist.

Vermutung:
Ich vermute aktuell, dass das Problem damit zusammenhängt, dass 
Versorgung (12V) und Steuerspannung (3V) aus derselben Quelle stammen 
und Masse gemeinsam genutzt wird.
Allerdings kann ich mir nicht schlüssig erklären, warum das in dieser 
Konstellation zu dem beschriebenen Verhalten führt.

Frage:
Hat jemand eine Idee, woran das liegen könnte oder schon einmal ein 
ähnliches Verhalten beobachtet?
Gibt es bei solchen Pumpen oder bei der Erzeugung der Steuerspannung mit 
LM317 typische Stolperfallen, die ich übersehe?

Vielen Dank im Voraus für jede Erklärung oder jeden Denkanstoß.

Viele Grüße,
Sebastian

von Michael B. (laberkopp)


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Sebastian schrieb:
> Ich vermute aktuell, dass das Problem damit zusammenhängt, dass
> Versorgung (12V) und Steuerspannung (3V) aus derselben Quelle stammen
> und Masse gemeinsam genutzt wird

Schön wär's.

Derzeit hat deine 3V Steuerspannung an einem Pin immer 3V, am anderen 0V 
bis 3V.

Es scheint also eher ein Problem zu sein, dass sie NICHT auf gemeinsame 
0V bezogen sind.



Aber genaues weiss man nicht, da NATÜRLICH kein Datenblatt zur Pumpe 
vorliegt.

von Nemopuk (nemopuk)


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Was ist das für eine LED, die du mit konstanten 3V betreiben willst? 
Bitte zeige ihr Datenblatt oder benenne das Modell ganz genau.

Hast du spezielle Spannungsregler, die ohne Kondensator am Eingang 
stabil funktionieren? Denn wenn nicht, ist deswegen mit wilden 
Schwingungen zu rechnen, die ein Multimeter nicht anzeigen kann.

Sebastian schrieb:
> Gibt es bei solchen Pumpen ... Stolperfalllen?

welche ist "solche"?

: Bearbeitet durch User
von Manfred P. (pruckelfred)


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Michael B. schrieb:
> Es scheint also eher ein Problem zu sein, dass sie NICHT auf gemeinsame
> 0V bezogen sind.

Ja, und die Schaltung des Potis ist grober Unfug. Der Ausgang des LM317 
soll direkt zur Pumpe gehen und das Einstellpoti kommt parallel zu R4 in 
dessen Fuß. Den Wert muß er rechnen.

Ich sage parallel , damit bei evtl. Poti-Aussetzern der Ausgang nicht 
auf volle Spannung aufreißt.

Nemopuk schrieb:
> Was ist das für eine LED, die du mit konstanten 3V betreiben willst?
> Bitte zeige ihr Datenblatt oder benenne das Modell ganz genau.

Mal wieder .., das ist eine total unwichtige Nebenbaustelle.

von Gerald B. (gerald_b)


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Laß das Gehampel und lass U1, C1, R1 und R2 weg und erhöhe R3 auf 1K 
(für 10 mA) R3 setzt 0,1W um. Das ist einfacher und ob du die Leistung 
in einem Linearregler oder in einem Vorwiderstand verheizt, ist Rille. 
Es ist eher so, das der Regler einen Ruhestrom in vergleichbarer Größe, 
wie die LED hat, sich also ansonsten dazu addiert.

von Sebastian (controlling_dutchman)


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> Was ist das für eine LED, die du mit konstanten 3V betreiben willst?

Bei der LED handelt es sich um eine Standard 5mm LED mit Arbeitsspannung 
von 3 - 3.2V und Arbeitsstrom von ~20mA.
Diese dient nur zur Anzeige, dass der Kippschalter umgelegt wurde (Pumpe 
also ready for use ist) und leuchtet auch wie gewünscht (ohne flackern).

> Hast du spezielle Spannungsregler, die ohne Kondensator am Eingang
> stabil funktionieren? Denn wenn nicht, ist deswegen mit wilden
> Schwingungen zu rechnen, die ein Multimeter nicht anzeigen kann.
Interessanter Punkt! Das Datenblatt zu dem Spannungsregler schicke ich 
mal mit. Tatsächlich war ich mir bei der genauen Beschaltung dieses 
Bauteils auch etwas unsicher, da es (siehe Datenblatt) ja verschiedene 
Beschaltungsmöglichkeiten gibt. Habe mich dann dazu entschlossen nur 
einen Kondensator ausgangsseitig zu verwenden, was wohl nun zu den 
Problemen führt :/

>> Gibt es bei solchen Pumpen ... Stolperfalllen?
> welche ist "solche"?
Damit meinte ich Pumpen mit separater Regelspannung. Aktuell versuche 
ich mehr über die verwendete Pumpe herauszufinden und schicke es hier 
rein, sobald ich etwas gefunden habe.

von Flo G. (flolix)


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Guten Abend,
ich arbeite sehr viel mit KNF Pumpen, FP 70 und anderen. Bei allen 
war/ist die Steuerspannung entweder 0-5V oder ein PWM Signal. Für die 
Steuerspannung reicht im übrigen ein kleines 10k Poti zwischen GND und 
5V, da wird keine Last aufgenommen..

: Bearbeitet durch User
von Jens M. (schuchkleisser)


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Sebastian schrieb:
> Bei der LED handelt es sich um eine Standard 5mm LED mit Arbeitsspannung
> von 3 - 3.2V und Arbeitsstrom von ~20mA.

Für 'ne einfache Einschaltkontrolle sind 20mA Overkill, und der LM317 
natürlich auch.
Vorwiderstand dürfte genug sein.

Und für den ganzen Kram ein "Autoanpassungskreis", denn Autostrom ist 
95% Dreck.
Oder ist garantiert, das der Krempel nur läuft wenn der Wagen 
ausgeschaltet ist und nur der Akku das System versorgt?

Das Poti für die Steuerspannung hätte ich zwischen 3V und Masse 
geschaltet, der Schleifer des Potis ist "Plus Ausgang" und Masse die 
gleiche wie überall.
Dann bekommt die Pumpe auch 0-3V Steuerspannung und nicht irgendwas...

von Wolf17 (wolf17)


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Wie schon geschrieben, 3V ist unüblich. Woher stammt die Information, 
dass die Pumpe mit 3V gesteuert werden kann? Nur An/Aus, oder auch 
proportional?

Bitte mit einem Ohmmeter gegen den -12V Anschluss messen, ob zu den 
beiden Steuerpins eine Verbindung besteht. Es könnte auch ein 
Optokopplereingang sein.

Wenn die Pumpe nur An/Aus geschaltet werden soll, reicht zur Erzeugung 
von 3V eine Zenerdiode nach Masse und ein 1k nach +12V. Oder die 
existierenden 3V vom anderen LM317 mitverwenden.

Bitte Abmessungen und Bilder von Pumpe und Anschluss, vielleicht erkennt 
jemand den Typ.

: Bearbeitet durch User
von Gerald B. (gerald_b)


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Wolf17 schrieb:
> Wenn die Pumpe nur An/Aus geschaltet werden soll, reicht zur Erzeugung
> von 3V eine Zenerdiode nach Masse und ein 1k nach +12V.

Eine blaue, oder weiße LED und er hat Einschaltanzeige und 
Referenzspannung in Einem.

von Wolf17 (wolf17)


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Sebastian schrieb:
> Nachdem ich die Pumpe angeschlossen und die Steuerspannung auf 3V
> eingestellt habe, läuft die Pumpe nur mit halber Leistung:
Wenn ich mir die Steuerkennlinie einer FF 12 DCB-4 ansehe, die mit 0-5V 
drehzahlgesteuert wird, dann läuft die mit 3V nur mit etwa halber 
Drehzahl.
https://knf.com/fileadmin/Global_files/Downloads/Product_OEM_Process/Datasheets/DB_FF12_DE_03_174546.pdf
Wie schon vorgeschlagen, die LED mit Rv 1k direkt aus 12V betreiben und 
noch ein paar Dioden davorschalten, dann hat man die nötigen 5V.
sw=GND rt=+12V ws=5V der Drehzahlausgang gn bleibt offen.

: Bearbeitet durch User
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