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Thema: stillstehender Lüfter als Stroboskopeffekt (Gelesen 8211 mal)
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kurzundschmerzhaft
Lötkolbenfreak
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[edit@crawler]: Nachfolgende Fragestellung bezieht sich auf unser PWM-Tutorial und wurde hierher ausgelagert, da keine PWM-Steuerung mit konstanter Frequenz und variablem Puls-Pause-Verhältnis gesucht wird. Die benötigte Schaltung ist ein Stroboskop variabler Frequenz.
Wie klein muss ich denn den Widerstand (bzw. Trimmer) machen, damit ich einen Bereich von 10 - 100 Hz bekomme? Ich würde da gerne LEDs anschließen und es so hinbekommen, dass man den Effekt erhält, dass sich ein Lüfter rückwärts dreht...
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« Letzte Änderung: Dezember 10, 2006, 13:01:29 von Crawler »
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Falzo
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du kannst auch den kondensator verändern (vergößern) um eine niedrigere Frequenz zu erreichen. ich weiss so ad hoc nicht, ob die Schaltung nen Grenzbereich hat, in dem sie womöglich nicht mehr sicher anschwingt, ansonsten sollte es mit nem 1kOhm Poti und nem 1µF Kondensator halbwegs hingehen.
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TzA
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Damit die Frequenz klein wird, muss der Widerstand R1003 groß werden, d. h. hohe Frequenzen gehen mit jedem Poti. Bei 250kOhm ist man recht genau bei 10 Hz.
Für den Stroboskop-Effekt, den du erreichen willst, brauchst du jedoch eher hohe Frequenzen, denn bei 10 Hz lässt sich das Auge noch nicht "betrügen" und sieht noch jeden Blitz einzeln. Wenn du den Lüfter z. B. mit seiner zehnfachen Drehfrequenz anleuchtest, gibt das auch ein stehendes Bild, d. h. eine leichte Veränderung der Frequenz lässt ihn dann scheinbar langsam vorwärts oder rückwärts drehen. Dieser Trick geht natürlich mit allen geraden Vielfachen der Lüfterfrequenz.
Da die LEDs bei dir ja immer nur kurz aufblitzen dürfen (sonst wird es ja unscharf), kannst du ihren Vorwiderstand kleiner wählen, Details dazu solltest du im Datenblatt der verwendeten LEDs finden.
Eine kleine Warunung noch: Die Schaltung wurde nicht umbedingt auf Frequenzstabilität ausgelegt, es kann als durchaus sein, dass sich nach dem Anschalten durch die Erwärmung der Bauteile diese etwas verschiebt. Auch das Puls/Pause-Verhältnis ist nicht umbeding absolut konstant, stört normalerweise kaum, aber da du sehr kleine Werte wählen musst, machen Schwankungen dann doch was aus.
Evtl googelst du mal nach einer Stroboskop-Schaltung, könnte besser geeignet sein.
Bitte außerdem meinem Post eins weiter oben beachten.
@Falzo: 1kOhm/1uF hat laut LTSpice 220 Hz.
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« Letzte Änderung: Dezember 10, 2006, 10:38:37 von TzA »
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Falzo
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@TzA: ich gebe zu ich habs nur grob geschätzt, is ja noch früh am morgen.
es hätte natürlich auch nicht 1kOhm heissen sollen, sondern 10kOhm, also der im Tutorial beispielhaft genannte Wert...
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kurzundschmerzhaft
Lötkolbenfreak
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Da ich ja noch so gut wie keinen Anhaltspunkt habe, kann man irgendwie "berechenen" bzw. gibt es ne Fausregel, ab welcher Blitzgeschwindigkeit man die Lüfterblätter langsam drehend sieht? Ich bin auf den Effekt eher durch zufall gakommen: Ich sitze am Arbeitsplatz, rechts neben mir steht ein offener PC der an ist und dessen CPU Lüfter sich dreht. Als ich dann die (optische) Maus angehoben habe, hatte ich eben den Effekt, als ob der Lüfter sich nur ganz langsam dreht... Das Licht hat ausgesehen, wie wenn es dauerhaft angewesen wäre, nur war es etwas dunkler...
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TzA
Modder der Apokalypse
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Der Effekt ist eigentlich recht simpel:
Wenn man eine Lichtquelle hat, die lauter ganz kurze Lichtpulse erzeugt, sieht das Auge den beleuchteten Gegenstand natürlich immer nur dann, wenn die Lichtquelle gerade aufblitzt. Wenn nun die Frequenz der Lichtquelle so gewählt wird, dass sich der Lüfter bei jedem Blitz an der gleichen Position befindet, sieht es so aus, als würde er stehen. Die Stroboskopfrequenz darf nur nicht zu groß werden, denn irgendwann ist der Lüfter natürlich langsamer als der Blitz. Wenn man damit leben kann, dass die Beschriftung auf der Nabe unscharf ist, kann man bei einem 6-flügeligen Lüfter natürlich als Blitzfrequenz die bis zu 6-fache Lüfterfrequenz verwenden, zwischen jedem Blitz dreht sich der Lüfter um ein Blatt weiter. Zu langsam sollte die Blitzfrequenz auch nicht sein, denn sonst flackert es.
Um von einem stehenden Bild des Lüfters zu einem sich langsam drehenden zu kommen, muss man dann nur die Blitzfrequenz ein wenig ändern, dadurch trifft jeder Blitz den Lüfter nicht mehr in der exakt gleichen Position, sondern er hat sich jeweils ein Stückchen verschoben.
Was ich im oberen Post geschrieben habe stimmt übrigens so nicht ganz, es gibt eine obere Grenzfrequenz, aber der der Effekt nicht mehr funktioniert, und die ist die Drehfrequenz des Lüfters, bzw wenn man nur die Lüfterblätter scharf haben will (Anzahl der Blätter)*(Frequenz des Lüfters). Bei einem 600upm-Lüfter also 10 Hz (bei 6 Blättern 60Hz), bei einem 2000upm-Lüfter 33Hz (bei 6 Blättern 200 Hz). Wie man sieht, geht das bei halbwegs schnell drehenden Lüftern gut, bei sehr langsamen braucht man entweder viele Lüfterblätter oder es flimmert.
Bei der Konkurrenz gibt es z. B. eine Stroboskopschaltung um einen NE555 herum aufgebaut, sie geben die möglichen Frequenzen aber nicht an.
Bei einer andern Konkurrenz  gibts eine Stroboskop-Schaltung, die für die Lüfterbeleuchtung gedacht ist.
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« Letzte Änderung: Dezember 10, 2006, 12:50:25 von TzA »
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Crawler
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Das lässt sich kurz und einleuchtend erklären. Der Lüfter dreht mit einer konstanten Geschwindigkeit, meinetwegen 1800 U/min. Damit dreht er sich 30 mal in der Sekunde um die eigene Achse, das entspricht einer Frequenz von 30 Hz. Wenn du nun eine LED mit 30 Hz (alle 33,3 ms) ansteuerst und auf den Lüfter richtest, sollte in der Beleuchtungszeit der Eindruck eines stehenden Lüfters entstehen. Natülich muss der Lichtimpuls kurz genug sein, dass der Lüfter in der Beleuchtungszeit nicht zu weit weiterdreht. Aber aufgepasst: Das menschliche Auge nimmt 30 Hz noch immer als Flimmern wahr (im Gegensatz zum alten Fernseher, der noch auf 50 Hz flimmert, hat eine LED keine Nachleuchtzeit, was den Effekt noch verschlimmert).
Erhöhen wir die Frequenz sanft (d. h. die Pause zwischen den Lichtimpulsen wird etwas kürzer), so erreichen die Lüfterblätter in der Zeit nicht mehr die Anfangsposition, sondern werden kurz vorher beleuchtet, und das bei jedem Lichtimpuls! Der Lüfter erweckt den Eindruck, dass er sich langsam rückwärts drehen würde. Umgekehrt gilt das auch: Eine geringe Absenkung der Frequenz bewirkt den optischen Effekt, dass sich der Lüfter langsam vorwärts drehen würde.
Als Schaltung braucht man also eine Stroboskopschaltung, deren Frequenz auf die Lüfterdrehzahl abgestimmt ist.
Theoretisch ließe sich dazu auch das Tachosignal auswerten, was aber noch "etwas" komplizierter wird.
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« Letzte Änderung: Dezember 10, 2006, 19:33:50 von Crawler »
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Ein Kluger bemerkt alles. Ein Dummer macht über alles seine Bemerkungen.
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VogeL
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hmmm
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Passt zwar nicht direkt  aber egal :
Aufgrund dieses Effektes, werden Leuchtstoffröhren auch immer auf alle 3 Phasen des Netzes verteilt (natürlich auch wegen der symmetrischen Belastung wegen) . Man erhält sonst unter umständen z.B. bei Bohrvorgängen den Eindruck der Bohrer würde stehen obwohl er sich dreht.
Man beugt damit der Unfallgefahr vor.
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kurzundschmerzhaft
Lötkolbenfreak
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Ui, ich hab n eigenes Thema für meine Frage 
An sich ist die Stroboskopschaltung eigentlich das selbe wie die PWM-Schaltung, oder? Ich würde die Schaltung lieber auf Basis der PWM-Schaltung aufbauen, da da mehr über die Frequenz (welche man damit erreichen kann) "bekannt" ist.
Um also Lüfter die sich zwischen 500 und 2000 mal in der Minute drehen beleuchten zu können, würde ich gerne die Frequenzen zwischen 233 bis 933 Hz (bei 7 Lüfterblätter) nutzen. Komm ich da mit 1kOhm/1uF auf die 933 Hz? Gibt es da ne Formel, dass ich weiß, wie groß ich den Widerstand/Kondensator machen muss?
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StarGoose
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Bei einer PWM Regelung sind die PWM Impulse nicht gleich der Lüfterdrehzahl so klappts also nicht...
jedoch reichen bei 1000u/minute (1000upm/60sek.) 16,67Hz aus was aber wie schonmal erwähnt eventuell als flackern sichtbar wird
ich denke es gibt aber eine noch einfachere Lösungen für das Ganze:
eine Lichtschranke (ob nun Reflexlichtschranke oder Gabellichtschranke ist im Grunde egal) auf die Lüfterblätter richten und diese schaltet das Stroboskop fertig...
damit hast du immer ein Synchrones Blitzlicht
entweder synchron zu jedem Lüfterblatt oder zu einem Reflexpunkt auf einem der Blätter je nach Bauart oder Laune
damit hast du auch gleich eine einfache Lösung für das FlackerProblem:
16,67Hz x 7 Blätter ergeben 116,69 Hz das ist Flimmerfei
Falls das für die Schaltung zu schnell ist, macht man mit ner Reflexlichtschranke einfach statt 7 "Meßpunkten" nur 3 oder gar 2 auf die Blätter.
Je nach Drehzalbereich und wo die Grenzen der Schaltung liegen kann man dort spielen und es ergibt im Beispiel dann z.b. rund 38 oder 58 Hz, was beherschbar ist und nichtmehr als störend flackernd empfunden wird.
Der Lichtblitz ist, dadurch das er durch die Lichtschranke ausgelöst wird, eh immer richtig
dafür das genau ein Lüfterblatt wieder an der Auslösestelle ist.
Die Schaltung sollte nur darauf ausgelegt sein so "schnell" schalten zu können wie deine Lüfter drehen können bzw. wirklich nur möglichst kurze Lichtblitze abzugeben.
Die Lichtschranke hat außerdem den Vorteil das auch mit veränderlichen Lüfterdrehzahlen gearbeitet werden kann z.b. bei einer Temperaturregelung des Lüfters bzw. das Schwankungen in der Drehzahl ausgeglichen werden.
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« Letzte Änderung: Dezember 11, 2006, 13:23:41 von StarGoose »
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kurzundschmerzhaft
Lötkolbenfreak
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Ne, ich ersetze dann einfach den Trimmer durch einen Potti, dann kann ich nach Lust und Laune die Blitzgeschwindigkeit erhöhen oder verlangsamen. Ich will das auch nicht automatisch regeln lassen, dass mach ich dann lieber per Hand
Und bei der Geringen Blitzfrequenz wurde ja schon das "flackern" angesprochen, deswegen bleib ich bei den 200 - 1000 Hz
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Falzo
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der entscheidende unterschied zwischen pwm und strobo-schaltung duerfte wohl die laenge der impulse sein. bei einer strobo-schaltung ist der impuls in der regel sehr kurz, was wie oben schon erläutert wurde, sehr wichtig sein duerfte, da man sonst in einer längeren leuchtphase wahrnehmen könnte das sich das rad doch weiterdreht.
dieser effekt haengt zunächst mal nicht so zwangslaeufig mit der frequenz zusammen.
natuerlich kannst du ueber den normalen poti der pwm die puls-länge auch sehr kurz einstellen, bzw. diesen poti dann durch einen entsprechenden spannungsteiler aus zwei widerständen ersetzen.
ich denke mit einer der NE555-Varianten die crawler verlinkt hat, kommst du evtl. etwas einfacher ans Ziel, als eben die PWM zu entfremden, wie schon mehrfach gesagt wurde, ist das ziel der PWM das verhaeltnis der laenge von Puls und Pause zu verändern und dadurch eine regelung zu erzielen, und nicht die frequenz zu verändern ;-)
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kurzundschmerzhaft
Lötkolbenfreak
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Ok, ich hab jetz so einige Seiten nach Schaltungen durchsucht, aber hab nirgends eine Frequenz gefunden, mit welcher die Schaltung arbeitet...
Die Schaltung aus TzA's 2tem Link möchte ich nicht verwenden, da mir die viel zu aufwändig ist, mit den 5 IC's...
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