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Thema: [Tutorial] kapazitiver Sensor - Teil 2 (Schalter) (Gelesen 52830 mal)
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TT_Kreischwurst
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Huhu gamer97 und Misa,
endlich mal Zeit zu Antworten...
Also ich versuche auf alles zu antworten, auch wenn Misa schon einen Teil übernommen hat 
Gemeinerweise kann man die Schaltung nicht wie einen normalen Kipp-/Druck-/Whateverschalter in Reihe schalten, da am Ausgang Betriebsspannung anliegt. Das ließe sich zwar vielleicht irgendwie umlöten, aber da bin ich momentan überfragt.
Klar geht das. Man kann bspw. das positive, geschaltete Potenzial der Sensorschaltung mit einem machanischen Taster/Schalter "overrulen". Ich verstehe hier allerdings nicht, was der Sinn sein söllte.
Die Regelung über das Mainboard kann erhalten bleiben, wenn es über PWM läuft. Da greifst du dir nur das Signal ab und gibst es an die Lüfter weiter. Die Spannungsversorgung erfolg über die Schaltung.
Das ist leider nicht ganz so einfach. Die Schaltung ist beim 1:1-Nachbau so ausgelegt, dass die Spannungsversorgung des Sensor gleichzeitig das zu schaltende Potential ist.
Das heisst, wenn man nur 100mA, 12V am Eingang hat, kann man eben auch nur max. 100mA (-"Strombedarf" des Sensors an sich) schalten.
Und wenn man das PWM-geregelte Signal schalten will, wäre das auch Eingangsspannung für die Schaltung --> Diese würde nicht gehen, das sie eine "glatte" Gleichsapnnung brauch.
Es fallen 0,3V am FET ab. (Hintergrundwissen: Ein typisches Halbleiterproblem. Die Höhe des Spannungsabfalls ist vom verwendeten Material abhängig. So hat Silizium meist 0,6V bis 0,7V "Verlust", Germanium 0,3V etc.)
Nein! Hier Achtung!! Bei Feldeffekttransistoren ist das nicht so einfach über eine Faustregel als 0,3V annehmbar! Berechnungen zur statischen und dynamischen Verlustleistung laufen hier anders ab!
Im Falle vom gamer97 kann davon ausgegangen werden, dass 12V am Ausgang anliegen, wenn 12V Eingangsspannung anliegen
Zusammenfassend für gamer97:
- 5 Lüfter mit ca. 1A sind schaltbar, passiven Kühlkörper auf dem FET nicht vergessen
- Deine LEDs sind problemlos an-/aus-schaltbar, Vorwiderstände nicht vergessen!
- Ein geregeltes Lüftersignal zu schalten ist nich ohne Anpassung der Schaltung möglich (es wäre eine Modifikation der Schaltung dahingehend nötig, dass Spannungsversorgung des Sensors und zu schaltende Spannung getrennt werden. Beim Schalten eines PWM-Signals steigt die Verlustleistung am FET wegen der vielen Schaltvorgänge extrem an.)
- Um die Lüfter an und aus zu schalten, wobei sie im "An-Zustand" geregelt sein sollen ist am einfachsten zu realisieren, wenn man an den Ausgang dieser Sensorschaltung eine solche manuelle (klick) oder automatische (klick) Lüftersteuerung baut. (gleiches wäre auch zum dimmen der LEDs möglich)
Ich hoffe ich konnte alles beantworten und ein wenig helfen, wenn nicht einfach weiter posten!
Vielen Dank für das Interesse an der Schaltung und beste Grüße,
TT_Kreischwurst
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gamer97
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Ich habe heute mal die Temperaturen komplett ohne Gehäuselüfter getestet. Sieht nicht so doll aus, CPU kommt unter Last auf 60°, GPU 70° und vor allem die HDD kommt auf 50°. Dabei werden die Lüfter von CPU und GPU lauter als wenn ich die Gehäuselüfter dran hätte. Ich werde demnächst dann einfach ein paar neue leisere Lüfter bestellen.
Deswegen werde ich die Gehäuselüfter immer anlassen müssen, und das ganze nur für die LEDs verwenden. Die entsprechenden Vorwiderstände sind schon auf der Platine mit den LEDs verlötet. Der Anschluss ist so ein 2-pin Stecker, der aber voll kompatibel zu einem 3-pin Lüfterkabel ist und deswegen so angeschlossen wird. Es handelt sich dabei um eine fertige Beleuchtung von Lian Li (ein blauer Kreis).
Einen Kühlkörper werde ich trotzdem mit bestellen, falls ich die Schaltung mal für etwas anderes verwende. 
Aber die Schaltung ist mal echt genial, die kann man immer mal gebrauchen. 
Ich meld mich dann nochmal, wenn es funktioniert (oder wenn ich gefailt habe  )
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TT_Kreischwurst
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Viel Erfolg beim basteln und viel Spass mit der Schaltung!
Beste Grüße,
TT_Kreischwurst
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Misa
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Ach, du bist auch vielbeschäftigt? :p
Nix Faustformel? Schrecklich, diese Elektronik :<
Als ich die Schaltung nachgelötet und durchgemessen habe, fielen am FET ohne Last 0,3V ab. Die dürften also immer weg sein. Wie verhält sich das denn, wenn sich die Schaltzyklen erhöhen? Tritt diese "andere" Berechnung auch bei normalen Transistoren (die man antaktet) auf?
Das ist leider nicht ganz so einfach. Die Schaltung ist beim 1:1-Nachbau so ausgelegt, dass die Spannungsversorgung des Sensor gleichzeitig das zu schaltende Potential ist.
Das heisst, wenn man nur 100mA, 12V am Eingang hat, kann man eben auch nur max. 100mA (-"Strombedarf" des Sensors an sich) schalten.
Und wenn man das PWM-geregelte Signal schalten will, wäre das auch Eingangsspannung für die Schaltung --> Diese würde nicht gehen, das sie eine "glatte" Gleichsapnnung brauch.
Das PWM-Signal als Spannungsquelle zu verwenden, wäre nicht zielführend.
PWM-Anschlüsse auf dem Mainboard haben 4 Pins: 12V, Masse, Tachosignal, PWM-Takt. Versorgt man die Schaltung mit 12V und Masse und gibt dem Lüfter den vierten Pin, also das eigentliche Signal, bleibt die PWM-Steuerung (oder doch Regelung?) erhalten, da die Elektronik im Lüfter das PWM-Signal in die entsprechende Drehzahl umwandelt. Das geht aber nur, solange sie Spannung erhält. Laut Gamer97 schafft sein Mainboard genügend Strom über die Ausgänge raus, um 5 Lüfter zu betreiben. Ich tippe zwar auf 3-5 Anschlüsse, aber somit wären schon mindestens 300-500mA bei 12V verfügbar. Die Schaltung könnte also einige Lüfter betreiben, da die Spannungsversorgung entsprechend Strom bei ausreichend Spannung liefert.
Das würde dann so aussehen:
12V und Masse an die Schaltung. Von dort aus auf den Lüfter. Somit kann der Verbraucher an- und ausgeschaltet werden.
Tachosignal und PWM-Signal direkt vom Mainboard an den Lüfter. Somit bleibt die Steuerung/Regelung erhalten.
Einen Schritt weiter:
Gemeinerweise kann man die Schaltung nicht wie einen normalen Kipp-/Druck-/Whateverschalter in Reihe schalten, da am Ausgang Betriebsspannung anliegt. Das ließe sich zwar vielleicht irgendwie umlöten, aber da bin ich momentan überfragt. Klar geht das. Man kann bspw. das positive, geschaltete Potenzial der Sensorschaltung mit einem machanischen Taster/Schalter "overrulen". Ich verstehe hier allerdings nicht, was der Sinn sein söllte.
Zum Wesentlichen:
Würde man Drain als "Out +" und Source als "Out -" verwenden, bleibt die Ansteuerung des Gates über die Schaltung. Man hätte somit einen normalen Schalter.
In der momentanen Version schaltet der FET nur Masse durch. Somit ist man an die Betriebsspannung gebunden.
Meine Frage: Geht das oder sind gewisse Dinge im Umgang mit dem FET zu beachten? Zum Beispiel, dass das Potential am Gate zwingend das Gleiche wie an Drain sein muss bzw. von der gleichen Spannungsquelle kommt.
Es zeigt sich mal wieder, dass ich noch viel zu entdecken habe
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gamer97
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Im MB Handbuch stand, dass für den CPU_FAN 2 Ampere (oder 24W) "verfügbar" sind, aber scheinbar gilt das für alle Lüfter auf dem Mainboard. Habe es einfach ausprobiert
Es ist ein CPU_FAN mit PWM, ein PWR_FAN ohne Steuerung (3-pin) und ein CHA_FAN (3-pin) mit Steuerung da, ich habe alles über den CHA_FAN gemacht (außer natürlich den CPU Lüfter).
Habe noch eine kurze Frage und zwar, welches Gehäuse man für diese Platine verwenden kann (Maße), damit sich nicht die Lötstellen kurzschließen, wenn man die Platine ins leitende Gehäuse legt.
Ich wollte ursprünglich ein Stück Plaste unterlegen, aber das ist dann auch nicht so doll.
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« Letzte Änderung: Mai 19, 2013, 12:18:12 von gamer97 »
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Misa
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Entweder bohrst du zwei/vier Löcher an den Rand der Platine und verwendest Abstandshalter (zB DK 5MM von reichelt). So kannst du die Platine im Gehäuse an nahezu jeder beliebigen Stelle unterbringen. Schrauben, Muttern und Löcher vorausgesetzt.
Alternativ gibts noch Klebesockel mit Rastnasen. Vielleicht reichen dir die schon.
Meine Platine misst etwa 50x35mm (nicht ganz das Layout aus dem Tut). Es befinden sich keine Bohrungen am Rand. Wenn du ein Gehäuse wählst, überleg dir vorher, wie du nachher an die Anschlüsse kommst und wo du es im Tower verstauen möchtest. Nicht vergessen: aufs Innenmaß achten
Ansonsten gibts noch abenteuerliche Methoden wie...
Unterseite mit Heißkleber "versiegeln" und einfach in den Tower schmeißen und lauter solchen Unfug.
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gamer97
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Ich meinte es eigentlich eher so, dass der Transistor (ein weiterer) durch einen geringen Strom leitend gemacht wird, welcher wiederum durch diese Schaltung geschalten wird. Im Prinzip so wie hier: http://www.modding-faq.de/inde...301&page=10
Aber der normale Kippschalter bzw. Taster wird durch diese Schaltung ersetzt. Das hätte den Vorteil, dass nicht der ganze Strom durch den Schalter geht, sondern durch den Transistor.
Ich weiß aber wie gesagt nicht, ob das machbar ist. War nur eine Überlegung.
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TT_Kreischwurst
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Die eigentliche Last muss geschalten werden.
Der BUZ (und ähnliche) können das schon exzellent genug, ein weiterer Transi dahinter würde das nur verschlimmbessern
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TT_Kreischwurst
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Ach und als ausfühliche Antwort zu o.g.:
Ach, du bist auch vielbeschäftigt? :p
Nix Faustformel? Schrecklich, diese Elektronik :<
Als ich die Schaltung nachgelötet und durchgemessen habe, fielen am FET ohne Last 0,3V ab. Die dürften also immer weg sein. Wie verhält sich das denn, wenn sich die Schaltzyklen erhöhen? Tritt diese "andere" Berechnung auch bei normalen Transistoren (die man antaktet) auf?
Nochmal zu Verlusten am MOSFET. Ich gebe das mal ohne groß zu recherchieren nach meinem Kenntnisstand wieder. Also ohne Gewähr
TechnikMaster ist in diesem Bereich der Fachmann und wird mich sicher berichtigen wenn ich was falsches schreibe
Für den statischen Betrieb wichtig ist der R_DS(on) Wert des FETs. Das steht im Datenblatt und wären beim BUZ11 z.B. 0,04Ohm.
Es ist also der Widerstand gemeint welcher zwischen Drain und Source "ohmsch" wirkt. Wenn der FET schaltet ist es eben kein idealer 0Ohm-Widerstand, sondern mit o.g. Kennwert niederohmig.
Dieser minimale Durchgangswiderstand ist nun für eine Verlustleistung verantwortlich, denn nach U=R*I und P=I*U folgt P=R*I². Wenn du also 30A zwischen Drain und Source fließen hast wäre das ein entstehender Verlust von 36Watt !!!! (Im durchgeschalteten Zustand produziert der FET due halbe Verlustleistung einer aktuellen CPU!
Im dynamischen Betrieb kommen hierzu noch Schaltverluste. Wenn ich mich recht entsinne sind die bewegten Ladungsträger im FET träge, das heisst beim Wechseln des Schaltzustandes wirken diese kapazitiv. Aus diesen Kapazitäten folgen erneut Verlustleistungen.
Hier kann sicherlich TM nochmal Aufklärungsarbeit leisten. Für den hochdynamischen Fall habe ich mich nie so auseinander gesetzt, da es hier für mich irrelevant erschein und ich im Zweifelsfall den KüKö immer micht Sicherheiten dimensioniere (Wenn schon um ein paar K/W verrechnet, dann wenigstens in die ungefährliche Richtung ).
Warum du 0,3V im Lerlauf "falsch" misst steht auf einen anderen Blatt. Mir ist sowieso unklar wie du Spannung im "Leerlauf" messen willst, wo doch die meissten Messgeräte Spannung nur unter Last korrekt messen können!
PWM-Anschlüsse auf dem Mainboard haben 4 Pins: 12V, Masse, Tachosignal, PWM-Takt. Versorgt man die Schaltung mit 12V und Masse und gibt dem Lüfter den vierten Pin, also das eigentliche Signal, bleibt die PWM-Steuerung (oder doch Regelung?) erhalten, da die Elektronik im Lüfter das PWM-Signal in die entsprechende Drehzahl umwandelt. Das geht aber nur, solange sie Spannung erhält. Laut Gamer97 schafft sein Mainboard genügend Strom über die Ausgänge raus, um 5 Lüfter zu betreiben. Ich tippe zwar auf 3-5 Anschlüsse, aber somit wären schon mindestens 300-500mA bei 12V verfügbar. Die Schaltung könnte also einige Lüfter betreiben, da die Spannungsversorgung entsprechend Strom bei ausreichend Spannung liefert.
Das würde dann so aussehen:
12V und Masse an die Schaltung. Von dort aus auf den Lüfter. Somit kann der Verbraucher an- und ausgeschaltet werden.
Tachosignal und PWM-Signal direkt vom Mainboard an den Lüfter. Somit bleibt die Steuerung/Regelung erhalten.
Das man 12 und 0V des 4Pin Anschlusses für die Spannungsversorgung der Schaltung nutzen kann, auf die Idee bin ich auch gekommen 
Das Problem ist ein anderes: Ich werde hier nicht sagen: "Man kann das PWM-Sig von der Schaltung problemlos durchschalten."
a) müsste man mal errechnen wie sich das auf die KüKö-Dimensionierung auswirkt.
b) müsste man mal errechnen, wie sich Verluste (ohmsche, Schaltungs-, FET- Verluste,...)
c) müsste man prüfen wie sich das Schalten auf die Flankenqualität und Pulsverzögerung auswirkt,...
Kurzum: Die kleinste Abweichung des PWM-Signals kann ungeahnte Folgen haben (Überhizung FET; brummender Lüfter,...)
Möglich ist es vielleicht, jedoch mag ich das nicht prüfen, ob es allgemein immer funzen wird und wenn nicht, warum nicht...
In der momentanen Version schaltet der FET nur Masse durch. Somit ist man an die Betriebsspannung gebunden.
Meine Frage: Geht das oder sind gewisse Dinge im Umgang mit dem FET zu beachten? Zum Beispiel, dass das Potential am Gate zwingend das Gleiche wie an Drain sein muss bzw. von der gleichen Spannungsquelle kommt.
Meines Wissens bietet es sich stets an nur eine Masse zu haben. Der Rest sollte für diese Anwendung kein Problem sein.
Das Trennen von Versorgungs- und geschaltetem Potential ist kein Problem. Meines Wissens gibt es auch im Forum (Tut Teil 1 oder 2) auch schon eine solche Version. Wenn dir FET zu kompliziert sind und du keine Lust hast mal ein Buch in die Hand zu nehmen (  ), dann nimm halt nen Relais. Für langsame Schaltvorgänge geht das genau so. Der FET ist auch nicht in Stein gemeißelt, "normale" Transistoren gehen natürlich auch. Lass deiner Fantasie freien Lauf!
Im MB Handbuch stand, dass für den CPU_FAN 2 Ampere (oder 24W) "verfügbar" sind, aber scheinbar gilt das für alle Lüfter auf dem Mainboard. Habe es einfach ausprobiert Es ist ein CPU_FAN mit PWM, ein PWR_FAN ohne Steuerung (3-pin) und ein CHA_FAN (3-pin) mit Steuerung da, ich habe alles über den CHA_FAN gemacht (außer natürlich den CPU Lüfter). Habe noch eine kurze Frage und zwar, welches Gehäuse man für diese Platine verwenden kann (Maße), damit sich nicht die Lötstellen kurzschließen, wenn man die Platine ins leitende Gehäuse legt. Ich wollte ursprünglich ein Stück Plaste unterlegen, aber das ist dann auch nicht so doll.
Ich persönlich würde Elektronikbasteleien immer direkt vom Netzteil mit Spannung versorgen. Da weiss man wenigstens mit was man an Sicherheitsschaltungen rechnen kann und mit was nicht.. Die MoBo-Geschichte wäre mir zu Heikel (aus Angst vorm Schadensfall).
Ist aber eher ansichtssache.
Zum Thema Abstandshalter sagte Misa ja schon genug
TT_Kreischwurst over and out - beste Grüße!
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gamer97
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Achso, ich wollte den IRF 5305 verwenden, für den Startzustand "an".
Es ging mir bei der MB Steuerung darum, dass die Lüfter auf niedrigen Drehzahlen laufen, aber trotzdem anlaufen. Die Lian Li Lüfter sind scheinbar nicht für niedrige Spannungen geeignet.
Jedenfalls funktioniert es am MB, und an der Stelle werde ich keinen zusätzlichen Schalter einbauen. Hardwarekühlung geht vor
Leider habe ich in den nächsten zwei Wochen ziemlich viel zutun, deswegen werde ich erst später meine Ergebnisse präsentieren.
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TT_Kreischwurst
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Anlaufspannungen, Kühlverhalten, und ähnliches sind thematisch den Lüftersteuerungen und Lüfterregelungen zuzuordnen.
Hier geht es um einen berührungslosen Taster bzw. Schalter!
Also nur um AUS/AN oder AUS/(AN) (Impuls).
Alles was Lüfter regeln und steuern soll kommt vor oder hinter diese Schaltung. Das Tut beschäftigt sich nur mit Spannung da/ oder nicht. Sinnvolle Lüftersteuerungen lassen sich damit an-/aus-schalten - jedoch nicht ersetzen.
Nur mal so... Ich bin mir nicht ganz klar darüber, ob das hier vollends realisiert wurde.
Für den IRF gilt im Übrigen das selbe wir für den BUZ (nur mit anderer Dotierung)
lG,TT
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gamer97
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So, ich habe heute endlich mal Zeit gefunden das Ding zusammenzubauen (Musste mir erstmal nen neuen Lötkolben kaufen, weil der alte beim Spitze wechseln den Geist aufgegeben hat.)
Allerdings habe ich das gleiche Problem wie pixelschubser. Ich glaube aber, dass ich den Fehler gefunden habe.
Ich denke es ist der 10K Trimmer, denn wenn ich am MOS 4013 den 2 Pin von unten rechts mit dem Signalkabel oder dem 2 Pin von unten links beim MOS 4093 durchteste, zeigt mir mein Messgerät bei jeder Stellung 0,0 an, also überhaupt kein Widerstand. Ich vermute zu lange Hitze beim Löten ...
Hab ich da den Fehler gefunden, oder liegt er woanders?
Ich bedanke mich schon mal
EDIT: Ich habe heute den Trimmer ausgetauscht, der war aber nicht der einzige Fehler, es muss noch ein anderes Teil defekt sein. Wie kann man den Keramikkondensator und den anderen Kondensator überprüfen? Ich denke an denen muss es liegen, oder am MOSFET, aber das glaube ich weniger ...
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« Letzte Änderung: Juli 22, 2013, 14:40:51 von gamer97 »
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TT_Kreischwurst
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Na Hallo Leute,
@gamer97: Schön, dass du einen Fehler gefunden hast. Wenn es immer noch nicht geht und du schon Bauteile gegrillt hast, würde ich vorsichtshalber nochmal mit komplett neuen Bauteilen und etwas mehr Löt-Geschick loslegen Wird schon!
@Blocki: Wenn es schonmal angeht, liegt es nicht am Sensor. Ich gehe davon aus, dass dennoch etwas in der Richtung "Trimmer" futsch ist. Evtl. auch ein Lötfehler oder ein defektes Bauteil. Hast du Bilder? Es kann auch sein, dass sich eine kapazität auf- und nicht wieder entlädt, o.ä.
Beste Grüße,
TT_Kreischwurst
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