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Thema: Temperaturgeregelte Lüftersteuerung II (Gelesen 150853 mal)
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qubit
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Erstmals Gratulation an Spunky und Falzo für die NoDropII. Sieht wirklich professionell aus.
Im Prinzip interessiere ich mich aber für eine temperaturgeregele Steuerung. Ich hab meine grauen Hirnzellen etwas angestrengt und habe volgenden Vorschlag:
Leider hatte ich die Bauteile nicht bei mir zuhause und konnte noch nichts experimentell ausprobieren. Daher ist die Geschichte noch ziemlich theoretisch. Ich hoffe aber, dass sich die Post beeilt und die Dinger bald liefert.
Zur Schaltung: Ausser einigen Widerstaenden und einem NTC Widerstand ist der Aufwand nicht groesser als bei der NoDrop II Schaltung. Durch das grosse Verhältnis von R2 zu R1 erreiche ich eine starke Abhängigkeit von der Temperatur. D.h. in einem Bereich von etwa 5 Grad geht die Spannung von 5 Volt (die meisten Lüfter drehen nicht mehr) zu den maximalen 12 Volt. Die Temperatur bei welcher das geschieht, kann mit dem Trimmer R8 eingestellt werden. Ich habe die Schaltung mit R3 und R4 so ausgelegt, dass diese Temperatur zwischen 15 Grad und 60 Grad eingestellt werden kann. Falls sich jemand für die Berechnungen interessiert, kann ich euch damit hier im Forum langweilen(quälen).
Die Widerstand Kapazität Kombination am Ausgang des Operationsverstärkers habe ich weggelassen. Soweit ich das sehe, führt das nur zu einer Verzögerung der Spannung Vout, aber nicht zu einem 12 V Kick beim Einschalten. Würde mich interessieren, was Falzo dazu meint.
So jetzt bin ich gespannt auf eure Reaktionen.
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Falzo
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das sieht sehr gut aus, ich habs auch extra simuliert, scheint gut zu funktionieren.
der einfachheit halber würde ich, um bauteile und platz auf der platine zu sparen, auf R3 und R4 verzichten... den trimmer stellt man ja eigentlich nur sehr selten ein, dann muss man halt etwas mehr gefuehl aufbringen ohne zusaetzliche beschränkung des bereiches ;-)
die anlaufhilfe funktioniert bei dieser schaltung genauso wie bei der no-drop 2 mit der R-C kombi am ausgang des OP - ist auch schnell erklärt wieso: beim einschalten ist der kondensator entladen, das heisst GATE liegt quasi auf Masse bzw. während der Kondensator lädt unter dem Regelbereich des MOSFET und somit steuert er solange durch, bis der Kondensator eben bis zur spannung aufgeladen ist, an dem die regelung einsetzt. die dauer wird natuerlich ueber die grössen bestimmt (ca. 0,5 sekunden in der nd2)
da eine temp-regelung ja relativ langsam erfolgt, hab ich auch keine bedenken, das es die schaltung an sich stark verzoegert oder beinflusst, die änderungen erfolgen ja nicht abrupt, so das die daempfung durch den kondensator nicht zu merken sein duerfte.
wenn man schon diese anspruchsvolle schaltung baut, wär sicher auch noch interessant, die verstärkung einstellbar zu gestalten, um so auch noch beeinflussen zu können, wie breit der temperaturbereich ist. ich wuerde dafuer statt R2 einen logarythmischen Trimmer mit 250k vorschlagen.
PS: noch was vergessen :b :b :b :respect: super arbeit! schoen zu sehen, das es noch leute gibt, die ihre ideen teilen! möchtest du oder duerfen wir davon ein Tutorial machen?
PPS: hier zwei simulationsbilder, bei verschiedenen einstellungen fuer die temperaturgrenze und den temp-bereich...
http://pics.curz.com/mf/trnd/trnd01.jpg
http://pics.curz.com/mf/trnd/trnd02.jpg
(grün simuliert die tempschwankung, gelb ist das ausgangssignal)
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« Letzte Änderung: März 4, 2004, 11:14:27 von Falzo »
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qubit
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Vielen Dank für all die lobenden Worte. Natürlich würde es mich freuen, wenn daraus ein Tutorial entsteht.
Das mit der Anlaufhilfe verstehe ich jetzt. Ich hab ganz verpennt, dass der p-typ mosfet bei tiefer Spannung durchschaltet. Die Anlaufhilfe könnte man auch durch eine Kapazität zwischen V1 und Ground lösen.
Bei deiner Simulation musst du folgendes beachten: Leider bilden R6 und RNTC keinen einfachen Spannungsteiler mehr. Es fliesst ein Strom durch R1 und verändert daher V2. D.h. du kannst R6 und RNTC nicht einfach durch eine Spannung simulieren. Ich habe die ganze Geschichte durchgerechnet und komme auf folgendes Resultat:
Vout=Vcc(R1*(R6 + RNTC[T]) + R6*(R2 + RNTC[T])-alpha*R2*RNTC[T])/((1 + alpha)*(
R6*RNTC[T] + R1*(R6 + RNTC[T])))
wobei alpha=R3/R4 (ohne Trimmer) ist und R6=10kOhm.
Ich habe das auch mit einer Simulation ueberprueft:
Zu deinem Vorschlag R3 und R4 weg zu lassen und R1,R2 durch einen logarithmischen Trimmer zu ersetzen: Natürlich ist das eine super flexible Lösung. Jeder kann einstellen was er will und damit das Temperaturverhalten bestimmen. Ich habe mir aber überlegt, dass das Einstellen ziemlich mühsam wird. Um das Richtige Verhalten zu testen, müsste man das Ding in einen Ofen tun und dann die ganze Temperaturkurve durchfahren  Daher habe ich entschieden, R1 und R2 fix festzusetzen und dann per Trimmer R8 die Starttemperatur festzulegen. Mit R3 und R4 sorge ich dafuer, dass das nur in einem vernünftigen Bereich geschieht.
So genug damit. Ich geh nach Hause.
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Falzo
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naja... so doll is die abweichung kaum, wenn der r6 10k ist und in deiner simu der ntc 4,5k hat (10k/45%) wäre ne spannung am spannungsteiler 12/x = 14,5/4,5 rund 3,72V das weicht von deinem messergebnis gerade mal 0,07 Volt ab... in der simulation kam es mir eigentlich auch nur drauf an, zu zeigen, das das mit dem anlaufkondi noch machbar ist und nicht allzusehr auf die schaltung einwirkt.
je schmaler der eigentliche regelbereich ist, um so empfindlicher und schneller passieren ja die eigentlich aenderungen, und um so eher könnte man natuerlich eine trägheit durch den kondensator spüren.
zwischen V1 und GND wird imho nicht funktionieren, da das der invertierende eingang ist muesste das ganze wohl zwischen Vcc und V1! Das ist dann allerdings auch eine sehr gute Idee, da hier nach erreichen der spannung am Teiler nix mehr schwankt und man durch die recht hohen widerstände auch ohne weiteren strombegrenzenden Widerstand mit einer kleinen Kapazität auf genügend Anlaufzeit kommt! da hätte mich mal jemand vor der nd2 drauf stossen sollen, denke das hätte da auch das layout noch etwas vereinfacht.
zum weglassen von R3 und R4: du hast natürlich recht, das es kaum sinn macht in einem zu grossen bereich was einzustellen, ich hab halt nur die bauteilersparnis gesehen, aber in der simulation schon gemerkt, das der wirklich effektive einstellbereich ohne die widerstaende seehr schmal wird, ergo unpraktisch. zumal ich schon von 15-60 Grad noch fuer viel zu gross erachte. macht also wohl doch mehr sinn diese beiden mit zu verbauen, evtl. sogar noch etwas grössere werte um das band noch weiter zu begrenzen.
eine zusätzliche regelmöglichkeit für den temp-bereich würde ich auf jeden fall einbauen, denn 5 Grad dürften den meisten Leuten zu wenig sein, für Gehäuselüfter oder ne Wakü macht das sicher viel Sinn, für CPU-Lüfter sind Bereiche um 10-15 Grad Änderung aber vielleicht interessanter.
was auch noch interessant wäre, wär hier der einbau einer 'echten' mindestdrehzahl - wie man hier im thread schoen lesen kann, dürfte das von starken interesse sein, da eben diverse luefter nicht mit bestimmten spannungen klarkommen, was dann in ueblen geräuschen endet. selbst wenn man hier den einsatzpunkt der schaltung genauer und besser regeln kann, muss man ja bedenken, das zwischen winter und sommer schnell mal 5-10 grad schwankung in der umgebungstemperatur entstehen und man dann ewig nachregeln muss :/
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qubit
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Sorry, der Unterschied ist in meinem Beispiel nicht gerade gross. Das liegt aber daran, dass ich die Parameter ziemlich bloed gewaehlt habe. Weil an V1 4 Volt liegt fliesst beinahe kein Strom durch R1 und der Fehler ist sehr klein. Das kann sich aber aendern wenn sich das der Spannungsteiler R5 / R6 andere Werte hat.
Das mit dem Kondensator zwischen Vcc und V1 ist natuerlich richtig. Ich habe wieder den bloeden Fehler mit dem p-typ mosfet gemacht  Zudem schlage ich vor R3 und den Trimmer durch 100K werte zu ersetzen und R4 durch 50k. Mit einem normalen Kondensator von etwa 10uF erreichen wir dann scho eine Einschaltkick von ca. 1 Sekunde. Ich hab das ganze simuliert und es scheint zu funktionieren. Ich werd spaeter den link zum Screenshot ins Netz stellen.
Das mit dem Temperaturbereich bleibt eine Geschmacksache. Daher auch den Aufruf an alle, uns mitzuteilen, was ich braucht. Ich brauche die Schaltung fuer eine Maschine die neben meiner HiFi Anlage steht. D.h. die meiste Zeit wird nichts gemacht und das Gehaeuse bleibt ziemlich kalt. Daher will ich auch, dass die Luefter ruhig bleiben. Aber als Sicherheit will ich dafuer sorgen, dass wenn die CPU ueber 50 Grad warm wird, der Luefter anspringt. Daher habe ich nur 5 Grad als Temperaturbereich gewaehlt. Es wuerde mich aber interessieren, fuer was andere die Schaltung brauchen wuerden. Also teilt uns eure Wuensche mit.
Das mit der mindestes Drehzahl muss ich mir ueberlegen, wie man das am elegantesten loesen kann. Andererseits koennte ich mir auch ein anderes Szenario vorstellen. Wie ich oben beschrieben habe, moechte ich , dass unterhalb einer gewissen Temperatur der Luefter ueberhaupt nicht dreht. D.h. unterhalb der Temperatur kriegt der Luefter nicht eine Mindestspannung sondern 0 Volt. Was meint ihr dazu?
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Falzo
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heut fang ich mal hinten an ;-) das mit der mindestdrehzahl soll natuerlich möglichst einstellbar sein, und natürlich die schaltung an sich nicht beeinflussen, wer das nicht braucht, muss es dann ja nicht mitbauen - wichtig ist die flexibilität der schaltung.
die Erfahrung aus den Kommentaren zu den bisherigen Tutorials zeigt, das exakt solche Sachen nachgefragt werden. alle suchen die eierlegende Wollmilchsau ;-)
Ergo ist für uns bzw. für ein Tutorial eine Lösung am besten, die jemand wie du, der sie nicht benötigt, einfach weglässt und wer sie benötigt baut sie halt mit ein :-)
ich hab mir also nochma nen gedanken gemacht, auf grund des schmalen Regelbereiches der P-MOSFETs und der variablen Einstellbarkeit der temperatur, gibt es hier nur einen Ansatzpunkt. die maximale spannung, die der MOSFET bekommen kann. im fall das die temperatur entsprechend tief ist, bzw. der einsatzpunkt der schaltung noch nicht erreicht ist und der MOSFET sperrt, kommen aus dem OP ja rund 10,5 Volt, das ist noch zu viel.
je nach verwendeter P-Channel Type ist der regelbereich aber auch nicht immer gleich, mit ner z-diode oder aehnlichem erreicht man hier also nix. die Lösung scheint mir dennoch recht simpel. ein spannungsteiler vom OP-Ausgang gegen Masse. Ich hab dafür einfach mal einen 10k-trimmer probiert, der regelbereich ist aber seeehr schmal, so das man eigentlich auch noch begrenzende vorwiderstände braucht.
funktionieren tut es trotzdem wie gedacht, da der OP ja nicht weiter aufregeln kann, kann man so eine spannung um 9 Volt je nach MOSFET als max einregulieren und damit eine mindestspannung zB um 5 volt erzwingen. die restliche regelung der schaltung wird eigentlich kaum beeinflusst, da die eigentliche regelung ja weiterhin vom op übernommen wird und der richtet sich ja nicht direkt nach seinem output sondern nach dem was am luefter hinten raus kommt. der OP regelt, den spannungsteiler sozusagen mit weg, wenn es darum geht mehr spannung an den luefter zu bringen.
als nächstes zum vergrössern des trimmers und co um die Kapazität zu verringern: das macht natürlich Sinn, vor allem weil man dann die Möglichkeit bieten kann mit noch relativ kleinen Kapazitäten um bspw. 100 µF eine richtige Anlaufphase von mehreren Sekunden zu bieten, wie es schon höufiger nachgefragt wurde. Alternativ spart man mit kleineren Bauteilen evtl. Platz.
zum temp-bereich hast du natürlich recht, jeder setzt da eigene Prämissen, deswegen ist aber auch wieder wichtig, das wir im Tut möglichst einfach möglichst viel abdecken.
das bringt mich insgesamt zu einer weiteren Idee: durch den ziemlich schmalen regelbereich einer etwaigen Mindestdrehzahl-Geschichte, der zudem noch vom verwendet MOSFET verschieden sein, hab ich mir überlegt, dort ein Trimmer mit begrenzenden widerständen nicht das optimum sein kann, stattdessen wär es vielleicht sinnvoller, einen spindeltrimmer zu benutzen! die haben meist 20 Gänge, was die genauigkeit immens erhöhen dürfte, ausserdem ist es wieder nur ein bauteil, statt 3 und kosten tun die teile bei reichelt auch nur 43 cent, also kostentechnisch nicht unbedingt mehr... solch ein teil wuerde ich dann auch für die temp-einstellung am eingang nehmen. spart wie gesagt wieder die begrenzungswiderstände und ermöglicht eine äusserst genaue eichung!
denke für ein Tutorial könnte man dann die werte für bestimmte Temperatur vorberechnen und in einer Tabelle zur Verfügung stellen (evtl. gleich mit abgezählten Umdrehungen), so das dann ein Nachbauwilliger den trimmer schon vor dem einbau in etwa einjustieren kann und später nur noch feinjustage nötig wird.
bitte alles als konstruktive Vorschläge ansehen! wie gesagt geht es mir hier vorrangig darum, die schaltung so simpel und gleichzeitig flexibel wie moeglich für nachbauer zu halten, auch wenn das etwas von deinen ursprünglichen Vorgaben abweicht ;-)
die meisten haben idR weder die Lust noch das wissen, um eine solche schaltung mal eben durch umrechnen von ein paar widerstandswerten ihren beduerfnissen anzupassen.
so jetz hab ich wieder nen roman verfasst aber einen letzten Satz zu der simulation mit ner sich ändernden spannung: du hast sicher recht, das das anfängt mehr abzuweichen, je kleiner R6 wird und somit die tempänderung geringer verstärkt wird. für eine simulation reicht es mir trotzdem, um zu erkennen, wie sich das gegenseitig beinflusst. für den fall das ich die temperaturen genau abschaetzen wollte wuerde ich natuerlich auch in der simulation mit einer entsprechenden kompletten Beschaltung arbeiten ;-)
nochn PS: hab noch was vergessen, was vielleicht nicht so klar geworden ist. prinzipiell kann man den spannungsabfall für die mindestspannung auch mit ner z-diode erzeugen, zB passen 2,4 Volt recht gut, allerdings ist je nach verwendeten MOSFET schwer vorherzusagen, wo genau dann die Mindestspannung liegt (ca 5 - 8 Volt).
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« Letzte Änderung: März 6, 2004, 12:55:45 von Falzo »
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qubit
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Ich hab schon fast gemeint ich hätte die Lösung zum mindest Drehzahl Problem
http://www.majer.ch/luefter/MinVoltage.gif
Aber leider schneidet die doofe Diode am oberen Ende 0.7 ab und macht das ganze NoDrop zunichte. Also weiterdenken ...... 
Zum Tutorial: Wie wärs mit einem Web Skript? D.h. die Leute können da ihre Wünsche an den Temperaturbereich angeben und das Skript berechnet die Widerstandswerte.
Oder dann halt eine Schaltung mit zwei Trimmer, mit denen der Anstiegsbereich und die End Temperatur einstellbar sind. Die Loesung wär im Prinzip mit dem Skript kombinierbar. D.h. man kann mit dem Skript den Widerstand berechnen und dann mit einem Ohmmeter und den Trimmern richtig einstellen.
Ich habe meine Bauteile noch immer nicht erhalten.  Ich wuerd mal gerne was basteln 
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Carbrögen
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kurz OT: mit welchem programm habt ihr das simuliert?!
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someone
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falzo auf jeden fall mal mit circuitmaker, das von qubit kenne ich nicht
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qubit
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Mein Programm heisst Electronics Workbench. Ich habs zusammen mit einem Buch gekauft:
http://www.amazon.de/exec/obid...9270654-2823217
Ich kann das Programm nur wärmstens empfehlen. Es ist ein grafisches Interface für Spice. Der Mosfet war beim Programm nicht dabei. Ich habe einfach das Spice Modell von der Seite des Mosfet Herstellers runtergeladen, eine neue LIB datei gemacht und schon funktioniert das Ding.
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Carbrögen
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danke
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qubit
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Ich habe eine Seite gebastelt auf der man mit den Widerstandswerten spielen kann:
http://www.majer.ch/luefter/Lu...=100&Vmin=5
Viele Spass beim spielen.
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qubit
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Hei Falzo, deine Idee mit dem Spindeltrimmer finde ich je länger desto besser. Ich hab mir am Wochenende das Hirn zerbrochen, aber was schlaues ist dabei nicht rausgekommen. Alle Ideen wuerden einen extra Opamp benötigen. Dafür ist dann der Aufwand doch eine bischen gross. Einfach einen Spindeltrimmer einzubauen ist da um Grössenordnungen einfachen. Hast die Schaltung mal aufgebaut oder nur simuliert? Ich mache mir ein bischen Sorgen um die Stabilität des Mosfets. Wenn der in einem so kleinen Bereich umschaltet, dann kann sich die eingestellte Spannung ändern durch die Temperatur oder einfach im Laufe der Zeit. Ich hoff mal dass meine Teile bald kommen und ich loslegen kann.
Ich bin noch an einder Web Seite, die das inverse Problem löst. D.h. ich gebe zwei Punkte auf der Temperaturkurve und die Seite spukt mir die Widerstände aus. Leider braucht das ein bischen Numerik, aber das kriege ich schon hin.
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Falzo
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hab bisher nur simuliert, denke aber das das schon geht, die schaltung hast du ja aus den prinzipien der temp-regelung und der no-drop konzipiert und die laufen beide.
was den MOSFET angeht, so wuerde ich mir da keine sorgen machen, wenn sich dessen regelbereich verschiebt seis nun durch erwärmung oder sonstwas und dadurch die spannung schwankt oder aendert, regelt der OP das ja ueber die rückkopplung nach. Natürlich bleibt abzuwarten, wie sich das in der Praxis vor allem bei einem schmalen temp-bereich auswirkt, aber ich denke das ist schon gängig, immerhin ist temp-abhängigkeit an sich ja das erklärte ziel ;-)
ich lege mich jetzt nachdem ich von dir zustimmung erhalte zumindest für ein Tutorial mit Layout-Vorschlag auf die Variante mit dem Spindeltrimmer fest. denke das wird auch optisch ne nette sache, sowas hatten wir noch in keiner Schaltung...
darüberhinaus spricht ja nix dagegen, einen Schaltplan eben mit allen einzelnen Widerständen bereitzustellen, für die experimentierfreudigen Nachbauer - die sich dann ihre werte selber bzw. per Script ausrechnen wollen und in der Lage sind, das Layout selbst Ihren Bedürfnissen anzupassen.
wenn du beim proggen eines scriptes hilfe brauchst oder so, sach bescheid ... solangs in php ist, sollte das kein thema sein ;-)
ich hab schonmal langsam angefangen ein layout auf Lochraster im typischen MF-Stil vorzubereiten, das schick ich dir aber hoechstens per mail, wenns dann mal fertig ist (dauert bei mir immer ne weile) schliesslich wollen wir fuers Tut ja auch noch was interessantes übrig lassen*g*
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qubit
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Solange der OpAmp die Spannung am Ausgang regelst, werden alle Schwankungen am Mosfet durch den OpAmp ausgeglichen. So weit so klar. Problem ist nur wenn die Spannungsbegrenzung durch den Spindeltrimmer einsetzt: Falls sich da was am Mosfet ändert, und das ist in einem Berreich von weniger als einem Prozent, verschiebt sich die Mindestdrehzahl. Sobald meine Teile ankommen, werde ich das mal aufbauen und ausporbieren.
Mit dem Tutorial hast du natürlich freie Hand, da du die Erfahrung hast, was die Leute bauen können und was zu kompliziert ist.
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