PC-Lüfter: Anlaufsteuerung

[anders]

Was hindert denn die Kondensatorladung daran ins Netzteil zurück zu fließen

Beim Abschalten soll ja genau das passieren.
Diversen 12V Lasten, wie etwa die Hardisk sorgen dafür, dass die 12V Versorgung zusammenbricht und dann entlädt sich neben den Kondensatoren im Netzteil auch dieser.

[CHOLTH]

Es funktioniert - fast.

Die Schaltung arbeitet wie geplant. Allerdings tritt jetzt eine weitere Schwieirgkeit auf, die mir bisher gar nicht bewußt war:

Im Augenblick des Einschaltens bekommt der Lüfter sofort 12V und startet - Juhu! Und geht wieder aus. - ggrmml. Denn das Mainboard braucht ca. 5 Sekunden für "PowerOnSelfTest" und andere Prozesse, bevor Spannung auf den CPU-Lüfter gegeben wird. So lange benötigt der Kondensator aber nicht zum Laden.

Ich sehe jetzt zwei Möglichkeiten:
1. Brute-Force: Solange die Kondensatorkapazität erhöhen - durch einen größeren ElKo oder Parallelschaltung mehrerer kleiner - bis die Board-Startphase überbrückt ist.

2. Neubau: Die 12V Leitung mit einem Timer-Baustein 5 sec. lang freischalten (Transistor?) und dann an die geregelte 6V...12V übergeben (2. Transistor?).

Wie kompliziert wird Variante 2?
Hast Du noch Lust mir wieder einen Schaltplan wie weiter oben machen? Oder magst Du nicht mehr?

Olaf

[anders]

. Brute-Force: Solange die Kondensatorkapazität erhöhen - durch einen größeren ElKo oder Parallelschaltung mehrerer kleiner - bis die Board-Startphase überbrückt ist

Das geht mit einem zusätzlichen Transistor billiger und einfacher.

Reicht denn jetzt die Spannung, die der Lüfter im Normalbetrieb bekommt, zum Weiterlaufen aus, oder ist das knapp ? Die Diode verursacht ja einen Spannungsabfall von 0,7V zwischen geregeltem Ausgang und Lüftermotor.

[CHOLTH]

Hallo anders,

die Diode ist kein Problem. Der Lüfter läuft nachdem ich ihn angeschoben habe, weiter. Die Spannung, die bei kaltem PC vom Mainboard kommt, liegt bei weniger als 5,5V. Sie steigt aber schnell an, daswegen kann ich nicht genauer messen.




Olaf

[anders]

Schöne Zeichnung!
Bau da mal noch einen npn-Transistor, wie gezeigt, ein.
Typ ist relativ egal, sofern 200mA Kollektorstrom erlaubt sind.
Wenn der Transistor zu schwach ist und verreckt, passiert aber auch nicht mehr, als dass der Lüfter mit voller Drehzahl läuft.
Für zuverlässige Operation ist der BC337 ist das mindeste, aber gerne auch etwas größeres (BD139 o.ä.) mit ein paar Watt zulässiger Verlustleistung.

Vermutlich reicht jetzt auch der 1000µF Elko gut aus.

[CHOLTH]

Hallo anders!

Ein BD137-16 war verfügbar, den habe ich genommen. In meinem Versuchsaufbau mit dem 9V Block läuft alles wie geplant.

Ich habe inzwischen ein bißchen gegoogelt und mich über die Schaltungslogik informiert.
Bevor ich die gelötete Schaltung umbaue, habe ich noch ein zwei Fragen:

1. In den Artikeln zu Transistorschaltungen, die ich im Netz gefunden habe, sind in den Beispielschaltungen Widerstände vor dem Transistor eingebaut. Warum können wir bei dieser Anwendung darauf verzichten?

2. Die Ansteuerung der Basis wird oft mit einem CR-Glied (bzw. RC-) gemacht. Deine Variante mit der Diode habe ich nirgends beschrieben gefunden. So wie die Diode eingebaut ist verhindert sie doch die Entladung des Kondensators gegen Masse. Warum kann man die Diode nicht einfach weglasssen?

Ciao

Olaf

[anders]

1) Weil der Emitterstrom nicht höher werden kann, als der Strom durch den Lüfter und der Basistrom um den Stromverstärkungsfaktor geringer ist.

2)

So wie die Diode eingebaut ist verhindert sie doch die Entladung des Kondensators gegen Masse

Nein, im Gegenteil.
Wenn beim Abschalten die +12V Spannung auf 0 absinkt, versucht das andere Ende des Kondensators negativ zu werden, und dann leitet diese Diode.

[CHOLTH]

Ich habe mir überlegt, dass ich eine LED in den 12V-Kreis einbauen könnte, um eine Funktionskontrolle zu haben.

Dazu habe ich mir folgendes ausgedacht:


Nur leider geht die LED nicht aus ...

Das heißt doch, dass T1 "undicht" ist und auch im gesperrten Zustand genug Strom durchläßt, um T2 (vor der LED) durchzuschalten.
Oder habe ich einen logischen Fehler in meinem Schaltplan?

Olaf

[anders]

Dein Darlington hat viel zu viel Verstärkung. Da reichen schon ein paar µA Leckstrom des Elkos um die LED anzuzünden.

Betreibe die LED doch, ohne Zusatzverstärker, einfach mit vom Emitter des ersten Transistors.

[CHOLTH]

So ....
Das Ganze sieht jetzt so aus:


Der Schaltungsteil "Mainboard" über die Diode funktioniert.
D.h., der Lüfter läuft, ohne die 12V vom Netzteil anzuschließen, nach einem kleinen Schubs mit der vorhandenen Spannung.

Die Anlaufsteuerung funktioniert nicht.
Wenn die 12V-Schaltung an das Netzteil angeschlossen wird, geht beim Einschalten des PC zwar die LED an, aber der Lüfter statrtet nicht und die LED geht auch nicht wieder aus.

Es hat den Anschein, als ob die beiden Schaltungsteile nicht verbunden sind (die Diode ist aber ok). Die 12V, die eigentlich den Lüfter starten sollen, fließen über die LED ab und kommen gar nicht zum Lüftermotor. Und zwar dauerhaft. Anscheinend ist der Leckstrom des ElKos so groß, daß der Tranisistor ständig auf "leitend" steht. Ich habe wieder den 2200µF eingebaut, weil der neuer ist. Das hat aber nichts gebracht.

Hast Du eine Idee, wie ich weitermachen kann?

Olaf

[anders]

Es hat den Anschein, als ob die beiden Schaltungsteile nicht verbunden sind

Für kalte Lötstellen bin ich nicht verantwortlich.

Die 12V, die eigentlich den Lüfter starten sollen, fließen über die LED ab und kommen gar nicht zum Lüftermotor. Und zwar dauerhaft. Anscheinend ist der Leckstrom des ElKos so groß, daß der Tranisistor ständig auf "leitend" steht.

Was denn nun ? Wenn der Transistor leitet, leuchtet die LED und der Lüfter dreht, oder du hast etwas verwechsbuchselt.
Vielleicht hast du die Diode zwischen Emitter und Lüfter falschrum eingebaut. Das würde das beschriebene Verhalten erklären.

[CHOLTH]

@anders

Zitat:
>Es hat den Anschein, als ob die beiden Schaltungsteile nicht verbunden sind.

*Für kalte Lötstellen bin ich nicht verantwortlich.

Das ist Schade. Denn damit würdest Du einem Haufen Leute weltweit einen Riesengefallen tun.
Das muß ich mal weiterdenken, vielleicht kann man damit Geld verdienen...

Zur Analyse meiner Probleme habe ich mal wieder auf meinen Testaufbau mit Batteriebetrieb (9V) zurückgegriffen.

Ich konnte die Probleme eingrenzen, indem ich die beiden Schaltungsteile getrennt mit dem Lüfter verbinde:

1. Der Start-Schaltkreis läßt den Lüfter anlaufen und die LED aufleuchten. Der Lüfter wird immer langsamer und die LED immer dunkler. Nach ca. 25 Sekunden bleibt der Lüfter stehen und zuckt nur noch etwas, die LED leuchtet weiter und geht auch nach Minuten nicht aus.
Der ElKo hat einen Leckstrom (gemessen) von 35 µA. Offensichtlich reicht das, um den Transistor auf "leitend" zu schalten. Zwischen Emitter und Masse habe ich dann noch 4,6V. Das ist zwar nicht mehr genug, um den Lüfter am Laufen zu halten, aber für die LED reicht es.
Wenn ich das Meßgerät zwischen ElKo und Basis entferne, sperrt der Transistor und die LED geht aus. (q.e.d.)
Wie kann ich diesen Leckstrom vermeiden/unterdrücken/ableiten?

2. Der 5V-Dauerkreis reicht aus, um den Lüfter nach einem Schubs am Laufen zu halten.

3. Die Verbindung der beiden Kreise am Motor führt zum Versagen der Schaltung.

4. Kann es sein, dass die Masse auf dem Mainboard physikalisch von der Masse des Netzteils getrennt ist?
Als ich meinen Testaufbau mit zwei getrennten Stromkreisen und zwei Batterien aufgebaut habe, hatte ich das gleiche Problem. Der 12V Zündkreis ist mit Pluspol auf der einen und Minus auf der anderen Batterie nicht geschlossen. Der Motor dazwischen bekommt dementsprechend keinen Strom aus dem 12V-Kreis und läuft nicht an. Die LED leuchtet aber, denn sie ist in einem geschlossenen Stromkreis.
Unbedarft wie ich bin, habe ich den Masseanschluß des Lüfters noch zusätzlich mit dem Minuspol der Batterie im "Anlaufkreis" verbunden, um den Kreis zu schließen. Im Prinzip habe ich die beiden "Massen" verbunden (gestrichelte Linie). Das hat aber nichts gebracht, der Lüfter läuft nicht an.



5. Ich denke, wenn ich bei dem Zusammenführen der beiden Schaltungsteile (hinter D2 und D3) zwei elektronische Wechselschalter (Relais/Halbleiterbaustein) zum Umschalten von Plus- und Minuspol einbaue, dann sollte es doch klappen. Gesteuert werden die Schalter vom Emitter des Transisitors - wenn der ElKo dicht ist.
Also irgendwie so:

Was für Bauteile benötige ich dafür?

Denke ich da zu kompliziert?
Leitest Du aus meiner Diagnose etwas anderes ab?


Also ich finde es schon ulkig, wie sich das Ding entwickelt. Mit 3 Dioden und 'nem Elko hat es angefangen...

Ciao

Olaf

[anders]

Der ElKo hat einen Leckstrom (gemessen) von 35 µA. Offensichtlich reicht das, um den Transistor auf "leitend" zu schalten.

In Zahlen: Bei einer angenommenen Stromverstärkung von 100 ergibt das 3,5mA. Genug für eine nicht gerade steinalte LED, aber zuwenig für den Lüfter. Der braucht diesen Strom aber garnicht, denn inzwischen sollte er von der Temperaturregelung versorgt werden.

Zwischen Emitter und Masse habe ich dann noch 4,6V

2V Flussspannung für die LED, 2,6V an 560R macht 4,6mA. Siehe oben.

Wie kann ich diesen Leckstrom vermeiden/unterdrücken/ableiten?

Nicht der Strom ist zu vermeiden, sonden die Spannungslage ist zu verbessern. Schalte 2 oder 3 LEDs hintereinander. Eine Zenerdiode täte es auch, ist aber evtl teurer und leuchtet nicht.

Der 5V-Dauerkreis reicht aus, um den Lüfter nach einem Schubs am Laufen zu halten.

Schön.
Vermutlich wäre es noch günstiger D3 durch ein Stück Draht zu ersetzen, aber da ich nicht 100%ig weiss, was man in Taiwan als Motoregelung zusammengerödelt hat, will ich nicht riskieren, dass Strom aus der Anlaufschaltung in den Regler fliesst.
Das Weglassen von D3 würde die Motorspannung in geregelten Betrieb etwas erhöhen, aber bevor man das tun darf, müsste man mit mA-Meter und Vorwiderstand kontrollieren, dass kein Strom aus +12V in die Regelung hereinfliesst.

Kann es sein, dass die Masse auf dem Mainboard physikalisch von der Masse des Netzteils getrennt ist?

Nein.
Die Spannung ist bis auf ein zehntel Volt, dass sich aus vielen Ampere und durch den Ohmschen Widerstand von Leitungen und Stecker ergibt, mit Masse Netzteil identisch.

Du kannst, wie ich schon viel weiter oben erwähnte, eine Mindestversorgung des Lüfters erzwingen, wenn du entweder den Leckstrom des Elkos mit einem parallelgeschalteten Widerstand künstlich erhöhst (schlecht), oder -besser- mit einem Spannungsteiler (Trimmpoti) zwischen GND und +12V verhinderst, dass die Basis negativer als -sagen wir 7V- werden kann.

Denke ich da zu kompliziert?

Was genau soll die LED denn anzeigen ?

[CHOLTH]

Zitat:
> Denke ich da zu kompliziert?

*Was genau soll die LED denn anzeigen ?

Die LED dient zum Anzeigen des Lüfteranlaufs und soll nur in der Startphase leuchten.
Im Augenblick ist die Seitenwand des PC entfernt, damit ich den Lüfter anschubsen kann. Wenn die Anlaufsteuerung funktioniert, kann ich die Kiste endlich zumachen. Dann ist der Lüfter aber weder zu sehen noch zu hören. Die Seitenwand hat Lüftungsschlitze. Die Platine mit der Steuerung bringe ich so am Gehäuse an, daß das Licht der LED nach außen scheinen kann.

Den Satz mit der Zenerdiode verstehe ich nicht.


Olaf

[anders]

Was nützt es, wenn der Lüfter mit Krawall startet und dann stehenbleibt ?
Um sicher zu sein, dass er läuft, wertest du besser seinen Sense Anschluss aus.

Dort kommen pro Umdrehung ein paar Impulse heraus und das BIOS gewinnt daraus die Drehzahlinformation.

Du könntest dich dort mit anhängen. Im Datenblatt des NE555 steht ein Schaltungsvorschlag für einen "Missing Pulse Detector".