Gesucht: Niederspannungs-DC-Motordrehzahlregler 12V

[BetterMadeYourself]

Hallo Zusammen,

ich bin mir nicht sicher ob man meine bescheidene Frage als Projekt qualifizieren kann - ich möchte eine Schaltung zur Regelung der Motordrehzahl eines bzw. mehrerer 12V Gehäuselüfter(s) aufbauen. Die Schaltung sollte/muss in etwa wie folgt aussehen:
https://www.rellimmot.com/assets/images ... Wiring.jpg

Jetzt suche ich nach dem besten Ansatz, eigentlich gibt da auch schon fertige Bauteile für, wie z.B. diese Motordrehzahlregler, aber was mich daran stört ist

a) Ich kann die Qualität nicht einschätzen, da ich so etwas noch nie benutzt habe
b) der Spannungssprung - gibt es hier zum Ende hin einen Sprung? "1,8 V 3 V 5 V 6 V 7,2 V 12 V" ...oder sind es nur Beispiele? ich checke nicht ganz ob das nur in Stufen geregelt werden kann oder kontinuierlich?
c) Gegen diese Bauteile spricht aus meiner Sicht auch dass nach meiner Erfahrung der Lärm bei den meisten DC Lüftern mit der Drehzahl eher logarithmisch ansteigt, daher würde ich die Spannung gerne antilogarithmisch ansteigen lassen/regeln, damit man das fein justieren kann. Ist es dann aber nicht einfacher einen entsprechenden Poti zu besorgen? Denn diese Niedervoltregler sind ja alle allenfalls linear...

[BernhardS]

Der Link zur Schaltung funktioniert nicht.

Nein, ein Projekt ist das sicher nicht. Es verletzt auch eine der fundamentalen Bastlerregeln,
die da lautet: Bastle nichts, was Du kaufen kannst.

Die Qualität wird wohl so sein, wie man das für 5,99€ zu Recht erwarten kann.

Die Spannungsangaben sind wohl nur "teaser". wie man in Bayern sagt. Sie werden dazu dienen,
daß das Teil von Suchmaschinen öfter gefunden wird und haben keinen technischen Hintergrund.

Antilogarithmische Potis gibt es. Keine Ahnung wieviel die kosten und wo man die herbekommt.
Früher hat man das mechanisch gelöst. Das wäre ein Vorhaben, das es wert wäre darüber nachzudenken.
Heute wird man wohl die PWM mit einem Mikrokontroller machen, kostet sicher weniger als ein
spezielles Poti, und die gewünschte Charakteristik dort in einer Tabelle ablegen.

[BetterMadeYourself]

Danke! Hm, also, wenn ich den Link zur Schaltung anklicke, öffnet sich das verlinkte Bild, funktioniert selbst dann wenn ich abgemeldet bin, aber ich poste es dann hier nochmal der Vollständigkeit halber:

MacFan12VPWMWiring.jpeg

Das Problem ist - ich wüsste nicht wie ich bei dieser Schaltung, welche für den besagten Motorregler gedacht ist, den Regler durch den antilogarithmischen Poti ersetzen kann, das wäre wohl eine andere Schaltung. Der verlinkte Motorregler regelt die Spannung allerdings linear, daher ist ja die Lösung für meine Zwecke nicht ganz die gewünschte und deshalb auch die Frage.

[anders]

Der erste Link funktioniert nicht.

Ich kann die Qualität nicht einschätzen, da ich so etwas noch nie benutzt habe

Sicherlich besser als wenn du als Laie versuchst das selbst zusammenzurödeln. Das ist die Sache mit dem Lehrgeld.

der Spannungssprung - gibt es hier zum Ende hin einen Sprung? "1,8 V 3 V 5 V 6 V 7,2 V 12 V"

Das weiß ich nicht, aber anscheinend ist das Einstellorgan kein Poti, sondern ein Encoder.
Dessen Stufen werden per Software ausgewertet, und je nach Programm kann das Ergebnis prinzipiell beliebig grob oder beliebig feinstufig sein.

nach meiner Erfahrung der Lärm bei den meisten DC Lüftern mit der Drehzahl eher logarithmisch ansteigt, daher würde ich die Spannung gerne antilogarithmisch ansteigen lassen/regeln, damit man das fein justieren kann.

Willst du den Luftstrom regulieren oder den Lärm?

Es gibt ja die unterschiedlichsten Buarten solcher Lüfter mit 2, 3 oder 4 Drähten.
Die einfachsten haben zwei Drähte und man kann die Drehzahl über die Speisespannung beeinflussen.
Nach meiner Erfahrung laufen solche 12V-Lüfter in der Gegend von 4V an.

Wenn drei Drähte vorhanden sind, kommen am 3. Draht einige (hängt vom Typ ab) Impulse pro Umdrehung, anhand derer man überwachen kann, ob der Lüfter überhaupt dreht.

Wenn der Stromverbrauch keine Rolle spielt, braucht man zum Einstellen lediglich ein Poti mit beliebiger Kennlinie und einen etwas kräftigeren Transistor, um aus den 0,5mA vom Poti 0,5A für den Motor zu machen.
Das viel billiger als ein "dickes" Poti zu verwenden.+
Der Wirkungsgrad solcher Linearregler ist allerdings schlechter als eine externe oder motorinterne (4.Draht) PWM-Regelung

[anders]

Antilogarithmische Potis gibt es. Keine Ahnung wieviel die kosten und wo man die herbekommt.
Früher hat man das mechanisch gelöst. Das wäre ein Vorhaben, das es wert wäre darüber nachzudenken.

Mit Drehknopf sind -log selten, aber als Schieberegler kann man einfach einen +logarithmischen Lautstärkregler "falschrum" einbauen.

[BetterMadeYourself]

Das Wort "Transistor" löst bei mir bereits Kurzschluss aus.

Ich will definitiv primär den Lärm regeln bis zu dem akzeptablem Level.

Es ist ein PWM-Lüfter, anders als in der Schaltung gezeigt wird er wohl nicht geregelt und wird wahrscheinlich nicht anspringen, wenn PWR keinen Input bekommt

Screenshot 2023-10-24 at 16.28.26.png

1) PWR - variable voltage input
2) FB - speed feedback/tacho signal
3) GND - ground (negative)
4) 12V - 12V constant voltage rail

Mein Plan ist also über Poti variable Spannung an PWR zu geben 3 bis 12V, oder so, an 12 V geht 12V. Wenn das so keine Chance hat, sagst Bescheid - ich weiß nur bedingt was ich hier tue.

[BernhardS]

Bitte mal alle Informationen auf den Tisch. Hauchzarte, einzelne Salamischeibchen
bekommt man auf dem Wochenmarkt am Stand der Südtirolers - trifft dann dort einen
Bekannten und trinkt dann noch ein Weißbier zusammen. Macht viel mehr Spaß als
diese Ratespielchen.

Nun zum Thema:
Ist der Lüfter bereits ausgewählt / vorhanden? Was ist da drin und was ist da dran?
Hätte das Teil gar einen Namen, einen Hersteller, eine Typenbezeichnung?
Es sollen mehrere Lüfter werden. Okay. Ist das vorhandene(?) Exemplar so einer, der
seinen PWM an die anderen Lüfter weitergeben kann?

[BetterMadeYourself]

Moin, boah, ich hab gerade Bock auf hauchzarte Salamischeibchen mit Weißbier in Südtirol bekommen.

Also mit Infos gehe ich in der Regel nicht sparsam um, aber ich suche mir ja selber auch im Prozess noch Informationen, welche mir fürs Thema relevant erscheinen, aus mehreren anderen 10 Jahre alten Threads aus anderen Foren zusammen. Ich kann nicht unsortiert all den Stoff hier abwerfen, das würde noch mehrere Seiten füllen, dafür schätze ich Eure Zeit und Aufmerksamkeit zu sehr!

Die Lüfter sind tatsächlich alle schon vorhanden, es sind alles PWM Lüfter aus einem uralten Power MAC G5 und sie haben alle denselben 4-adrigen Anschluss wie oben angegeben. Es reicht deswegen vollkommen aus den Anschluss am Beispiel eines Lüfters zu diskutieren. Lüfterdatenblatt ist hier zu finden:
https://www.digikey.de/de/products/deta ... VH/1014398

Den Lüfter habe ich gestern genau so wie oben gezeigt angeschlossen und getestet an 12V Spannung - läuft.
Ich habe eine Schaltung gefunden, die für meine Zwecke funktionieren könnte:

Screenshot 2023-10-25 at 11.34.56.png

Das einzige was ich an dieser Schaltung noch nicht verstehe ist die Funktion des Konsensators C1 und seine Kapazität kann ich visuell auch schlecht erkennen, versteht jemand was drauf steht?

[BernhardS]

Der Kondensator unterdrückt nur eine gewisse Neigung des Bauteils zu unerwünschten Oszillationen.
Wenn also die Spannung nicht so ist wie erwartet, dann macht man zunächst einen kleinen Kondensator auf die Ausgangsseite, wie hier im Beispiel von 100nF hin - oder vielleicht etwas weniger. Falls es davon nicht weggeht einen Elko von etlichen µF hin - der Wert richtet sich nach dem Strom - und einen kleinen C, naja eben so 100nF.
Die Kombination groß-klein deswegen, weil der Elko schlechte Hochfrequenzeigenschaften hat und bei hochfrequenten Schwingungen nicht viel bewirkt.
Das weiß man vorher nicht, manche bauen immer drei C hin, manche probieren es erstmal ganz ohne (ich z.B.), der Kamerad hat einen probiert und hat funktioniert - hängt aber auch von der Charge der Regler ab. Darum findet man verschiedene Angaben in den Beispielen und kann nächstes mal anders sein.

[anders]

Lüfterdatenblatt ist hier zu finden:
https://www.digikey.de/de/products/deta ... VH/1014398

Wohl kaum:

Abschluss
Mit 2 Drahtanschlüssen

Auch steht in dem Datenblatt nichts von PWM.

Ich habe eine Schaltung gefunden, die für meine Zwecke funktionieren könnte:

Dazu brauchst du aber den Zirkus mit dem PWM nicht. Das ist eine einstellbare Spannungsquelle.
Die Schaltung funktioniert, weil der LM317 versucht zwischen den Anschlüssen OUT und ADJ genau 1,25V herzustellen.
Das entspricht konstanten I=5,7mA an dem 220Ω Widerstand, und dieser Strom sorgt für den Sollwert an dem einstellbaren R2.
R1 kann man nicht allzusehr variieren, denn er dient als Grundlast für den LM317.
Kleinere Werte verursachen einen höheren Stromverbrauch der Schaltung, und bei größeren Werten kann die Ausgangsspannung im Leerlauf oder bei geringer Belastung hochlaufen.

Die Ausgangsspannung beträgt also U=5,7/1000 * R2 + 1,25V

U.U. stört es, dass der Spannungsabfall zwischen IN und OUT mindestens ca 2V betragen muss. Diese Spannungsdifferenz, sowie die ca 5mA Grundlast, benötigen die IC-internen Transistoren und Verstärker zum funktionieren.
Du kannst also am Ausgang nicht mehr als 10V erwarten, wenn du nur 12V Speisespannung hast.


Du kannst aber mal probieren, ob du den Lüfter anstatt mit PWM auch mit einer einstellbaren Gleichspannung an diesem Anschluss regeln kannst (Poti zwischen GND und +12V).
Ich habe nämlich schon derartige Teile gehabt, die aus dem Impuls/Pause Verhältnis des PWM-Signals als erstes mit einem Tiefpass eine Gleichspannung erzeugt haben, die sie dann in das Motortreiber-IC eingespeist haben...

P.S.:
Die Pinbelegung des Steckers in deinem Schaltplan ist vermutlich falsch.
Das solltest du nochmal genau prüfen.
Insbesondere wirst du den Motor schrotten, wenn du + und - vertauscht, und auch der evtl vorhandene Tachoausgang wird es übel nehmen, wenn du dort +12V einspeist.

[BetterMadeYourself]

Danke sehr für die ausführliche Antwort! Manchmal habe ich spontanen Wunsch einzelne Beiträge zu liken, aber diese Funktion gibt es hier nicht...

Also, mit Datenblatt ist es so eine Sache, auf dem Lüfter steht seine Bezeichnung AFB0912VH und danach kann man googeln, was man dann findet ist das was es ist, nicht mehr und nicht weniger. Die Lüfter, die vor mir liegen sehen zwar auch anders aus als auf dem Bild, aber es sind ja speziell in Apple Power Mac G5 eingesetzte Lüfter, die vor 20 Jahren produziert wurden und ja, 2-adrigen Anschluss haben sie nicht.

Was die Schaltung und die Anschlüsse angeht, werde ich wohl ums Ausprobieren nicht herumkommen, 10V dürften mehr als ausreichend sein, ich fürchte die Lüfter werden schon bei deutlich geringerer Spannung an PWR viel zu laut werden.

Interessant ist, dass ChatGPT mir folgende Formel für die Ausgangsspannung ausgegeben hat:
V _out = 1.25×(1+ R2/R1) und hat mir für die Einspeisespannung von 12V

R1 = 240 Ohm empfohlen, so ich mit Poti R2 zwischen 680 Ohm für V_out = 4 Volt und 2.2 kOhm für V_out = 12 Volt variieren können soll. Aber was ChatGPT auch immer ausgibt muss noch lange nicht stimmen...

[BernhardS]

In dem Fall stimmt es schon. ChatGPT sollte man grundsätzlich wie die Äußerungen eines Künstlers
betrachten. Das sind halt in Worte oder Bilder gefasste Empfindungen. Die Verwendung in der Technik
ist absurd, auf die Idee muss man erst mal kommen bzw. sollte man eigentlich nicht kommen.

Wie auch immer:
Online-Rechner für den LM317 gibt es reichlich, es gab früher sogar Bücher in denen diese Berechnung stand.

Der Wert von 240 Ohm ist vielleicht etwas schwierig aufzutreiben. Die Verwendung von 220 Ohm ist dann
doch sehr viel einfacher und hat in dem Fall keinerlei Auswirkungen.

[BetterMadeYourself]

In dem Fall stimmt es schon. ChatGPT sollte man grundsätzlich wie die Äußerungen eines Künstlers betrachten. Das sind halt in Worte oder Bilder gefasste Empfindungen.

Ha-ha, ganz genau so fühlt es sich manchmal an! Was auch immer ChatGPT ausspuckt, betrachte ich jedenfalls immer sehr kritisch. Aber immerhin hat das Ding mir vorgestern geholfen zu verstehen, was LM317 so macht und wie diese Schaltung funktioniert. Vielleicht sollte ich noch darüber nachlesen, aber für jemanden wie mich, der absolut nichts darüber weiß, war das erstmal hilfreich.

Einer der Herausforderungen für mich wird sein, eine passende Leiterplatte zu besorgen, oder wie stelle ich diese Schaltung zusammen? Klar, dass man die wenigen Bauteile jetzt auch irgendwie mit Drähten verlöten und mit Lüster- und WAGO-Klemmen zusammenbasteln kann, aber schön wird es dann nicht.

[anders]

Interessant ist, dass ChatGPT mir folgende Formel für die Ausgangsspannung ausgegeben hat:
V _out = 1.25×(1+ R2/R1)

Kannst das ja ausmultiplizieren und bekommst 1,25*R2/R1 + 1,25 was auch nichts anderes ist, als was ich dir vorgerechnet habe.
Ob 220 oder 240 Ohm ist Wurst, Ich schrieb ja dass dieser Widerstand den Mindeststrom für den Regler festlegt, und man deshalb nicht allzuviel Spielraum hat. Diese Werte ergeben ca. 5mA bei 1,25V und damit erschlägst du die Exemplarstreuungen von 95% der verkauften LM317. Die restlichen brauchen etwas mehr und dürfen das lt. Datenblatt auch: bis zu 7mA. Dafür wäre dann ein Widerstand von 160 Ohm (unter Einbeziehung der Exemplarstreungen des Widerstands) nötig, damit auch im Leerlauf garantiert nur die eingestellte Spannung rauskommt.
Da du aber mit dem Ventilator eine Last hast, die wesentlich mehr als diese paar mA schluckt, kannst du mit R1 auch ruhig höher gehen, z.B. auf 1kOhm. Aus dem ADJ Anschluss kommen nur 50µA raus, die verfälschen das berechnete Ergebnis noch nicht allzusehr.

eine passende Leiterplatte zu besorgen, oder wie stelle ich diese Schaltung zusammen?

Nix Leiterplatte, viel zu aufwändig!
Besorg dir den LM317 im TO-220 Gehäuse damit du ihn auf ein Kühlblech schrauben kannst. Bei 4 oder mehr Lüftern kann das nötig werden. Das IC geht bei Überlastung oder Kurzschluss zwar nicht kaputt, aber es regelt bei 125°C ab um sich zu schützen. Das kommt in den meisten Fällen unerwartet und plötzlich.
Dieses Kühlblech darf keinen Kontakt zu Masse haben, oder man muss den IC isoliert montieren (Glimmerschebchen, Isoliernippel für die Schraube)!

Löten wirst du müssen, den der LM317 überlebt es vllt nicht, wenn du ihm die Beine so weit auseinanderreisst, dass sie in Lüsterklemmen passen.

Zur Verdrahtung solch fliegender Schaltungen nehme ich meist Abfallstücke der Telefon-Installation mit einem Drahtdurchmesser von 0,6 oder 0,4mm.
Keine Litze! Damit wir der Aufbau zu schlabberig.

Zum Einbau des Kunstwerks in ein Gehäuse kannst du es ja noch mit Lustklemmen o.ä versehen.
Vergiss den Kondensator am Eingang der Schaltung nicht. Die Kapazität darf ruhig größer sein. Die eingezeichneten 100nF sind schon grenzwertig.

P.S.:
Falls du zufällig einen LM7805 und ein Poti mit 500..1000 Ohm in der Bastelkiste findest, kannst du dir die Bestellung sparen. R1 bleibt dann auch im Geschäft. Ansonsten ist das i.W. die gleiche Schaltung. ADJ heisst dort GND.
Damit kommst du zwar nicht unter 5V, aber das wird ja auch nicht nötig sein.

[BernhardS]

Einer der Herausforderungen für mich wird sein, eine passende Leiterplatte zu besorgen, oder wie stelle ich diese Schaltung zusammen?

Wenn es bei dem einen Exemplar bleibt, dann könnte es zweckmäßig sein ein fertiges Modul zu kaufen. Das kostet auch nur ein paar Euro. Und es ist in der Regel bereits ein zwar bescheidener, aber immerhin ein Kühlkörper montiert.