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Lüfter-Regelung ohne SpannungsdropLüfter-Regelung ohne Spannungsdrop

Wer kennt das leidige Problem mit dem sog. Spannungsdrop nicht?! Fur jene, die davon noch nie was gehort haben hier mal ein Exkurs: Bei eigentlich jeder Lüftersteuerung die ich kenne tritt das Problem auf, das durch min. einen Halbleiter in der 12V-Leitung die Spannung auch bei voll aufgedrehter Regelung nicht mehr das volle Maximum erreicht... unterwegs geht quasi Spannung verloren, daher auch die Bezeichnung als 'Drop' - normalerweise liegt dieser Verlust bei Dioden oder Transistoren bei ca 0,7 Volt, bei dem Festspannungsregler LM317 sogar bei 1,25 Volt.

Mich hat dieser Verlust jedenfalls schon immer gestort, nicht das ich es merken wuerde, ob ein Lufter mit 12 oder 11,3 Volt lauft, aber das Wissen um einen solchen Schönheitsfehler argert doch irgendwie! Also hab ich mal etwas nachgeforscht und im Netz viel interessantes gefunden - die Idee war zunachst, statt eines simplen Transistors ein MOSFET zu benutzen, diese Teile haben ein etwas anderes Funtkionsprinzip und es gibt Ausfuhrungen mit einem sehr geringen Durchflusswiderstand, was bei voller Durchsteuerung einen vernachlässigbaren Verlust ergibt (~0,05 V)!

Das ganze ist natürlich nicht ohne Haken: So benötigt man denn auch am Gate (vergleichbar der Transistor-Basis) gute 10 Volt mehr als die eigentliche Versorgungsspannung, um solch ein MOSFET voll durchzusteuern, hier kommt nun der Timer 555 ins Spiel. Mit jenem wird nämlich fix eine Spannung erzeugt die fast das Doppelte der Eingangsspannung beträgt! Das der IC 555 auf dieser verdoppelten Spannung nur wenig Strom zu liefern vermag, stört hierbei nicht im Geringsten, da zum Durchsteuern eben nur Spannung und kein Strom benötigt wird.

Zunächst mal der Schaltplan:

Hier die Einkaufsliste:
Man benötigt folgende Teile, die man am besten bei www.reichelt.de bestellt.

Anzahl Bezeichnung Reichelt-Bestellnummer Reichelt-Preis
1 Timer-IC NE 555 DIP 0,18
1 IC-Sockel GS 8 0,03
1 MOSFET IRFZ 46N (BUZ 71A) 0,69 (0,45)
1 Kühlkörper V4330N 0,43
2 Diode 1N4933 je 0,04
1 Kondensator 33pF Kerko 33p 0,04
1 Kondensator 0,22µF Z5U-5 220N (Tantal 0,22/35) 0,13 (0,09)
2 Kondensator 47µF RAD 47/35 je 0,04
2 Widerstand 1k Metall 1,00k je 0,08
1 Widerstand 3,3k Metall 3,30k 0,08
1 Drehpoti 4,7k P6M-Lin 4,7k 0,53
1 Stecker PSS 254/3W 0,10


Macht insgesamt knapp 2,50 €, wenn ihr alle Teile habt, sollte das ungefähr so aussehen...

Nun aber an den Aufbau :-))
Zunächst mal benötigt ihr ein Stück 50mm breites Lochraster! Das legt ihr am besten wie auf dem Bild vor euch hin. Rechts ist immer die Bestückungsseite zu sehen und links die Lötseite.

Als erstes positionieren wir den IC-Sockel, und zwar lassen wir unten min. 2 Lochreihen frei, den Rest könnt Ihr ja auch selber abzählen. Wenn man auf den Sockel schaut ist links oben Pin1! Beim Löten werden gleich Pin 2 und Pin 6 miteinander verbunden. Am besten nehmt Ihr für alle Brücken auf der Lötseite ein passend abgeschnittenes Stück Draht (zB abgeknipstes Widerstandsbeinchen), das vermindert die Gefahr ungewollt durch zuviel Lötzinn Brücken zu erzeugen.

Nun kommen die ersten drei Drahtbrücken, diese sind für die Spannungsversorgung zuständig. Die Farben könnt Ihr selbstverständlich frei wählen :-) Versucht die Brücken möglichst passend zuzuschneiden, damit sie später nicht unnötig in die Höhe stehen, Klingeldraht verarbeitet sich hier auch wesentlich besser als normale Litze! Die Lötstellen der Brücken werden an den entsprechenden Stellen mit denen vom Sockel verbunden.

Drei weitere Brücken, diese bringen die Lüfterspannung später zum Lüfterstecker und greifen die Signale für den Anschluß des Potentiometer aus der Schaltung ab...

Als nächstes werden die beiden Dioden D1 und D2 eingebracht, dabei ist auf die richtige Polung zu achten! Bei kleineren Glasdioden ist die KATHODE durch einen dunklen Ring, bei den grösseren Dioden im Plastegehäuse durch einen hellen Ring auf dem Gehäuse markiert. In unserer Schaltung muss die ANODE von D1 zum IC weisen und die ANODE von D2 an die KATHODE von D1!

Die nächsten zwei Bauteile sind die Kondensatoren C1 und C2. Hier müsst Ihr allenfalls bei C2 auf die Polung achten, falls Ihr einen (billigeren) Tantal-Kondensator verwenden wollt, dann muss der Minus-Pol zum IC zeigen!

Nun die beiden Widerstände R1 und R2 einbauen, um Platz zu sparen senkrecht! Am einfachsten geht das, wenn Ihr die Widerstände vor dem Einsetzen passend zurecht biegt...

Den Kondensator C3 einbauen, der Minus-Pol zeigt Richtung IC.

Den Widerstand R3 wie auf der Grafik einsetzen.

Nun kommt noch Kondensator C4, dieser zeigt mit dem Minus-Pol nach oben. Vielleicht ein bisschen kniffelig, daher achtet hier besonders auf die richtige Anordnung der Lötpunkte!

Der Lüfteranschluß-Stecker sollte kein Problem darstellen.

Jetzt kommt noch das Kernstück, der MOSFET, die Rückseite zeigt nach oben. Die Belegung der Anschlüsse kann für andere Typen unter Umständen anders sein...

Nun müssen noch die Anschlüsse für 12 Volt und den Potentiometer aufgelötet werden. Wer möchte, kann hier natürlich auch Steckverbindungen einsetzen. In meiner Grafik ist 'rot' = 12 Volt und 'schwarz' = Masse. Die Anschlüsse des Potis entsprechen denen auf dem Board, also braun und schwarz jeweils aussen am Ring des Potis und grün in der Mitte am Abnehmer.

Zu guter Letzt noch den Kühlkörper montieren (kann man aber auch schon vor dem Einlöten des MOSFETs machen) und den IC einsetzen.

Hier nochmal der komplette Aufbau mit sämtlichen Beschriftungen und weitere Fotos inkl. der kompletten Lötseite!

Die Schaltung erfordert mindestens 12 Volt, um wirklich zu funktionieren, da sonst nicht genug Überspannung zum vollständigen Durchsteuern des MOSFETs entsteht! Ansonsten ist der IRFZ-Typ bis 53 A und 107 Watt Verlustleistung belastbar (gekühlt). Bis zu einer Lüfterleistung von 50 Watt sollte der wirkliche Drop nicht viel groesser als 0,1 V werden...
Viel Erfolg!

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