Lüfter steuern mit Transistor und ATmega

[dino03]

Hi,

Und so'ne Induktivität ist doch, was variierende/wechselnde Ströme betrifft, quasi ein dynamischer Widerstand.
Aber wie gesagt - ...aus dem Bauch heraus...
Dino? 'Ne Meinung dazu?

Also Gate-Induktivitäten hab ich noch nie gesehen. Ich kenne das nur bei Thyristoren als Ferritperle über dem Gateanschluß. Außerdem sind Widerstände kleiner, billiger und besser zu bemessen. Induktivitäten sind immer ... jedenfalls für mich.

Gruß
Dino

 

[wer]

Qg   Total Gate Charge               ––– ––– 15       ID= 11A
Qgs  Gate-to-Source Charge           ––– ––– 3.7 nC   VDS= 44V
Qgd  Gate-to-Drain ("Miller") Charge ––– ––– 8.5      VGS= 5.0V, See Fig. 6 and 13

Es gilt: Q=C*U (Ladung gleich Kapazität mal Spannung). Die Formel umstellen ...
C=Q/U ... da man das Gate gegenüber dem Source ansteuert also ... Cgs = Qgs / Vgs
... und damit ... 3,7nC / 5,0V = 0,74nF = 740pF
Der MOSFET müßte also 740pF Gate/Source-Kapazität haben. Bei 270 Ohm Gatewiderstand hätte man also eine Zeitkonstante von t=Cgs*Rg ... 740pF * 270 Ohm = 199800ps = 199,8ns = etwa 0,2µs Zeitkonstante. Also etwa 63% der Umladung ist erledigt. Nach etwa 5*t sollte es gut sein. Also gut gerechnet etwa 1µs Umladezeit. Du kannst also guten Gewissens mit 100kHz PWM arbeiten ohne Probleme zu bekommen.

Die Zeitkonstante ist der eine Aspekt. Wie steht es aber mit dem Strom? Ich will ja meinen MC nicht zerstören. War da meine Rechnung richtig?

 

[LotadaC]

Hmm...
Wenn der Basiswiderstand direkt auf Gnd oder Vcc=5V gehen würde, und der AVR intern verlustfrei schalten würde, wären das I=U/R=5V/270Ohm=18,52mA.
Du schaufelst aber sogar weniger Spannung um...

 

[Dirk]

Hallo zusammen,

also 270Ohm Gate-Widerstand ist doch gar kein Problem. Hinzu kommt noch,

• dass erstens der Pin-Strom sogar höher sein kann, als der angegebene höhere Wert bei den Testconditions (U_high und U_low sind dann eben nicht mehr garantiert). Das ist hier eh egal, da der Strom sogar im Extremfall drunter liegt. Dann fällt der folgende Punkt weg, bzw. ist auch egal ...
• es wird lediglich ein kleines C umgeladen. Der möglicherweise höhere Strom (bei noch kleinerem R) tritt hier nur im Bereich von vielleicht mehreren 10ns nach Umschalten auf. Kritisch wird es dann vielleicht, wenn man den MOSFET mit extremen Frequenzen schaltet, das wird ja hier mit dem AVR nicht gemacht.

Noch ein Hinweis oder Tipp: Eine PWM-Periodendauer von 64us könnte hier vorteilhaft sein, man liegt damit bei 15,625 kHz, das menschliche Ohr nimmt dann den Schaltvorgang nicht mehr wahr (ist allerdings abhängig vom Alter ). Wobei es hier ja um einen Lüfter geht, da ist der Strom nicht so hoch, kann sein, dass es hier sowieso nicht so auffällt, wenn man im Hörbereich liegt.

Dirk

 

[wer]

Noch ein Hinweis oder Tipp: Eine PWM-Periodendauer von 64us könnte hier vorteilhaft sein, man liegt damit bei 15,625 kHz, das menschliche Ohr nimmt dann den Schaltvorgang nicht mehr wahr (ist allerdings abhängig vom Alter ). Wobei es hier ja um einen Lüfter geht, da ist der Strom nicht so hoch, kann sein, dass es hier sowieso nicht so auffällt, wenn man im Hörbereich liegt.

Wie kommst Du jetzt gerade auf 64µs?

 

[Dirk]

Wie kommst Du jetzt gerade auf 64µs?

Oft nutzt man den höchst möglichen Systemtakt, der liegt bei vielen AVRs bei 16MHz (externer Quarz an XTAL1/2). Die 64us Periodendauer erreicht man dann durch einen entsprechenden Prescaler. Du kannst natürlich auch eine andere Periodendauer verwenden. Die Frequenz würde ich nicht zu hoch wählen, da ja dann öfter geschaltet wird, was vielleicht nicht notwendig ist ... und falls man das Schalten hört (ich weiss nicht, ob das bei deinem Lüfter überhaupt der Fall ist), dann eben im Bereich 16kHz (erreicht man auch in Verbindung mit entsprechendem Timermodus).

1/64us = 15,625kHz

Dirk

 

[wer]

Also ich habe 19,6608 MHz und komme dann mit einem 8-Bit Timer und einer PWM-Periode von 128 auf 75 Hz. Das ist die Frequenz mit der der Lüfter schaltet. Ist das die Frequenz, die Du meinst?

 

[Dirk]

Also ich habe 19,6608 MHz und komme dann mit einem 8-Bit Timer und einer PWM-Periode von 128 auf 75 Hz. Das ist die Frequenz mit der der Lüfter schaltet. Ist das die Frequenz, die Du meinst?

Du verwendest wahrscheinlich einen Prescaler von 1024 für den 8 Bit Timer, dann kommt man mit deinem Systemtakt auf etwa 75Hz. Falls das bei dir mit deinen Einstellungen funktioniert, lass es doch so. Bei PWM für Motordrehzahlsteuerung/regelung verwendet man oft Frequenzen über 15kHz, so dass man ein Pfeifen nicht so sehr wahrnimmt. Je höher die Frequenz aber ist, desto öfter wird geschaltet, desto mehr Verlustleistung durch Schaltvorgänge und Störabstrahlung entsteht.

Dirk

 

[wer]

Du verwendest wahrscheinlich einen Prescaler von 1024 für den 8 Bit Timer, dann kommt man mit deinem Systemtakt auf etwa 75Hz. Falls das bei dir mit deinen Einstellungen funktioniert, lass es doch so. Bei PWM für Motordrehzahlsteuerung/regelung verwendet man oft Frequenzen über 15kHz, so dass man ein Pfeifen nicht so sehr wahrnimmt. Je höher die Frequenz aber ist, desto öfter wird geschaltet, desto mehr Verlustleistung durch Schaltvorgänge und Störabstrahlung entsteht.

Bin jetzt ein wenig unsicher, ob wir von der selben Frequenz sprechen. Frage deshalb noch einmal nach.

Ich habe weiter oben beschrieben, was ich beobachtet habe. Hier nochmal kurz:

19,6608 MHz Systemtakt mit einem 8 Bit Timer und einem Teiler von 8 macht: 9,6 kHz.
Im Timer-Overflow-Int habe ich eine PWM-Periode von 128, während der geschaltet wird: macht 75 Hz.

Habe auch einen Teiler von 1 probiert, das wären dann 600 Hz. Aber dabei pfeift der Lüfter. Also alles noch weit jenseits von 15 kHz.

 

[dino03]

Hallo,

Bin jetzt ein wenig unsicher, ob wir von der selben Frequenz sprechen. Frage deshalb noch einmal nach.

Ich habe weiter oben beschrieben, was ich beobachtet habe. Hier nochmal kurz:

19,6608 MHz Systemtakt mit einem 8 Bit Timer und einem Teiler von 8 macht: 9,6 kHz.
Im Timer-Overflow-Int habe ich eine PWM-Periode von 128, während der geschaltet wird: macht 75 Hz.

Habe auch einen Teiler von 1 probiert, das wären dann 600 Hz. Aber dabei pfeift der Lüfter. Also alles noch weit jenseits von 15 kHz.

19,6608MHz Systemtakt durch 8 sind 2,4576MHz Takt am Timer und bei 8Bit (/256) dann eine PWM-Frequenz von 9,6kHz. Das ist die Frequenz mit der der MOSFET für den Motor geschaltet wird.

Bei einem Prescaler von 1 arbeitet der Timer mit vollen 19,6608MHz Systemtakt. Das bei einem 8Bit-Timer (/256) ergibt dann 76,8kHz am MOSFET.

Sprichst du beim Teiler von 8 vom Prescaler für den 8Bit-Timer oder von der CKDIV8-Fuse?

Gruß
Dino

 

[wer]

Habt Ihr mitbekommen, daß ich kein Hardware PWM gemacht habe?

 

[wer]

Sprichst du beim Teiler von 8 vom Prescaler für den 8Bit-Timer oder von der CKDIV8-Fuse?

Ich meine den Prescaler!

 

[Dirk]

Habt Ihr mitbekommen, daß ich kein Hardware PWM gemacht habe?

Ne, sorry. OK, dann haben wir aneinander vorbeigesprochen.

Warum nicht? Egal.

Das Pfeifen könnte von einer zu niedrigen PWM Frequenz kommen.

(höherfrequente PWM würde ich rein über Hardware machen. Für Dimmen bei LEDs oder LED-Displays ist es ausreichend, wenn man das per Software macht)


Dirk

 

[wer]

Wie ich schon schrieb: Bei mir pfeifts bei höheren Frequenzen. Vielleicht wirds ja wieder besser bei noch höheren Frequenzen?

 

[TommyB]

Ich möchte jetzt nicht zur Verwirrung beitragen, daher deklariere ich das jetzt mal als Off-Topic

Ist nicht, wenn ein PWM / Schaltregler pfeift, das L/C Glied am Ende suboptimal dimensioniert?
Eine höhere Frequenz würde zwar helfen es zu reduzieren und die Frequenz in den nicht hörbaren Bereich zu verschieben, aber der Hund würde dann glaub ich lieber draußen schlafen. Und da bleiben. ^^

Nur so für mein eigenes Interesse.

 

[dino03]

Hi,

Ist nicht, wenn ein PWM / Schaltregler pfeift, das L/C Glied am Ende suboptimal dimensioniert?
Eine höhere Frequenz würde zwar helfen es zu reduzieren und die Frequenz in den nicht hörbaren Bereich zu verschieben, aber der Hund würde dann glaub ich lieber draußen schlafen. Und da bleiben. ^^

Nur so für mein eigenes Interesse.

nee ... nicht so wirklich. Nennt sich Magnetostriktion. Der Kern quiekt selber rum. Zusätzlich verbiegen sich die Spulendrähte im Magnetfeld und erzeugen dadurch Töne. Darum sind Speicherdrosseln normalerweise eingeharzt damit sie ruhig sind. Bei Motoren ist der Anker natürlich auch noch beweglich und reagiert auf die Strompulse (macht auch Lärm).

Bei den Modellbauregern für BLDC-Motore benutzen die den Effekt sogar um die Töne für die Einstellerei auszugeben. Da spielt der Motor dann Melodien oder Piepstöne ab damit man weiß wo man grade dran rumdreht oder was dem Regler grade nicht paßt.

Gruß
Dino

 

[TommyB]

Alles klar, das macht Sinn.
Danke für die Info

p.S.: Dass mit Motoren Musik erzeugen kenn ich bisher nur in dieser Form ^^

 

[dino03]

Hi,

p.S.: Dass mit Motoren Musik erzeugen kenn ich bisher nur in dieser Form ^^

dann mach ich noch zwei Zeilen OffTopic dazu ...
- CNC machine playing tetris and still alive
- CNC Music Factory - MIDI to gcode

Gruß
Dino

 

[Senpai]

das geht auch

http://www.youtube.com/watch?v=zlfsBlcH4ao

 

[wer]

Das ist natürlich eine Versuchung, meinen Lüfter nebenbei 'Alle meine Entchen' spielen zu lassen.
Aber ich denke auf Dauer hätte ich ihn doch lieber so leise wie möglich.