W
Wilfried Mühlenhoff
Guest
Hallo,
seit einigen Tagen bin ich auf der Suche nach der Berechnung einer einfachen
Lueftersteuerung mit Poti. Sollte eigentlich kein Problem sein, könnte man
meinen...
Anwendungsfall: Kleiner Kasten, der angenehme Düfte verbreiten soll. Dazu
bekommt er einen 92er bzw. 2x 120er Lüfter. Die Lüfter sollen mit
Kohleschichtpotentiometern (also den relativ günstigen für 0,5 - 1 Euro)
ausgestattet werden. Weil ich ein paar mehr von diesen Kästen bauen möchte,
möchte ich die teureren Cermet-Potentiometer für 3 - 5 Euro nur verwenden,
wenn es wirklich nötig ist. Aber vorher würde ich gerne wissen, wie man die
Potentiometer korrekt auswählt.
Die Lüfter müssen nicht - wie beim Einsatz als CPU-Lüfter - 100%
ausfallsicher sein oder bei einer Mindestspannung auf jeden Fall anlaufen.
Die Temperatur spielt auch keine Rolle.
Eine fertige Zalman-Steuerung o. ä. kommt aus bautechnischen Gründen nicht
in Frage.
Von den Steuerungseigenschaften ist ein 100-Ohm-Potentiometer am besten
geeignet (habe 100, 250 und 500 Ohm ausprobiert).
Die meisten Kohleschichtpotentiometer sind für eine Nennlast von 0,4 Watt
ausgelegt. Die Variante "mit Schalter" (hätte ich am liebsten) leider nur
für 0,25 W.
Jetzt die Frage: wo muss ich bei einer Lueftersteuerung diese Leistung
messen/berechnen.
Ich habe mit einigen Computerhändlern telefoniert, die Poti-Sets für Lüfter
bis 3 Watt (Leistung des Lüfters, nicht des Potis!) verkaufen. Im Computer
fallen die 12 Volt ja relativ konstant an, so daß dann die Stromstärke max.
0,25 A sein dürfte. Bei meinem Steckernetzteil liegen aber - je nach
Lüfter - bis zu 15,5 V an und ich messe dann 0,3 A = 4,65 W, bin also
drüber. Das Poti wird dann auch heiss, wenn ich anfange, den Lüfter
runterzudrehen. Das wird es allerdings auch, wenn ich einen anderen Luefter
verwende, der weniger Strom aufnimmt. Eigentlich wird es immer heiss und ich
frage mich, ob das normal ist. 2 andere Potis (Piher und Radiohm, also nicht
aus dem Poti-Set mit dem unbekannten Poti) habe ich auf diese Weise auch
schon gehimmelt, sie sind zwar nicht in Rauch aufgegangen, aber die
Steuerung des Lüfters funktioniert nicht mehr richtig. Komischerweise läuft
das Poti der o. a. Poti-Sets bisher problemlos, obwohl es mir eher ein
no-name Poti zu sein scheint. Es wird zwar auch heiss (auch bei Lüftern mit
nur 2 Watt), dies scheint ihm aber nichts auszumachen (zumindest nach 2
Tagen). Leider kann ich den Hersteller (sitzt irgendwo in Asien) nicht
rausfinden und weiss deshalb nicht, ob es rechnerisch deutlich mehr als die
Potis von Radi*hm, P*her usw. verkraften kann (die Händler wissen es auch
nicht, haben sich das wohl auch noch nie gefragt). Da ich aber auch Lüfter
mit mehr als 3 Watt einsetzen möchte, brauche ich sowieso noch eine
Alternative.
Im Internet habe ich die kleine Excel-Tabelle "Drehzahlsteuerung von
Kleinlüftern" entdeckt. Hier kann man Lüfterleistung, Verlustleistung und
Gesamtleistung ermitteln.
Ich habe mal mit einem 120er Lüfter gerechnet, 0,3 A bei 12 Volt:
Rechn. Innenwiderstand des Lüfters: 12 / 0,3 = 40 Ohm
gewähltes Poti: 100 Ohm
max. Belastbarkeit Poti lt. Hersteller: 0,4 Watt
1.)
Potistellung 0% = Widerstand 0 Ohm, Lüfterspannung 12 V
Lüfterleistung P=U*I=12*0,3=3,6 W
Verlustleistung = I * I * R = 0 W
Gesamtleistung = Lüfterleistung + Verlustleistung = 3,6 + 0 = 3,6 W
2.)
Potistellung ca. 50% = Widerstand 50 Ohm
Lüfterleistung P = 5,33 V * 0,13 A = 0,71 W
Verlustleistung = 0,89 W
Gesamtleistung = 1,60 W
3.)
Potistellung 100% = 100 Ohm
Lüfterleistung P = 0,29 W
Verlustleistung = 0,73 W
Gesamtleistung = 1,03 W
Die Werte sind mit der Excel-Tabelle errechnet und nicht gemessen, es geht
aber auch erstmal um die theoretische Ermittlung des passenden Potis.
Frage: Welche Leistung ist jetzt massgeblich für das Poti? Die höchste
Gesamtleistung (3,6 W) tritt auf, wenn der Lüfter voll dreht. Ein Verkäufer
sagte mir, dass sei dann auch massgeblich. Halte ich aber für Quatsch, weil
dann selbst bei den Lüftern, die mit 0,07 A die geringste Stromaufnahme
haben jedes 0,4 W-Poti sofort unterdimensioniert wäre. Ausserdem bleibt das
Poti dabei absolut kalt, scheint also "nichts zu tun zu haben".
Eine Technikhotline rechnete die Gesamtleistung bei Poti 100% = 100 Ohm so
aus, wie auch in der Excel-Tabelle. Das könnte schon eher hinkommen.
Allerdings ist bei Stellung 100% die Gesamtleistung am niedrigsten. Klar,
wenn sie dann mit hier 1,03 W immer noch deutlich über 0,4 W liegt, stimmt
was nicht. Mein kleinster Lüfter (12 V * 0,07 A = 0,84 W) liegt aber
rechnerisch bei 100% fast noch im grünen Bereich (rechnerisch 0,5 W
Gesamtleistung, Poti bleibt kalt), aber bei Stellung 35% sind es z. B. 0,7
W. Poti bleibt aber trotzdem kalt. Was ist jetzt massgeblich für die
Dimensionierung? Der Endwert der Gesamtleistung bei 100% Widerstand oder
irgendein höherer Wert, der bei höherer Lüfterdrehzahl = weniger Widerstand
auftritt?
Dann habe ich noch direkt am Poti die Spannungen bei verschiedenen
Einstellungen gemessen:
Lüfter leicht gedrosselt:
Poti in: 14,5 V
Poti out: 10,7 V
Stromstärke: 0,14 A
Poti bleibt kalt
Poti 100% zu = 100 Ohm
Poti in: 15,6 V
Poti out: 5,95 V
Stromstärke: 0,084 A
Poti wird heiss (wird es auch schon viel früher)
Wie kann man hier berechnen, welche Leistungsaufnahme das Poti zu verkraften
hat? Sind es z. B. (15,6 V - 5,95 V) * 0,084 A = 0,81 W? Das fände ich von
der Anschauung her logisch, sozusagen: was muss das Poti in Wärme verbraten.
Dazu passt auch, was ich in einer Newsgroup gefunden habe:
"Wenn Du Deinen Luefter an 5 V betreibst, hat das Poti einen Spannungsabfall
von 12V-5V = 7V zu ertragen. Wenn der Luefter dabei 0.2 A zieht (ich greife
mal einen Wert aus der Luft), macht das 0.2A* 7V = 1.4 W zu verheizen. Ein
billiges Kohle-Poti qualmt dabei (ab einer bestimmten Stellung) *einmal*
kurz aber heftig. Sieh also zu, dass Du mindestens ein dickes Draht-Poti
hast, und vergiss vor dem Ausprobieren das Ohmsche Gesetz nicht."
In diesem Fall bräuchte ich dann also ein 2-W-Cermet Poti (Draht-Poti kann
ja keiner bezahlen). Das wäre noch zu verkraften, wenn es so korrekt
berechnet wäre.
Auch bei www.henrik-reimers. de habe ich gelesen: ein 50-Ohm Poti mit 4 Watt
Belastbarkeit ist meist geeigent. Allerdings schreibt er eigentlich von
"Pfennigartikeln, wenn man nicht gerade bei C*nrad kauft". Ein 3 W-Poti
kostet ca. 12 Euro, so viel sollte es nicht sein. Wo kauft man übrigens
Potis, Knöpfe, Steckernetzteile usw. wesentlich günstiger als bei C*nrad?
Ich habe schon einige Kataloge gewälzt (Bürkl*n, RS-Onl*ne, Schur*cht,
Farnell*nOne), aber C*nrad oder eher noch R**chelt sind zwar vom Angebot
nicht überragend, aber wenn sie etwas haben, ist der Preis meist sehr gut.
Hier habe ich noch eine Variante mit zusätzlichem Widerstand gefunden:
http://free.pages.at/pglass/sonstiges_luefter_steuerung.htm
Ich frage mich allerdings, ob die Berechnung korrekt ist, weil er ganz am
Anfang auch startet mit: das Poti müsste bei einem 1,25 W-Papst-Lüfter 1,25
W abkönnen. Ansonsten ist die Lösung ja nicht schlecht, da es sicher
preisgünstiger ist, einen Widerstand zu verwenden, als ein superteures 3
oder 4 W Poti.
Sorry, das es so lang geworden ist, aber ich bin Anfänger auf dem Gebiet und
so muss man vielleicht nicht noch 10x nachfragen. Das Thema interessiert
mich inzwischen sehr und ich würde es gerne besser verstehen und natürlich
am Ende auch eine (auch wirtschaftlich, nicht nur technisch) gute Lösung
finden.
Vielen Dank im voraus für jede Hilfe und gute Ratschläge.
Gruesse aus Berlin
Willi
seit einigen Tagen bin ich auf der Suche nach der Berechnung einer einfachen
Lueftersteuerung mit Poti. Sollte eigentlich kein Problem sein, könnte man
meinen...
Anwendungsfall: Kleiner Kasten, der angenehme Düfte verbreiten soll. Dazu
bekommt er einen 92er bzw. 2x 120er Lüfter. Die Lüfter sollen mit
Kohleschichtpotentiometern (also den relativ günstigen für 0,5 - 1 Euro)
ausgestattet werden. Weil ich ein paar mehr von diesen Kästen bauen möchte,
möchte ich die teureren Cermet-Potentiometer für 3 - 5 Euro nur verwenden,
wenn es wirklich nötig ist. Aber vorher würde ich gerne wissen, wie man die
Potentiometer korrekt auswählt.
Die Lüfter müssen nicht - wie beim Einsatz als CPU-Lüfter - 100%
ausfallsicher sein oder bei einer Mindestspannung auf jeden Fall anlaufen.
Die Temperatur spielt auch keine Rolle.
Eine fertige Zalman-Steuerung o. ä. kommt aus bautechnischen Gründen nicht
in Frage.
Von den Steuerungseigenschaften ist ein 100-Ohm-Potentiometer am besten
geeignet (habe 100, 250 und 500 Ohm ausprobiert).
Die meisten Kohleschichtpotentiometer sind für eine Nennlast von 0,4 Watt
ausgelegt. Die Variante "mit Schalter" (hätte ich am liebsten) leider nur
für 0,25 W.
Jetzt die Frage: wo muss ich bei einer Lueftersteuerung diese Leistung
messen/berechnen.
Ich habe mit einigen Computerhändlern telefoniert, die Poti-Sets für Lüfter
bis 3 Watt (Leistung des Lüfters, nicht des Potis!) verkaufen. Im Computer
fallen die 12 Volt ja relativ konstant an, so daß dann die Stromstärke max.
0,25 A sein dürfte. Bei meinem Steckernetzteil liegen aber - je nach
Lüfter - bis zu 15,5 V an und ich messe dann 0,3 A = 4,65 W, bin also
drüber. Das Poti wird dann auch heiss, wenn ich anfange, den Lüfter
runterzudrehen. Das wird es allerdings auch, wenn ich einen anderen Luefter
verwende, der weniger Strom aufnimmt. Eigentlich wird es immer heiss und ich
frage mich, ob das normal ist. 2 andere Potis (Piher und Radiohm, also nicht
aus dem Poti-Set mit dem unbekannten Poti) habe ich auf diese Weise auch
schon gehimmelt, sie sind zwar nicht in Rauch aufgegangen, aber die
Steuerung des Lüfters funktioniert nicht mehr richtig. Komischerweise läuft
das Poti der o. a. Poti-Sets bisher problemlos, obwohl es mir eher ein
no-name Poti zu sein scheint. Es wird zwar auch heiss (auch bei Lüftern mit
nur 2 Watt), dies scheint ihm aber nichts auszumachen (zumindest nach 2
Tagen). Leider kann ich den Hersteller (sitzt irgendwo in Asien) nicht
rausfinden und weiss deshalb nicht, ob es rechnerisch deutlich mehr als die
Potis von Radi*hm, P*her usw. verkraften kann (die Händler wissen es auch
nicht, haben sich das wohl auch noch nie gefragt). Da ich aber auch Lüfter
mit mehr als 3 Watt einsetzen möchte, brauche ich sowieso noch eine
Alternative.
Im Internet habe ich die kleine Excel-Tabelle "Drehzahlsteuerung von
Kleinlüftern" entdeckt. Hier kann man Lüfterleistung, Verlustleistung und
Gesamtleistung ermitteln.
Ich habe mal mit einem 120er Lüfter gerechnet, 0,3 A bei 12 Volt:
Rechn. Innenwiderstand des Lüfters: 12 / 0,3 = 40 Ohm
gewähltes Poti: 100 Ohm
max. Belastbarkeit Poti lt. Hersteller: 0,4 Watt
1.)
Potistellung 0% = Widerstand 0 Ohm, Lüfterspannung 12 V
Lüfterleistung P=U*I=12*0,3=3,6 W
Verlustleistung = I * I * R = 0 W
Gesamtleistung = Lüfterleistung + Verlustleistung = 3,6 + 0 = 3,6 W
2.)
Potistellung ca. 50% = Widerstand 50 Ohm
Lüfterleistung P = 5,33 V * 0,13 A = 0,71 W
Verlustleistung = 0,89 W
Gesamtleistung = 1,60 W
3.)
Potistellung 100% = 100 Ohm
Lüfterleistung P = 0,29 W
Verlustleistung = 0,73 W
Gesamtleistung = 1,03 W
Die Werte sind mit der Excel-Tabelle errechnet und nicht gemessen, es geht
aber auch erstmal um die theoretische Ermittlung des passenden Potis.
Frage: Welche Leistung ist jetzt massgeblich für das Poti? Die höchste
Gesamtleistung (3,6 W) tritt auf, wenn der Lüfter voll dreht. Ein Verkäufer
sagte mir, dass sei dann auch massgeblich. Halte ich aber für Quatsch, weil
dann selbst bei den Lüftern, die mit 0,07 A die geringste Stromaufnahme
haben jedes 0,4 W-Poti sofort unterdimensioniert wäre. Ausserdem bleibt das
Poti dabei absolut kalt, scheint also "nichts zu tun zu haben".
Eine Technikhotline rechnete die Gesamtleistung bei Poti 100% = 100 Ohm so
aus, wie auch in der Excel-Tabelle. Das könnte schon eher hinkommen.
Allerdings ist bei Stellung 100% die Gesamtleistung am niedrigsten. Klar,
wenn sie dann mit hier 1,03 W immer noch deutlich über 0,4 W liegt, stimmt
was nicht. Mein kleinster Lüfter (12 V * 0,07 A = 0,84 W) liegt aber
rechnerisch bei 100% fast noch im grünen Bereich (rechnerisch 0,5 W
Gesamtleistung, Poti bleibt kalt), aber bei Stellung 35% sind es z. B. 0,7
W. Poti bleibt aber trotzdem kalt. Was ist jetzt massgeblich für die
Dimensionierung? Der Endwert der Gesamtleistung bei 100% Widerstand oder
irgendein höherer Wert, der bei höherer Lüfterdrehzahl = weniger Widerstand
auftritt?
Dann habe ich noch direkt am Poti die Spannungen bei verschiedenen
Einstellungen gemessen:
Lüfter leicht gedrosselt:
Poti in: 14,5 V
Poti out: 10,7 V
Stromstärke: 0,14 A
Poti bleibt kalt
Poti 100% zu = 100 Ohm
Poti in: 15,6 V
Poti out: 5,95 V
Stromstärke: 0,084 A
Poti wird heiss (wird es auch schon viel früher)
Wie kann man hier berechnen, welche Leistungsaufnahme das Poti zu verkraften
hat? Sind es z. B. (15,6 V - 5,95 V) * 0,084 A = 0,81 W? Das fände ich von
der Anschauung her logisch, sozusagen: was muss das Poti in Wärme verbraten.
Dazu passt auch, was ich in einer Newsgroup gefunden habe:
"Wenn Du Deinen Luefter an 5 V betreibst, hat das Poti einen Spannungsabfall
von 12V-5V = 7V zu ertragen. Wenn der Luefter dabei 0.2 A zieht (ich greife
mal einen Wert aus der Luft), macht das 0.2A* 7V = 1.4 W zu verheizen. Ein
billiges Kohle-Poti qualmt dabei (ab einer bestimmten Stellung) *einmal*
kurz aber heftig. Sieh also zu, dass Du mindestens ein dickes Draht-Poti
hast, und vergiss vor dem Ausprobieren das Ohmsche Gesetz nicht."
In diesem Fall bräuchte ich dann also ein 2-W-Cermet Poti (Draht-Poti kann
ja keiner bezahlen). Das wäre noch zu verkraften, wenn es so korrekt
berechnet wäre.
Auch bei www.henrik-reimers. de habe ich gelesen: ein 50-Ohm Poti mit 4 Watt
Belastbarkeit ist meist geeigent. Allerdings schreibt er eigentlich von
"Pfennigartikeln, wenn man nicht gerade bei C*nrad kauft". Ein 3 W-Poti
kostet ca. 12 Euro, so viel sollte es nicht sein. Wo kauft man übrigens
Potis, Knöpfe, Steckernetzteile usw. wesentlich günstiger als bei C*nrad?
Ich habe schon einige Kataloge gewälzt (Bürkl*n, RS-Onl*ne, Schur*cht,
Farnell*nOne), aber C*nrad oder eher noch R**chelt sind zwar vom Angebot
nicht überragend, aber wenn sie etwas haben, ist der Preis meist sehr gut.
Hier habe ich noch eine Variante mit zusätzlichem Widerstand gefunden:
http://free.pages.at/pglass/sonstiges_luefter_steuerung.htm
Ich frage mich allerdings, ob die Berechnung korrekt ist, weil er ganz am
Anfang auch startet mit: das Poti müsste bei einem 1,25 W-Papst-Lüfter 1,25
W abkönnen. Ansonsten ist die Lösung ja nicht schlecht, da es sicher
preisgünstiger ist, einen Widerstand zu verwenden, als ein superteures 3
oder 4 W Poti.
Sorry, das es so lang geworden ist, aber ich bin Anfänger auf dem Gebiet und
so muss man vielleicht nicht noch 10x nachfragen. Das Thema interessiert
mich inzwischen sehr und ich würde es gerne besser verstehen und natürlich
am Ende auch eine (auch wirtschaftlich, nicht nur technisch) gute Lösung
finden.
Vielen Dank im voraus für jede Hilfe und gute Ratschläge.
Gruesse aus Berlin
Willi
