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Spezialgeräte
Lüftersteuerung
Eine automatische, temperaturgeführte Steuerung für handelsübliche Gleichspannungs-
Kleinlüfter (12 V) beschreibt der vorliegende Artikel. Besonders hervorzuheben
ist die gleitende Charakteristik des Nachregelvorgangs, wodurch eine stets optimal auf
den Kühlungsbedarf abgestimmte Lüfterdrehzahl zustandekommt.
Allgemeines
Sobald in elektronischen Geräten größe-
re Verlustleistungen abzuführen sind, bie-
tet sich der Einsatz von Lüftern an. Bei
gleicher Baugröße eines Gerätes kann
hierdurch die abführbare Wärmeleistung
um ein Mehrfaches gegenüber konventio-
nellen Lösungen (ohne Lüfter) erhöht wer-
den.
Die von den Lüftern aufgenommene
Betriebsleistung ist hierbei im allgemeinen
vernachlässigbar, nicht hingegen der zu-
sätzliche Geräuschpegel. Hier bietet sich
nun der Einsatz einer temperaturgeführten
elektronischen Lüftersteuerung an. In den
meisten Fällen tritt nämlich die maximal
abzuführende Verlustleistung in den Gerä-
ten nur höchst selten auf, d. h. der für den
zügigen Luftaustausch erforderliche Lüf-
ter braucht nur mit verminderter Drehzahl
oder sogar überhaupt nicht zu laufen. Erst
wenn es gilt, auch tatsächliche große Lei-
stungsmengen abzuführen, beginnt der
Lüfter mit optimierter Drehzahl zu laufen.
Dies Verfahren ist nicht nur schonend für
den Lüfter, der wie alle beweglichen Teile
einem entsprechenden Verschleiß unterliegt,
sondern es dient insbesondere der Redu-
zierung von Betriebsgeräuschen.
Bild 1: Schaltung der ELV-Lüftersteuerung. Der Temperatursensor
sollte thermisch direkt mit dem jeweiligen Kühlkörper o. ä. gekoppelt sein.
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Zur Schaltung
Abbildung 1 zeigt das Schaltbild der
elektronischen Lüftersteuerung. Die Be-
triebsgleichspannung, deren Höhe zwischen
+10 V und +15 V liegen darf, wird an die
Platinen anschlußpunkte ST 1 (Pluspol) und
ST 2 (Masse) angelegt. Der Elko C 1
am Versorgungsspannungseingang dient
zur Pufferung und Siebung der Betriebs-
spannung des nachgeschalteten Festspan-
nungsreglers IC 1. Neben der Versorgung
des IC 1 mit der daraus gespeisten Elektro-
nik wird die Eingangsspannung auch zum
Betrieb des Lüfters herangezogen und ge-
langt von ST 1 direkt auf den positiven
Lüfteranschluß ST 5.
Am Ausgang des IC 1 (Pin 3) steht eine
stabilisierte 5 V-Festspannung an zur
Versorgung der weiteren Elektronik. C 2
dient der Schwingneigungsunterdrückung
von IC 1.
Der eigentliche Temperatursensor TS 1
des Typs SAA 965 ist in einer Brücke,
bestehend aus R 1 bis R 3 sowie dem
Sensor selbst, angeordnet. Am Brücken-
mittelpunkt sind die beiden Differenz-
eingänge des Operationsverstärkers IC 2
des Typs LM 358 angesetzt.
Zur optimierten, dem System angepaß-
ten Verstärkung wurde im Rückkopp-
lungszweig der Widerstand R 4 eingefügt,
mit dem dazu parallel geschalteten Kon-
densator C 3 (zur Vermeidung von
Schwingungen).
Der Temperatursensor TS 1 wird an re-
präsentativer Stelle thermisch direkt an den
zu überwachenden Kühlkörper gekoppelt.
Je nach konstruktiver Ausführung des ent-
sprechenden Kühlkörpers bieten sich hier-
zu verschiedene Möglichkeiten, wobei
insbesondere darauf zu achten ist, daß der
Sensor nicht dem direkten Luftstrom des
kühlenden Lüfters ausgesetzt ist. Abbil-
dung 2 zeigt ein Beispiel in Verbindung
mit dem ELV-Lüfterkühlkörperaggregat
LK 75.
Bei Raumtemperatur ist der Wider-
standswert von TS 1 so niedrig, daß die
Spannung an Pin 3 des IC 2 hinreichend
weit unterhalb des Potentials an Pin 2 des
IC 2 liegt, d. h. der Ausgang (Pin 1) führt
annähernd 0 V, und der über den Span-
nungsteiler R 5, R 6 angesteuerte Transi-
stor T 1 ist gesperrt, d. h. der Lüfter steht.
Steigt die Temperatur an, erhöht sich
auch das Spannungspotential an Pin 3 des
IC 2 und somit gleichfalls am Ausgang
(Pin 1). Ab einer bestimmten Sensor/Kühl-
körpertemperatur steuert T 1 etwas durch,
und der Lüfter beginnt zu laufen.
Hierbei ist anzumerken, daß elektronisch
kommutierte Lüfter teilweise eine relativ
hohe Anlaufspannung haben, da eine ma-
gnetische Vorzugslage des Rotors über-
wunden werden muß. Er dreht sich nach
Anlauf dann bereits relativ schnell, doch
kann die Betriebsspannung des sich einmal
bewegenden Rotors nun fast bis zum Still-
stand zurückgenommen werden.
Je heißer der Kühlkörper wird, desto
weiter steuert T 1 durch, bis hin zur Maxi-
maldrehzahl des Lüfters. Sinkt dagegen
aufgrund des starken Kühleffektes die
Temperatur wieder ab, pegelt sich das
System schwingungsfrei auf einen kon-
stanten Wert ein.
Aufgrund der thermischen Trägheit er-
gibt sich bei wechselnden Verlustleistungen
eine gewisse Regelverzögerung, die jedoch
bedeutungslos ist, da der Lüfter selbstver-
ständlich auch nur dann schneller laufen
muß, wenn der Kühlkörper entsprechend
hohe Temperaturen aufweist.
Wegen der im vorliegenden System ge-
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