Lüftersteuerung über Pulsweitenmodulation (PWM)

Bei diesem Projekt wird die Drehzahl eines Lüfters mit Hilfe der sogenannten Pulsweitenmodulation (PWM) über zwei Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensoren mit einem Arduino-Uno gesteuert.

Die Daten der Sensoren werden auf einem LCD-Display angezeigt. Man kann mit einem Taster zwischen 2 unterschiedlich genauen Sensoren wechseln (DHT11 und DHT22). Der Lüfter wird mit 12V Gleichspannung versorgt und über einen Steueranschluss geregelt (4-Pin-Lüfter).

Was versteht man unter Pulsweitenmodulation?

Die Pulsweitenmodulation (kurz PWM; auch Pulsdauermodulation) ist eine Modulationsart, bei der eine technische Größe, in diesem Fall elektrische Spannung, zwischen zwei Werten wechselt.

Dabei wird bei konstanter Frequenz der Tastgrad eines Rechteckpulses moduliert, also die Breite der ihn bildenden Impulse.

Bei diesem Projekt wird die Drehzahl des Lüfters über ein PWM Signal gesteuert. Umso wärmer es am Sensor wird, umso breiter(stärker) werden die Impulse, also erhöht sich die Drehzahl. Es wurde eine Maximal- und Minimaltemperatur festgelegt (20-50°C), bei denen der Lüfter entweder voll an ist oder bei einem festgelegten Anfangswert ist. Das alles wird mit einem Arduino-Uno gesteuert.

Der Arduino Uno ist ein Mikrocontroller Board. Dieses basiert auf dem Mikrocontroller Atmega 328P. Er hat 14 digitale Kanäle die von 0-13 durchnummeriert sind. Von diesen Kanälen gibt es 6 Analoge (3, 5, 6, 9, 10, 11), die für ein PWM-Signal geeignet sind. Der Arduino wird von einer 9V DC Blockbatterie betrieben. Der Arduino regelt die 9V von der Batterie auf die 5V Betriebsspannung runter. Über den USB-Stecker bekommt er die nötige Programmierung.

Der Arduino Uno ist ein Mikrocontroller Board. Dieses basiert auf dem Mikrocontroller Atmega 328P. Er hat 14 digitale Kanäle die von 0-13 durchnummeriert sind. Von diesen Kanälen gibt es 6 Analoge (3, 5, 6, 9, 10, 11), die für ein PWM-Signal geeignet sind. Der Arduino wird von einer 9V DC Blockbatterie betrieben. Der Arduino regelt die 9V von der Batterie auf die 5V Betriebsspannung runter. Über den USB-Stecker bekommt er die nötige Programmierung.

Der Lüfter

Für dieses Projekt wird ein Arctic F12 120mm Gehäuselüfter verwendet. Das hydrodynamische Gleitlager ist mit einer Öl-Kapsel ausgestattet, so dass ein Verlust des Schmiermittels vermieden wird. Aus diesem Grund ist dieses Lager so leise wie ein Gleitlager hat aber eine signifikant längere Betriebsdauer.

Das innovative Design der Lüfterblätter verbessert den Luftfluss und die Möglichkeiten für eine deutlich effizientere Belüftung. Das Lüfterrad wurde mit dem Fokus auf einen minimalen Geräuschpegel entworfen und bietet einen verbesserten Luftfluss und Druck. Der Lüfter dreht unter Voll-Last mit 1250 U/min und wird dabei 0,5 Sone laut. Die Besonderheit des Lüfters ist, dass er durch ein Steuersignal, dass in diesem Fall durch den Arduino erzeugt wird, geregelt werden kann. Somit ist keine Verstärkerschaltung oder ähnliches erforderlich. Er benötigt nur ein 12 Volt Netzgerät.

Die Sensoren für Temperatur und Luftfeuchtigkeit

Es werden zwei verschiedene Sensoren benutzt. Einmal der DHT11 und der DHT22. Es sind Sensoren, die die Temperatur sowie die Luftfeuchtigkeit messen.

Es sind keine analogen Sensoren, die Sensoren senden digitale Signale an den Arduino, der diese weiterverarbeiten kann. Die Sensoren können mit einer Spannung von 3,3 bis 6 Volt betrieben werden und der einzige Unterschied der beiden Sensoren liegt bei der Genauigkeit. DHT11 misst Temperaturen von 0 bis 50 Grad mit einer Genauigkeit von 1 Grad, wobei der DHT22 mit einer Genauigkeit von 0.5 Grad misst.

Messtechnik am fertigen Projekt