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Digitale, temperaturabhängige Lüfterregelung mit USB-Interface - Regelungsparameter

Konfiguration der Regelungseigenschaften


 

Hinweis: Wenn die Regelung automatisch in den Modus Full Power wechselt, liegt ein Problem oder Fehler vor !!!

Der automatische Wechsel in dem Modus Full Power ist also ein Notalarm ( siehe auch Notabschaltung ), der nicht zu den normalen Regelungseigenschaften gehört und deswegen auch nicht automatisch wieder zurückgesetzt wird !



Damit die Regelung optimal arbeitet, gibt es ein paar Punkte bei den Einstellungen zu beachten:

  • Regelgeschwindigkeit regulating speed : Im Idealfall sollte dieser Wert natürlich so klein wie möglich gewählt werden, jedoch kann es passieren das bei einem zu kleinen Wert das System anfängt zu schwingen (siehe Diagramm unten) oder aber das die Drehzahl schneller erhöht wird wie der Sensor sich abkühlen kann. Ein zu großer Wert führt jedoch dazu das die Lüfterdrehzahlen zu langsam erhöht werden und damit die Regelung viel zu träge auf Temperaturänderungen reagiert. Hier hilft es nur durch probieren den optimalen Wert zu finden. Für mein System hat sich ein Wert von 40s als ideal rausgestellt.
  • untere Drehzahlbegrenzung lower Fan limit : Mit diesem Wert kann verhindert werden das Regelung die Lüfterspannung zu weit absenkt. Eine zu geringe Lüfterspannung kann dazu führen das Lüftern sich nicht mehr drehen. Zusätzlich arbeitet die Tacholeitung bei einer zu geringen Lüfterspannung nicht mehr richtig und fängt an zu "nadeln". Dieses "nadeln" der Tacholeitung erkennt man am besten in dem Diagramm von der Windows Software. Um das zu vermeiden sollte dieser Wert nur so weit nach unten gesetzt werden, wie die Tacholeitung noch richtig arbeitet. Einen genauen Wert dafür kann man allerdings nicht nennen, da dieser bei jedem Lüfter anders ausfällt. Bei meinen drei verschiedenen 80mm Lüftern hat sich ein Wert von 1:36 (ca. 1000rpm) als Grenze rausgestellt. (Hinweis: Für die Funktion der Regelung spielt die Tacholeitung keine Rolle, deswegen ist eine korrekte Drehzahlanzeige nicht so wichtig.) Der Zusammenhang zwischen Drehzahl und dem Einstellwert lower Fan limit ist umgekehrt proportional, d.h. ein Wert von 1:30 hat eine kleinere Drehzahl zur Folge wie z.B. 1:20 !
  • Übertemperatur overtemp.: Dieser Wert dient dazu die Komponenten des System vor einer überhöhten Temperatur zu schützen. Bei jeder Sensorabfrage wird gleichzeitig überprüft ob die aktuelle Temperatur evtl. über der eingestellten Alarmtemperatur liegt und wenn ja um wieviel. Wenn dieser Wert größer ist wie die eingestellte Übertemperatur overtemp. schaltet die Regelung automatisch in den Modus Full Power und aktiviert damit alle Lüfter mit 100%. Gleichzeitig wird der Alarmausgang aktiviert mit dem z.B. der PC abgeschalten werden kann. Der Modus Full Power bleibt nun erhalten bis der User ihn von Hand zurückschaltet. Sinnvollerweise sollte der Wert overtemp. natürlich so gering wie möglich eingestellt werden. Jedoch darf dieser Wert nicht kleiner wie 3°C gewählt werden, da die Regelung im normalen Regelbetrieb erst noch einen "Überschwinger" macht, bevor die eingestellte Endtemperatur erreicht wird (siehe Diagramm unten). Bei meinem System hat sich ein Wert von 4°C als ideal rausgestellt.
  • Hysterese hysteresis : Damit die Lüfter nicht ständig arbeiten wenn z.B gerade keine Kühlung notwendig ist, gibt es die Möglichkeit eine Abschalttemperatur festzulegen. Dieser Wert wird allerdings nicht absolut sondern relativ zur Alarmtemperatur festgelegt. Wenn z.B. eine Hysterese von 5°C und eine Alarmtemperatur mit 40°C festgelegt wurde, dann werden die entsprechend verknüpften Lüfter bei einer Temperatur von kleiner 35°C abgeschalten. Aktiviert werden die Lüfter wieder bei einer Temperatur von größer 40°C. Damit die Regelung aber noch vernünftig arbeiten kann (Drehzahlregulierung) darf die Hysterese natürlich nicht zu klein gewählt werden. Ansonsten würden die Lüfter ständig an- und ausgeschaltet werden, was keine sehr effektive Regelung mehr wäre. Ein Wert von 8°C hat sich bei meinen System als ideal rausgestellt. Dieser Wert sollte im Normalfall so groß wie möglich gewählt werden.

 


 

Nachfolgend sind zwei Beispiele zu sehen und erklärt wie die Daten in der Windows Software zu interpretieren sind.

  • rote Linie = Temperatur von Sensor1
  • weiße Linie = Lüfterdrehzahl von Lüfter1

Beispiel für ein fehlerhaft konfiguriertes System

fehlerhaft konfiguriertes

Hier wurde ein viel zu kleiner Wert für regulating speed gewählt. Durch den zu kleinen Zeitwert reagiert die Regelung zu schnell auf Temperaturschwankungen und fängt damit an zu schwingen. Die Periodendauer dieser Schwingung hängt dabei von dem jeweiligen System ab und kann bei trägen Systemen bei über 2 h liegen. Bei dem Beispiel hier liegt die Periodendauer bei ca. 20min. und ist damit noch relativ kurz. In dem Zusammenhang recht interessant ist noch die typische Phasenverschiebung zwischen den beiden Schwingungen um ca. 90°. Der Fehler kann recht einfach behoben werden indem eine stärkere Dämpfung eingestellt wird. Also dadurch das der Wert regulating speed größer gewählt wird. Typischerweise liegt ein optimaler Wert bei ca. 30 - 40s. Bei trägen Systemen, wie einer Wasserkühlung, ein größerer Wert nötig ist.

 

Beispiel für ein richtig konfiguriertes System

richtig konfiguriertes

Für die Lüfterdrehzahl wird sehr schnell der benötigte Ziewert gefunden. Das System schwingt nicht und ist damit in der Temperatur stabil.

 

 

 


KeiAng

Published on: Thursday, November 10 2011 (1996 reads)
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