Immer wieder tauchte bei den PC-Enthusiasten die Frage nach einer einfachen PC-Lüfterregelung auf. Also habe ich irgendwann eine einfache Schaltung entworfen, mit der die Drehzahl eines Lüfters der Temperatur angepasst werden kann, und zwar im allereinfachsten Fall. Außerdem diente sie im Rahmen der theoretischen Ausbildung dazu, den Operationsverstärker zu erklären, nämlich dem Komparator.
Die Schaltung funktioniert und ist extrem einfach. Hier die Erklärung:
Der Lüfter ist eigentlich aus. Überschreitet die Temperatur einen gewissen Wert, schaltet der Lüfter ein und zieht die warme Luft weg. Unterschreitet die Temperatur einen gewissen Wert, schaltet der Lüfter wieder aus und es herrscht Ruhe. Die Schaltung ist ein simpler temperaturabhängiger Komparator.
Die Schaltung ist in zwei Versionen ausgeführt. Die eine Version hat als Ausgangs- bzw. Treibertransistor einen PNP-Leistungstransistor, Version 2 hat einen NPN-Transistor. Dem entsprechend muss auch der OP-Verstärker verschieden angesteuert werden.
Als Temperatursensor dient der PTC-Widerstand KTY7-10 (R5 bzw. R10), dessen Widerstandwert bei 25°C Umgebungstemperatur ca. 2025 Ohm beträgt. Zusammen mit den Widerständen R2 bzw. R7 erzeugt er die Spannung, die äquivalent der Temperatur größer oder kleiner wird.
Mit dem Spannungsteiler R1 und R3 bzw. R6 und R8 wird Spannung der Schaltschwelle erzeugt, mit der der Lüfter ein und ausgeschaltet wird. Mit dem Potentiometer R3 bzw. R8 kann die Schaltschwelle von 0V bis ca. 8V eingestellt werden. Der Spannungsteiler kann in einem weiten Bereich beliebig dimensioniert werden. Allerdings muss beachtet werden, dass der Widerstandswert von R1 bzw. R3 nur ungefähr halb so groß ist wie der des Potentiometers.
Der Treibertransistor kann auch beliebig gewählt werden. Hier ist allerdings zu beachten, dass er für den Laststrom ausgelegt ist, mit dem der Lüfter läuft.
Version mit NPN-Transistor:
R2 und R5 erzeugen an dem Plus-Eingang von OP1 eine Spannung, die abhängig ist von der Temperatur. Je höher die Temperatur, desto höher die Spannung am Plus-Eingang.
R1 und R3 bilden die Schaltschwelle, die mit R3 eingestellt werden kann und die am Minuseingang von OP1 angeschlossen ist.
Überschreitet die Spannung am Pluseingang die Schaltschwelle am Minuseingang, springt der Ausgang des OPs, der zuvor auf ca. 0V - 0.8V groß war, auf annähernd 12V.
Über den Basisvorwiderstand R4 wird Transistor T1 leitend geschaltet und der Lüfter mit Strom versorgt, der Lüfter läuft an und dreht. Unterschreitet die temperaturabhängige Spannung die Schaltspannung wieder, wird T1 wieder gesperrt und der Lüfter hört auf zu drehen.
Version mit PNP-Transistor:
Prinzipiell funktioniert die Version mit PNP-Transistor genauso. Allerdings sind hier die Eingänge des OPs getauscht. Die temperaturabhängige Spannung ist mit dem Minus-Eingang von OP2 verbunden, die Schaltspannung am Pluseingang.
Hier muss die Spannung an der Basis des Transistors negativer sein als am Emitter, damit der Transistor leitend wird.
Bei Raumtemperatur beträgt die Ausgangsspannung an OP2 ca. 12V. Es besteht kein Spannungsunterschied zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors. Er ist gesperrt. Überschreitet die Spannung am Minuseingang die Referenz- bzw. Schaltspannung, kippt der Ausgang des OPs auf ca. 0V-2V. Die Basisspannung ist nun kleiner als die Emitterspannung, es kann somit ein Strom fliesen und T2 wird leitfähig. Der Lüfter wird mit Strom versorgt und beginnt zu drehen.
Die Bauteile sind gängige Elektronik-Bauteile, die in jedem normal-sortierten Elektronikladen vorhanden sein sollten.
Anzumerken ist noch, dass die Lüfter, die in modernen PCs eingesetzt werden, bereits eine eingebaute Lüfterregelung haben, bzw. diese bereits auf dem Motherboard des PCs vorhanden ist. Die Schaltung dient also eigentlich nur zur Befriedigung des Basteltriebs. Sie macht aber trotzdem Spaß.
Viel Spaß beim Nachbauen.
