Reinhard Weiß
Marley Lüfter MT100VN2: Schaltung und Erweiterung

Marley MT100VN2Der Lüfter MT100VN2 ist ein 100 mm-Axialventilator für Rohrmontage mit verzögertem Nachlauf und automatischem Verschluss. Der verzögerte Nachlauf wird erst nach 2 Minuten* Einschaltdauer aktiv, die Nachlaufzeit ist einstellbar mit einem kleinen Poti (nur im Inneren betätigbar) zwischen 1 und 25 Minuten*. Der Lamellen-Verschluss (Jalousie) öffnet sich elektrothermisch 60 Sekunden* nach Einschalten und schließt nach dem Abschalten wieder. Das ist besonders bei Deckenmontage hilfreich und verhindert Zugluft. Eine Glimmlampe zeigt optisch den Betrieb an.

Montagehinweis

Zur Montage/Demontage muss man den Deckel abheben. Er rastet etwas schwergängig ein, was normalerweise kein Problem ist, wenn der Lüfter auf einer ebenen Wand montiert wird. Ist er aber wie im Bild links in eine Paneelwand eingelassen, reicht auch ein schmaler Spalt ringsherum nicht aus. Denn zur Aufhebelung der Rastung müsste man seitlich ein geeignetes Werkzeug (Schraubenzieher) einstecken können. Da das hier nicht geht, sollte man bei solch einer Montage vor dem erstmaligen Aufrasten des Deckels eine seitliche Rastnase etwas abschneiden, um den Deckel mit nur wenig Kraft abheben zu können (nicht zu viel wegschneiden, sonst fällt der Deckel von allein von der Decke oder Wandschräge herunter). Das sollte man am besten vor der Montage ausprobieren.

Schaltungsbeschreibung

Ich habe zur genaueren Analyse der Funktionen die Schaltung der Steuerplatine im MT100 nachverfolgt und dokumentiert. Bei den Transistoren im SOT-Gehäuse ist nur der 2-stellige Code (z.B. "1F") aufgedruckt, der nicht immer eindeutig nur zu einer bestimmten Typenbezeichnung passt. Die Umsetzung in die wahrscheinliche Typenbezeichnung habe ich mit roter Schrift kenntlich gemacht. Den Wert von C5 konnte ich nicht ablesen, er wird wohl 100 oder 220 µF haben, die Diode D3 dürfte ein Universaltyp sein.

Achtung!Achtung! Die Schaltung ist nicht galvanisch vom Netz getrennt. Lebensgefahr! Nicht unter Spannung arbeiten. Das Oberteil des Ventilatorgehäuses kann jedoch, etwa zur Reinigung, gefahrlos vom Unterteil abgehoben werden (nach Lösen der 4 Schrauben), ohne die Anlage spannungslos zu schalten.

Marley MT100VN2 Schaltplan

An L und N wird die Netzspannung zugeführt, L1 ist das Steuersignal, das zum Einschalten des Ventilators auf Phase (L) geschaltet wird. An den Klemmen 4 und 5 werden der Verschluss und der Ventilatormotor parallel angeklemmt. Das Schaltelement ist hier kein Relais sondern ein Triac vom Typ Z0103MA im TO92-Gehäuse.

Die Funktion der Schaltung ist zwar einfach, aber etwas eigenwillig realisiert. Um die Schaltung besser zu verstehen, habe ich den Bezugspunkt N nach oben gezeichnet, so dass alle DC-Spannungen, die negativ zu diesem Bezug sind, so gerichtet sind, dass "+" wieder oben in der Schaltung ist. An dem Elko C2 wird eine (negative) Betriebsspannung von 24 V mittels Zenerdiode D1 über C1/R2 direkt aus der Netzwechselspannung erzeugt. Die Transistoren T1 und T2 sind Schaltstufen, die den Nachlauf-Verzögerungskreis mit C5 und dem parallel liegenden Poti ein- und ausschalten. Im Ruhezustand (Ventilator AUS) ist T1 leitend, T2 gesperrt und der Elko C5 entladen. T3 dient als hochohmige Auskopplung, während T4 und T5 einen Schmitttrigger darstellen, der bis zu einer bestimmten Entladespannung von C5 den Triggerstrom für TR1 liefert. Noch ist T4 leitend, T5 gesperrt und der Triac bekommt keine Triggerung.

Wenn L1 an Phase geschaltet wird (Ventilator EIN), entsteht an C3 etwa -30 V. Da diese Spannung negativer als die -24 V Betriebsspannung ist, sperrt Diode D4, D5 wird leitend und zieht den Emitter von T3 nach unten. Damit wird T4 gesperrt und T5 leitet, der Triac zündet.

Da C4 sich nur langsam über R6 entlädt, bleibt T2 noch gesperrt und C5 bleibt entladen. Wird innerhalb der ersten 2 Minuten* die Spannung von L1 wieder abgeschaltet, geht die Schaltung wieder in den Ruhezustand über.

Bleibt L1 jedoch länger eingeschaltet (> 2 Min*), entlädt sich C4, T1 sperrt und T2 wird leitend und lädt C5 auf. Da der Emitter von T3 noch immer über D5 herunter gezogen wird, bleibt T4 gesperrt und T5 leitend, also der Triac eingeschaltet.

Wird L1 dann danach abgeschaltet, wird T1 wieder leitend, T2 sperrt und C5 kann sich langsam entladen (Beginn der Nachlaufzeit). Am Anfang ist T4 noch gesperrt (T5 leitend, Triac eingeschaltet), bei genügend Entladung wird T4 aber wieder leitend und T5 sperrt und schaltet damit den Triac wieder aus. Genauer gesagt, fehlt der Triggerstrom zum Halten der Zündung, so dass beim Absinken des Laststroms unter den Haltestrom des Triacs (ca. 7 mA*) der Triac abschaltet und nicht wieder einschaltet. Die Entladedauer für C5 hängt von der Einstellung des Trimmers ab, womit etwa 1 bis 25 Min* für die Nachlaufzeit einstellbar sind (im Uhrzeigersinn gedreht erhöht die Zeit).

Wenn man sich die Spannungsverhältnisse ansieht, fällt auf, dass die erzeugten -30 V der geschaltete Phase (an C3) eigentlich zu gering sind (man würde aufgrund der Beschaltung mit R4, R3 und R5 eher mit -56 V rechnen). Grund dafür ist, dass der Transistor T3 in diesem Zustand im Inversbetrieb arbeitet, d.h. die Emitter-Basisstrecke wird in Sperrrichtung belastet, wobei etwa 5 V (Sperrspannung) abfallen und die Collector-Basis-Diode wird leitend. Damit wird die Emitterspannung bis auf etwa 5 V unter die -24 V Betriebsspannung gezogen, was die Spannung an C3 auf die -30 V begrenzt.

Marley MT100VN2Falls jemand Details zur Leiterplatte sehen möchte, habe ich eine Darstellung, wo die Unterseite gespiegelt unterhalb der Bestückungsseite gezeigt wird (wie in Durchsicht). Durch Vergleich der beiden Bildhälften kann man sehr leicht die Bestückung und Leiterbahnführung verfolgen.

Erweiterung

Marley MT100V N2Bei meiner Anwendung wollte ich noch weitere Ventilatoren (PC-Lüfter, z.B. Papst 4650N) parallel zu dem MT100 betreiben, die alle gemeinsam mit dessen Steuerung arbeiten. Im Prinzip wäre es möglich, dass man weitere (steuerlose) 230 V-Ventilatoren parallel zum eingebauten Ventilator schaltet, weil der Triac das noch leisten sollte (zusätzlich belastbar mit bis etwa 70 W bei 25 °C). Allerdings wollte ich möglichst wenig in die vorhandene Schaltung eingreifen und auch kein Risiko eingehen und habe lieber ein 230 VAC Trennrelais verwendet (z.B. Finder F4052-AC230, etwa bei Pollin 340 496). Seine Steuerseite (Spule) liegt parallel zum Motor (und dem Verschluss), die Kontakte schalten die Phase (L) auf eine separate Ader (L2), an der beliebig weitere Ventilatoren gegen N geschaltet werden können, siehe Bild (vergrößern mit Klick). Das Relais wird auf der Platine im Bereich des Trimmers untergebracht und mit kurzen Drähten zur Platine verlötet.

Entstörung

Beim Betrieb des Ventilators fiel mir auf, dass es bei abgeschaltetem Ventilator beim Schalten irgendwelcher Verbraucher, ob im selben Zimmer oder im Nachbarzimmer, kurze Schaltgeräusche gab, die sich anhörten, als würde der Ventilator kurz einschalten. Auch die Glimmlampe der Betriebsanzeige leuchtete dabei kurz auf. Tatsächlich sind überlagerte Spannungsspitzen auf der Stromleitung dafür verantwortlich, die so steil sein können, dass der Triac "überkopf" zündet. Das passiert dann, wenn an seinen Anoden die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit (dV/dt) einen kritischen Wert übersteigt. Der vom Hersteller spezifizierte Wert liegt mit min. 10 V/µs (@ 110 °C) sehr niedrig, d.h. schon "langsame" Störspitzen könnten zum Zünden ausreichen. Das Verhalten kann man verbessern, indem man entweder den Triac gegen einen besseren austauscht oder durch Beschaltung mit einem Kondensator parallel zum Gate (im Bild 2,2 n) oder einer RC-Beschaltung über die Anoden (im Bild 0,1 µ / 47 Ohm). Die Gate-Beschaltung hat mit dem angegebenen Wert nicht viel gebracht, jedoch konnte ich mit dem RC-Glied praktisch alle Störungen beseitigen. Das RC-Glied muss eine hohe Spannungsfestigkeit haben ("Störschutzkondensator", X-Kondensator, 250 VAC), ich habe einen Typ B81921 von Siemens eingesetzt.

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*) Angaben laut Hersteller, keine eigene Nachprüfung

(Entwicklungsstand 09.04.2016, neu strukturiert und ergänzt 24.12.2017)

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© Reinhard Weiß 2017 - letzte Änderung: 25.12.2017 13:01 / 1