25-kHz-4-Pin-PWM-Lüftersteuerung mit Arduino Uno – Bau, Code & Test

Komponenten und Zubehör

• 1× Axiallüfter, 12 VDC, 4-Pin PWM
• 1× Arduino UNO
• 1× USB-A auf Mini-USB Kabel
• 1× Steckbrücken (Jumper Wires)
• Netzteil: 12 V (z. B. umgebautes ATX-Netzteil)
• Optional: Hand-Oszilloskop zur Signalprüfung

Software

• Arduino IDE

Projektbeschreibung

Dieses Projekt zeigt, wie man einen 4-Pin-PWM-Lüfter präzise mit 25 kHz über einen Arduino Uno steuert. Die Frequenz ist einstellbar von 125 Hz bis 8 MHz, der Tastgrad (Duty Cycle) variabel von 0–100 %. Verwendet wird Timer 1 im phasenkorrekten PWM-Modus (Mode 10) auf den Pins 9 (OC1A) und 10 (OC1B).

Wichtige Hinweise vor dem Bau

• Datenblatt prüfen: Der Steuerpin ist oft gelb (normalerweise Tacho-Signal). Nicht alle Lüfter erwarten PWM am gleichen Pin.
• Zulässiger Frequenzbereich: Viele Lüfter spezifizieren eine „Centering Frequency“ (z. B. 25 kHz). Den Code entsprechend anpassen.
• Netzteil: Ein stabiles 12-V-Netzteil ist essenziell (ATX-Netzteil empfohlen).
• Zweiter Lüfter: Die gleichzeitige unabhängige Steuerung zweier Lüfter über Timer 2 funktioniert nicht zuverlässig, da Timer 2 nur 8-Bit-Auflösung hat (vs. 16 Bit bei Timer 1), was zu verzerrten Signalen führt.

Arduino-Code

const byte OC1A_PIN = 9;
const byte OC1B_PIN = 10;
const word PWM_FREQ_HZ = 25000;          // Gewünschte Frequenz in Hz (hier 25 kHz)
const word TCNT1_TOP = 16000000 / (2 * PWM_FREQ_HZ);

void setup() {
  pinMode(OC1A_PIN, OUTPUT);
  // Timer1 zurücksetzen
  TCCR1A = 0;
  TCCR1B = 0;
  TCNT1  = 0;

  // Timer1 Konfiguration: Phase Correct PWM, Mode 10
  // COM1A1:1 = 0b10 (Clear on match up, set on match down)
  // WGM13:10 = 0b1010 (Phase Correct PWM, TOP = ICR1)
  // CS10 = 1 (Kein Prescaler, 16 MHz)
  TCCR1A |= (1 << COM1A1) | (1 << WGM11);
  TCCR1B |= (1 << WGM13) | (1 << CS10);
  ICR1 = TCNT1_TOP; // TOP-Wert setzt Frequenz
}

void loop() {
  setPwmDuty(0);   delay(5000);
  setPwmDuty(25);  delay(5000);
  // setPwmDuty(50); delay(20000);
  // setPwmDuty(75); delay(20000);
  // setPwmDuty(100); delay(20000);
}

void setPwmDuty(byte duty) {
  // duty: 0–100 %
  OCR1A = (word)(duty * TCNT1_TOP) / 100;
}

Schaltplan

Erklärung: Der Code setzt Timer 1 auf phasenkorrekten PWM mit ICR1 als TOP. Die Frequenz wird über PWM_FREQ_HZ definiert, der Tastgrad über OCR1A. Pin 10 (OC1B) bleibt ungenutzt, kann aber analog angesteuert werden.