PWM-Lüftersteuerung im Grow

In den meisten DIY-Growboxen läuft der Lüfter entweder auf 100 % oder gar nicht. Manchmal dazwischen, über einen billigen Dimmer-Regler, der den Motor schwingen lässt und ein hochfrequentes Pfeifen erzeugt, das durch Wände geht.

PWM — Pulsweitenmodulation — macht das richtig: stufenlose Drehzahlkontrolle, lautlos, energieeffizient, mit Rückmeldung über tatsächliche RPM. Das Growix-System steuert drei unabhängige Lüfterkreisläufe damit.

Was PWM ist — die Grundlagen

PWM schaltet das Steuersignal eines Motors sehr schnell zwischen 0 und 100 % hin und her. Der Motor integriert diese Pulse aufgrund seiner Trägheit zu einer mittleren Drehzahl. Der Duty Cycle — der prozentuale Anteil der Zeit, in der das Signal auf HIGH ist — bestimmt die effektive Drehzahl.

Die Frequenz — warum 25 kHz nicht verhandelbar ist

PWM bei niedriger Frequenz — 50 Hz, 200 Hz, selbst 1 kHz — ist im Hörbereich des Menschen. Der Motor reagiert auf jeden Puls als mechanisches Ereignis: Spule zieht an, lässt los, zieht an. Das erzeugt ein Summer- oder Pfeifgeräusch.

25 kHz ist der Standard-PWM-Frequenz-Zielwert für PC-Lüfter (4-Pin-Standard). Das Growix verwendet diese Frequenz auf allen drei Kanälen. Das Ergebnis: 48–50 dB Schallpegel auf 1 Meter — im Betrieb durch die geschlossene Box kaum wahrnehmbar.

3-Pin vs. 4-Pin Lüfter

Das Growix verwendet ausschließlich 4-Pin-Lüfter. Das Tachometer-Signal gibt pro Umdrehung typischerweise 2 Pulse aus — der Pi liest diese Pulse und berechnet die tatsächliche RPM. Das bedeutet: der Controller weiß jederzeit, ob ein Lüfter blockiert ist oder ausgefallen ist.

Minimum Duty Cycle — die Stallgrenze

PWM ist nicht linear. Bei zu niedrigem Duty Cycle startet ein Lüfter nicht mehr zuverlässig. Diese Stallgrenze liegt je nach Lüfter bei 10–30 % Duty Cycle. Das Growix OS kalibriert diese Grenze beim ersten Start für jeden Kanal automatisch:

# fan_calibration.py
def find_stall_threshold(pwm_channel, tach_pin):
    """Minimalen Duty Cycle finden, bei dem der Lüfter stabil läuft."""
    for duty in range(5, 50, 5):
        set_pwm(pwm_channel, duty, freq_hz=25000)
        time.sleep(2)
        rpm = read_tach(tach_pin)
        if rpm > 100:
            return duty  # Gefundene Stallgrenze
    return 30  # Fallback

Die drei Lüfterkreisläufe des Growix

Das Growix OS hält Abluft permanent etwas stärker als Zuluft — das erzeugt den gewünschten Unterdruck, der Geruchdurchsickerung verhindert. Bei einer VPD-Abweichung von mehr als 0,15 kPa reagiert das System mit gestuften Lüftungserhöhungen — zunächst Abluft, dann Zuluft — um VPD-Schwankungen zu dämpfen, nicht zu verstärken.