Mein neues Extruder-Lüfter-Konzept (mit 2. Führungsschiene)

[peterheinrich]

Du benutzt doch Klipper warum machst dann power erstmal nicht auf 0.5 und dann noch am Hotend 2 Anschluss. Das hat der RF1000 am Board auch und somit kannst den Lüfter dann entweder mit 12V oder 24V benutzen.

Hinweis der Moderation: Das funktioniert nicht, dabei geht höchstwahrscheinlich der Lüfter kaputt. Bitte nicht nachmachen!

Peter

[mhier]

Das erspart mir aber doch nicht den Tiefpass...

[AtlonXP]

@peterheinrich,

wenn du dir das PWM Signal von unseren Druckern anschaust, dann wirst du sehen, dass diese nicht von 24 auf 12 V gesenkt wird.
Konkret, die Amplitude wird trotz allem bei 24V bleiben.
Es wird dort mit einem Längeren Ein- Aus Moment gearbeitet.
Nicht einmal eine einfache Heizung (ohmscher Widerstand) wollte ich so wie du vorschlägst betreiben wollen.
Der Grund ist einfach, bei jedem Impuls des PWM Signals überlastest du den Wiederstand.
Der wird nicht gleich durchbrennen, jedoch bekommt der jedes Mal eins zu viel auf seine Kappe.
Eine Spule wie im Lüfter, wird hier noch empfindlicher reagieren.
Der Tiefpass Filter verhält sich hierbei auch anders.
Ich habe hier Zweifel, dass das auf Dauer gut geht!

@mhier,
am RF1000 mit der originalen Bauteillüfterregelung , hat es sich herausgestellt,
dass die optimale PWM Frequenz bei 16,2 Hz liegt.

Es geht hierbei hauptsächlich, den Lüfter so langsam wie möglich betreiben zu können.
Am RF2000 ist die Regelung total verkorkst, da die beiden parallel geschalteten Lüfter, sich gegenseitig beeinflussen.
Es kann also gut sein, dass du für deine neue Regelung, dir auch eine optimale PWM Frequenz suchen musst.

LG AtlonXP

[mhier]

Eine Spule wie im Lüfter, wird hier noch empfindlicher reagieren.

Alle handelsüblichen Lüfter sind brushless, also elektronisch kommutierte Motoren. Wenn die Elektronik für 12V ausgelegt ist und man 24V reinjagt, kann das nicht lang gut gehen. Hab ich wie gesagt gerade ausprobiert

Der Tiefpass Filter verhält sich hierbei auch anders.

Ein gut dimensionierter Tiefpass würde tatächlich helfen, weil dann aus dem an-aus 24V-Signal im Idealfall eine Gleichspannung wird, die proportional zum PWM-Tastverhältnis ist. Dann könnte es im Prinzip funktionieren, das Tastverhältnis auf 50% zu begrenzen, um 12V nicht zu übersteigen - aber wie gesagt wird man dann den Tiefpass eben gerade nicht los, und man riskiert wieder den Lüfter, wenn die PWM-Parameter (Tastverhältnis und Frequenz) aus irgendwlechen Gründen mal nicht passen, oder der Ausgang auf Dauerbetrieb schaltet, während der Drucker im Reset ist, wie ja ab und zu von Heizungen berichtet. Da benutze ich lieber einen ordentlichen DC-DC-Konverter oder notfalls einen 7812.

(Anmerkung: Die Grenzfrequenz des Tiefpass hängt nicht von der Spannung ab, wohl aber vom Widerstand bzw. von der Impedanz des Lüfters, die natürlich komplett anders ist als beim Original jetzt.)

am RF1000 mit der originalen Bauteillüfterregelung , hat es sich herausgestellt,
dass die optimale PWM Frequenz bei 16,2 Hz liegt.

Hm, das klingt für mich so, als wäre der Original-Tiefpass falsch dimensioniert. Bei so niedrigen Frequenzen war der dann vermutlich fast wirkungslos.

Ich habe allerdings gestern abend noch gelesen, dass man Lüfter durchaus mit einem direkten PWM-Signal betreiben kann, also ohne Tiefpass. Ich hätte vermutet, das gibt Probleme, weil die Elektronik im Lüfter dann ja ziwschendurch ohne Strom ist. Evtl. braucht man dann besonders tiefe PWM-Frequenzen, damit die Elektronik eine Chance hat, wieder richtig zu arbeiten, bevor wieder der Strom abgeschaltet wird.

Ich werde wohl noch etwas experimentieren müssen mit meinem konkreten Lüfter (wenn der Ersatz dann mal geliefert ist). Ich habe ja jetzt mehr Freiheiten, da ich den Tiefpass eben auch ändern kann.

Es geht hierbei hauptsächlich, den Lüfter so langsam wie möglich betreiben zu können.

Ja, das möchte ich mir ja als Option beibehalten. Mein neuer Lüfter macht ein Vielfaches an Durchsatz. Wenn mein Ansatz, deutlich mehr als bislang zu kühlen, nicht funktioniert (z.B. bei bestimmten Materialien), muss ich ihn ja massiv abregeln können. Das wird also möglicherweise eher noch wichtiger als bislang für mich...

[mhier]

Mit dem Original-Lüfter habe ich es gerade ausprobiert: Ohne Tiefpass geht es nicht. Bei 100 Hz PWM-Frequenz lässt sich die Geschwindigkeit dann gar nicht mehr reduzieren, schon bei PWM-Werten um 250 (von 255) geht der Lüfter einfach aus. Bei niedrigeren Frequenzen (z.B. 10 Hz oder 5 Hz) geht es etwas besser, allerdings hört und sieht man, dass der Lüfter ständig beschleunigt und wieder langsamer wird. Ich kann mit vorstellen, dass das nicht besonders gut ist für die Lebensdauer.

Auf der anderen Seite kann ich den Lüfter sehr langsam stellen, wenn ich einen starken Tiefpass (Grenzfrequenz um 70 Hz, die Original-Schaltung hat > 700 Hz) einbaue und die Frequenz bei 100 Hz belasse. Damit komme ich dann runter bis einem PWM-Wert von 1. Dann kann man ihm quasi zusehen, wie er sich dreht (ich schätze um die 5 Umdrehungen pro Sekunde).

Das ganze hängt aber nicht nur von der Grenzfrequenz ab, sondern auch von der Größe des Widerstands im RC-Glied. Ich habe jetzt 1 Ohm benutzt (hab doch noch einen 1 Ohm Widerstand gefunden). Mit 2.5 Ohm (vier mal 10 Ohm parallel) ist zwar die Grenzfrequenz niedriger, aber der Lüfter bleibt bei einem PWM-Wert von 1 stehen (2 geht). Das ist im Prinzip verständlich, denn der Widerstand ist ja in Reihe mit dem Lüfter geschaltet. Wenn der größer ist, fällt mehr Spannung an ihm ab und der Lüfter bekommt weniger Spannung mit. Das ändert sich dann natürlich wieder, wenn ich den starken Lüfter dranhänge, denn der zieht ja ca. 5 mal so viel Strom (und wird sich ohnehin komplett anders verhalten).

Ich glaube, die langsame PWM-Frequenz war damals nur ein Trick, um den Lüfter bei niedriger Drehzahl überhaupt zu starten. Klipper hat eine Kickstart-Funktion, d.h. der Lüfter wird für eine kurze, einstellbare Zeit mit 100% betrieben, wenn er gerade eingeschaltet wurde. Das stellt sicher, dass der Lüfter auch wirklich anläuft. Tatsächlich scheint es noch einen Zusammenhang mit der PWM-Frequenz zu geben, was die niedrigste Drehzahl angeht. Ich habe gerade mit der Frequenz herumgespielt und kann damit tatsächlich ganz gut beeinflussen, wie langsam der Lüfter bei einem PWM-Wert von 1 dreht. Dann sollte ich ja jetzt genügend Spielraum haben, den Lüfter dann gut einzustellen... Ich verstehe zwar nicht genau, was da passiert, aber egal

[AtlonXP]

Hallo mhier,
wenn dein Lüfter ganz langsam dreht, wird dieser keinen Druck aufbauen.
Er läuft quasi im Leerlauf.
Wenn sich nach etwa einer Minute der Kondensator geladen hat, wird anschließend der Lüfter etwas schneller.

(Für deine Klipper Programmierung benötigen wir folgende Parameter.)
Um das beschleunigen zu können, sollte man dem Lüfter einen Impuls zwischen 100 bis 500 msec.
Einstellen können, wo dieser auf 100% kurz hochdreht (Kondensator laden).

Auch sollte eine Umrechnung von 0 bis 255 Digits auf 1 bis 100% vorhanden sein.
Verschiedene Auswahlmöglichkeiten der PWM Frequenzen sollten vorhanden sein.
(Insbesondere die 16,2 Hz)

Dann wäre noch ein Einstellbarer Offset nicht schlecht, mit dem man 1% definieren (verschieben) kann.
Hier ist gemeint, wenn der Lüfter erst bei 5% richtig rund läuft, sollte man diesen Wert auf 1% setzen können.
Somit ist die Bedienung über einen Slicer übersichtlicher (einheitlicher).

Ich habe gerade mit der Frequenz herumgespielt und kann damit tatsächlich ganz gut beeinflussen, wie langsam der Lüfter bei einem PWM-Wert von 1 dreht. Dann sollte ich ja jetzt genügend Spielraum haben, den Lüfter dann gut einzustellen... Ich verstehe zwar nicht genau, was da passiert, aber egal

So ist es recht, komm herunter von deinem hohen Ross zu uns Praktikern.
Je nach Ladungszustand der Induktivität, ändert sich der ganze Scheiß…

LG AtlonXP

[zero K]

Wenn auch nur minimal, so ist in den Lagern doch Reibung vorhanden.
In ganz neuen Lagern vermindert sich diese für eine zeit lang - die Lager laufen ein.
Mit der Laufzeit erhöht sich die Reibung aber wieder - durch Staub und Abrieb und mit der Folge dass ein erhöhter Strom fließt bis der Lüfter sich dreht.
Zu dem kommt der Widerstand den die Luftkanäle und die Lufdüsenöfnung bilden.

Wie AtlonXP schon andeutet - es muss auch etwas im Luft Zielgebiet ankommen. So wie ich Deine Bauteilkühlung einschätze, sollte der Lüfter mindestens 300 bis 500 Umdrehungen machen. Meine 24 V Sunons brauchen etwa 3,5 bis 4,5 V, um überhaupt anzulaufen.
BTW: direkt am originalen 24 V Bauteillüfterport angeschlossen.
Wenn ich dran denke, halte ich beim nächsten Druckerumkippen ein Oszi an den Lüfterport, aber ich glaube da sind ~3 Hz eingestellt.

Die ersten Fäden eim Brückendrucken wollte ich nicht durch die Bautelkühlung zerfetzen.
Um die minimale Strömung zu erfassen, habe ich eine dünne Folie vor die Luftdüse gehalten.
Die Folie 4 µm Folie wurde sogar schon von der Thermik über dem beheizten Bett angehoben.

Theorie ist - alle wissen wie es geht, doch es klappt nicht.
Praxis ist - alles klappt prima , doch keiner weiß warum.

Okklufolie - Zigarettenrauch und Streiflicht waren in dem Teilprojekt meine Hilfsmittel - Stömungsmechanik ist mir leider zu hoch und die Simulantin hat leider die Dienststelle gewechselt .

Gruß, zero K

[mhier]

wenn dein Lüfter ganz langsam dreht, wird dieser keinen Druck aufbauen.

Wenn der Lüfter sich ganz langsam dreht, wird er ganz langsam Luft bewegen. Das ist dann ja auch so beabsichtigt. Um Druck geht es ja gar nicht (den können Axiallüfter z.B. eh nicht aufbauen). Wenn das Minimum so langsam ist, dass keine Kühlung mehr stattfindet, muss man in seinem Slicer eben höhere Werte einstellen. Das Probelm ist eher umgekehrt, wenn beim Minimum noch zu viel Kühlung stattfindet und man z.B. bei bestimmten Materialien weniger Kühlung braucht. Ich habe mit dem Original-Lüfter und einseitiger Düse bei ABS mit 5% gekühlt, das war knapp an der Grenze, wo der Lüfter überhaupt noch dreht.

Wenn sich nach etwa einer Minute der Kondensator geladen hat, wird anschließend der Lüfter etwas schneller.

Der Kondensator vom Tiefpass lädt sich erheblich schneller. Die Grenzfrequenzen habe ich ja genannt, die gibt die Zeit an, die der Kondensator braucht, um sich auf ca. 65% aufzuladen. Der Ladevorgang wird wegen dem PWM aber auch laufend unterbrochen.

Um das beschleunigen zu können, sollte man dem Lüfter einen Impuls zwischen 100 bis 500 msec.
Einstellen können, wo dieser auf 100% kurz hochdreht (Kondensator laden).

Das kann man bei Klipper einstellen.

Auch sollte eine Umrechnung von 0 bis 255 Digits auf 1 bis 100% vorhanden sein.

Der G-Code will das in Werten von 0 bis 255 haben, aber in Klipper sind alle Einstellungen in der Config in Prozent...

Verschiedene Auswahlmöglichkeiten der PWM Frequenzen sollten vorhanden sein.
(Insbesondere die 16,2 Hz)

Ich kann frei die Zykluszeit in Sekunden einstellen, also der Kehrwert der Frequenz. Nur schneller als 100 Hz sollte man nicht unbedingt machen, wenn man keinen Hardware-PWM benutzt.

Dann wäre noch ein Einstellbarer Offset nicht schlecht, mit dem man 1% definieren (verschieben) kann.

Offset geht meines Wissens in Klipper nicht, wohl aber ein Minimum, unter dem der Lüfter ganz abgeschaltet wird. Für den Original-Lüfter zuminest konnte ich aber relativ problemlos durch geeignete Wahl der RC-Werte sowie der Frequenz festlegen, wie schnell der Lüfter bei einem PWM-Wert von 1 (also ca. 0.4%) sich dreht. Mal sehen, ob das mit dem Radiallüfter auch so gut klappt.

So ist es recht, komm herunter von deinem hohen Ross zu uns Praktikern.
Je nach Ladungszustand der Induktivität, ändert sich der ganze Scheiß…

Es hilft schon, die Dinge ein wenig zu verstehen, zumindest um zu wissen, welcher Parameter was bewirkt. Ich bin Experimentalist, d.h. der oberste Richter ist das sauber ausgeführte und dokumentierte Experiment. Um das machen zu können, braucht es aber etwas Hintergrundwissen.

Wenn auch nur minimal, so ist in den Lagern doch Reibung vorhanden.
In ganz neuen Lagern vermindert sich diese für eine zeit lang - die Lager laufen ein.
Mit der Laufzeit erhöht sich die Reibung aber wieder - durch Staub und Abrieb und mit der Folge dass ein erhöhter Strom fließt bis der Lüfter sich dreht.

Ja gut, dann muss man die Parameter ggf. mal leicht nachdrehen. Ist mit Klipper ja zum Glück kein Problem

Zu dem kommt der Widerstand den die Luftkanäle und die Lufdüsenöfnung bilden.

Das ist konstant, ich muss also nur beim Einstellen der Parameter darauf achten, dass der Lüfter mit der Düse korrekt verbunden ist.

Wie AtlonXP schon andeutet - es muss auch etwas im Luft Zielgebiet ankommen. So wie ich Deine Bauteilkühlung einschätze, sollte der Lüfter mindestens 300 bis 500 Umdrehungen machen.

Sobald der Lüfter sich dreht, wird der Luft bewegen und die wird größtenteils aus der Düse austreten. Wo soll sie auch sonst hin? Wie gesagt: Ich mache mir keine Sorgen über zu wenig Kühlung im unteren Drehzahlbereich, denn aufdrehen geht immer noch. Mehr Sorgen macht mir, dass der Lüfter+Düse zu gut ist, um noch mit sehr wenig Kühlung wie bisher ABS zu drucken, aber nicht gut genug, um den prognostizierten Effekt zu bekommen, dass bei voller Kühlung keinerlei Wrapping mehr auftritt.

Meine 24 V Sunons brauchen etwa 3,5 bis 4,5 V, um überhaupt anzulaufen.
BTW: direkt am originalen 24 V Bauteillüfterport angeschlossen.

Wenn du die direkt am 24V-Ausgang anschließt, sehen die keine 3.5 oder 3.5V, sondern immer 24V oder 0V, denn an dem Ausgang ist ein Tiefpass vorhanden. Der Original 12V-Sunnon-Lüfter kommt damit (bei 12V über den DC-DC natürlich) nicht gut zurecht, wie ich oben schrieb. Das kann aber natürlich sehr vom Lüfter und seiner internen Elektronik abhängen. Ideal wären die Lüfter mit 4 Leitungen, denn die haben einen speziellen Eingang für ein PWM-Signal und einen Tacho-Ausgang - damit könnte Klipper sogar eine echte Regelung machen. Leider sind die als Radial-Lüfter schwer zu bekommen.

Wenn ich dran denke, halte ich beim nächsten Druckerumkippen ein Oszi an den Lüfterport, aber ich glaube da sind ~3 Hz eingestellt.

Das kannst du doch im Menü nachschauen? Und warum willst du den Drucker dafür umkippen, steck doch einfach den Lüfter oben ab?

Die ersten Fäden eim Brückendrucken wollte ich nicht durch die Bautelkühlung zerfetzen.

Ich hoffe, da hilft die symmetrische Kühlung von allen Seiten. Wird sich demnächst zeigen

Theorie ist - alle wissen wie es geht, doch es klappt nicht.
Praxis ist - alles klappt prima , doch keiner weiß warum.

Theorie ist, wenn man es nicht ausprobiert. Probiert man es aus, wird es zur Praxis. Nur wenn man beides betrachtet, kann man etwas lernen und wirkliche Verbesserungen schaffen. Das ist das, was ich hier versuche. Wenn sich am Ende nur die bekannten Praxis-Erfahrungen bestätigen, ist das auch ein Ergebnis. Dann habe ich wenigstens mal über den Tellerrand geschaut. Ich habe schon jetzt viel gelernt und definitiv was an meinem Drucker verbessert.

[AtlonXP]

Ich habe eben in S3D die Lüfter Drehzahl mit 100% vorgegeben.
Die G. Code Ausgabe war M106 S255.
Also soweit OK.
Somit war die Umrechnung nur nötig, für unsere Anzeige im Druckermenü.

Ideal wären die Lüfter mit 4 Leitungen, denn die haben einen speziellen Eingang für ein PWM-Signal und einen Tacho-Ausgang - damit könnte Klipper sogar eine echte Regelung machen. Leider sind die als Radial-Lüfter schwer zu bekommen.

Mache mir bitte hier keine Extra Fürtz.
Man sollte hier sich an den einfachen Standard halten.
Ansonsten werden einige Probleme bekommen mit dem Nachbau.

Nachtrag:
Meines Wissens ist das PWM Signal im PC Bereich anders.
Wenn ich es noch richtig weiß, sollte dort die FZ im Kilohertz Bereich liegen.


LG AtlonXP

[mhier]

Mache mir bitte hier keine Extra Fürtz.
Man sollte hier sich an den einfachen Standard halten.
Ansonsten werden einige Probleme bekommen mit dem Nachbau.

Klipper unterstützt ja Regelungen mit Tacho-Signal. Solche Lüfter sind ja auch Standard. Soweit seh ich da keine großen Probleme. Ich würde es aber nur machen, wenn es nötig ist, es ist eben zusätzlicher Aufwand (schwierige Beschaffung, Kabel verlegen) und wäre dann auf Klipper beschränkt.

Meines Wissens ist das PWM Signal im PC Bereich anders.
Wenn ich es noch richtig weiß, sollte dort die FZ im Kilohertz Bereich liegen.

Im PC-Bereich gibt es auch verschiedene Lüfter, erkennbar an der Anzahl der Leitungen (2, 3 oder 4). 3 Leitungen ist mit Tacho-Signal, 4 Leitungen mit zusätzlichem PWM-Eingang wie oben beschrieben. Ich bin mir nicht sicher, ob bei 2 Leitungen wie bei uns ein Tiefpass verwendet wird, oder ob die Lüfter anders sind. Bei 3 Leitungen gibt es das Problem, dass das PWM-Signal das Tacho-Signal verhackstücken würde, zumindest wären dann hochfrequente PWMs ohne Tiefpass nicht möglich.