RF2000 Extruder Lüfter gehen nicht mehr

[RAU]

Ich frage mich, ob der RF1000 wirklich 1% PWM ausgibt, da dürfte es noch einen FW-seitiges Mapping geben. Leide habe ich gerade kein funktionierendes Oszilloskop.

Ich habe danach gesucht. Soweit ich das sehen kann gibt es aber kein Mapping in der FW, die Werte werden 1:1 übernommen. Beim M106 der Wert direkt (0-255), bei der Eingabe über die Tasten (so habe ich es gemacht) wird der Prozentwert mit 3 multipliziert. Das ist etwas ungenau - mein Versuch hat die Verzögerungen viel genauer nachgestellt - spielt aber hier keine Rolle. Beim RF1000 habe ich praktisch nur die 1% Stellung angeschaut, wärend ich beim Versuchsaufbau auf viel viel höhere Prozentwerte gehen musste, um das gleiche Ergebnis zu sehen.

Ich frage mich wirklich, warum ich im Versuchsaufbau ein so anderes Verhalten gesehen habe als am Drucker. Wie geschrieben habe ich gerade kein Oszi. (Das gute alte HM303 ist kaputt, ich werde es jetzt doch mal ersetzten.) Natürlich hat meine Versuchsschaltung auch noch einige Unterschiede, z.B. NPN statt FET. Aber mehr als aufladen kann man den Elko ja nicht, und das tut mein Transistor auch.

Eine Idee: Es ist "nur" eine Software-PWM. Möglicherweise hat die Implementierung im RF1000 die Eigenschaft, dass gerade kurze Impulse mangels Frequenz bei der Schleifenbearbeitung verlängert werden.


P.S: Aus dem letzten Satz im letzten Beitrag (#40) konnte man die Ironie hoffentlich heraushören - nur damit das nicht völlig fehlinterpretiert wird. Die 10 Bit Wandler des verlinkten Hameg Topmodells sind sehr gut und auch nur in Profigeräten zu finden.
Die Idee mit dem Mikrofoneingang ist grundsätzlich schon gut und für viele Basteleien bestimmt eine große Hilfe. In unserem Fall scheitert es leider doch: Noch nicht mal an zu geringer Sampelrate oder sowas, sondern an der zu niedrigen Signalfrequenz. Audioeingänge arbeiten erst ab ca. 20Hz korrekt. Außerdem wollte ich schon gerne absolute Spannungswerte im Signalverlauf ablesen können.

[georg-AW]

Hi Rau

Zu Beginn meiner Versuche mit der Option Laser am RF1000 habe ich das Lüftersignal genauer angeschaut. Heute komme ich nicht mehr ohne weiteres da dran. Wegen des Lasers ist alles umgebaut und nicht ohne grossen Aufwand zugänglich.

Du liegst schon richtig mit dem Software PWM. Das Signal kann beobachtet werden wenn der Elko 220uF entfernt oder mit einem zusätzlichen Entladewiderstand versehen wird. ZB 220 Ohm 1 Watt parallel zum Lüfter.
Original ist die Lüfterspannung am RF1000 eine pulsierende Gleichspannung. Die Ladung des Elkos erfolgt über die Serie Zenerdiode, dem Begrenzungswiderstand 1 Ohm und über den Drain-Sourcewiderstand des MOSFET. Die Entladung des Elkos erfolgt über den Lüfter. Wenn die Spannung über dem Lüfter kleiner als die Anlaufspannung des Lüfters ist, wird der Elko nicht weiter entladen weil der Lüfter in dem Bereich hochohmig wird.

Bei der nicht modifizierten RF1000 Originalausrüstung ist demzufolge am Lüfter eine wechselnde Gleichspannung zu messen welche aber wegen des grossen Elkos nur wenig variiert bei wechselnden PWM Verhältnissen. D.h. die Spannung am Lüfter ändert sich nicht linear mit dem PWM Verhältnis.
siehe auch meine Tabelle von früher.

Ich habe seinerzeit auch diverse Spice Simulationen gemacht um die Situation nachzubilden.

ciao Georg

PS: man kann übrigens das Verhalten des modifizierten Lüfterausganges gut an der Laserleistung feststellen. Beim Link bekommt man einen Eindruck wie sich die Laserleistung je nach Lüfter- Schieber-Stellung ändert. Im Video schrittweise von 1% PWM bis max 99% und wieder zurück
Link: https://share.ols.inode.at/P4DN9ZDL8AS2 ... X10AOIA34H

[RAU]

Ich bin der Frage nachgegangen, ob der PWM Ausgang für den Lüfter überhaupt die eingestellten Pulsweiten wiedergeben kann. Ich hatte ja den Verdacht, dass das per Software realisierte PWM da bei sehr kleinen Pulsen eingeschränkt ist.

Kurze Antwort: dem ist nicht so, der Ausgang funktioniert recht gut bis 1% hinunter.

Lange Antwort:

Um die Pulsweite messen zu können, habe ich den IO-Adapter von X4r3 für den X25 Stecker eingesetzt.
In der Firmware habe ich ein paar Zeilen zugefügt, die auf dem Pin 7 des X25 (= PD2) immer das selbe Signal ausgeben wie auf das OUT2 Signal (= PA5), das ja den Lüfter steuert.
Und ich habe jetzt auch wieder ein Oszilloskop , mit dem ich mir das Ergebnis anschauen konnte.

Den Lüfterausgang habe ich mit den Druckertasten gesteuert. Hier muss man beachten, dass das PWM Verhältnis von 0 bis 255 einstellbar ist. Bei benutzung der Tasten wird mit jedem Tastendruck um 3 erhöht, das ist also etwas mehr als 1%. Die Funktionen um direkt auf 25%/50%/75% zu gehen sind von dieser Einschränkung nicht betroffen.

Ergebnisse:
Die Frequenz des PWM-Signals liegt bei 15.3Hz.
Bei der 1%-Einstellung erwarte ich eine Pulslänge von 1/15.3Hz * 3/255 = 769µs
Messen konnte ich eine Schwankungsbreite von 759µs bis 801µs (zweites Bild mit simulierten Display-Nachleuchten). Das spielt für eine Lüftersteuerung keine Rolle.

fan_out_1per100.png

fan_out_1per100_width.png

Bei 10% PWM habe ich eine ähnliche Schwankungsbreite von 40µs gesehen, sie steigt also nicht bei größeren Tastverhältnissen und spielt somit immer weniger eine Rolle.

Hier noch Bilder mit 10% und 50% weil es so einen Spaß macht

fan_out_10per100.png

fan_out_50per100.png

Beim RF2000 würde sicher nichts anderes herauskommen.

[RAU]

Nach so vielen Voruntersuchungen habe ich nun einen Vorschlag zur Lösung des Lüfterproblems. Ziel ist eine Spannungsquelle, die der Drucker von 0 bis 12V einstellen kann.

Da der PWM-Ausgang wie gerade festgestellt durchaus potent genug wäre, könnte man es mit einem Spannungsregler versuchen, dessen Referenz vom PWM-Signal gesteuert wird.
Was wir auch wissen: das PWM-Signal vom Drucker wird durch den eingebauten Elko dermaßen verunstaltet, dass von PWM keine Rede mehr sein kann. Wie können wir dann einen Spannungsregler anschließen? Dafür brauchen wir ein auswertbares PWM-Signal und eine konstannte Versorgung.

Meine Idee ist folgende Schaltung, die ich wieder mit meinem berühmten Sketch-Tool generiert habe:

luefterregler_idee.jpg

1. Man könnte Stecker X20 nehmen und den Elko auslöten. Bei meinem alten Board kann man den Elko auch einfach abknipsen, da er nachträglich zugefügt wurde. Bei den neueren Boards ist das aber nicht so einfach, und einen Elko mit einem einfachen Lötkolben auszulöten kann eine ziemliche bruzzelei werden. Ich schlage daher X19 vor. Man muss eine kleine Änderungen in der Firmware vornehmen, die aber sogar schon vorbereitet ist. Der X19 mit dem zugehörigen Signal OUT1 wurde offenbar bei Prototypen-Boards schonmal für den Lüfter verwendet.

2. Um ein zusätzliches Kabel für die 24V-Versorgung zu vermeiden, habe ich das 24V PWM-Signal mit einer Diode gleichgerichtet und dies als Spannungsquelle für den Regler benutzt.

3. Das PWM-Signal steht vor der Diode weiterhin in voller Schönheit zur Verfügung. Es wird über einen Spannungsteiler und einen Elko in eine Referenzspannung für den Regler gewandelt. Der Spannungsteiler muss so dimensioniert werden, dass der Reglerausgang bei 100% PWM auf 12V landet. Die Zeitkonstante muss zu den 15.3Hz des PWM passen, also im niedrigen Hz Bereich liegen. Max. 5 Hz könnte gehen - ausprobieren.
Man muss noch beachten, dass der Regler einen kleinen Strom am Referenzpin ausgibt.
Hier funktioniert der Ansatz mit dem Glätten des PWM-Signals, weil wir nicht vor haben, die Referenzspannung zu belasten.

4. Der Reglerausgang geht direkt an den Lüfter. Es können auch zwei Lüfter parallel geschaltet werden. (RF2000, um den geht's ja eigentlich...)

Diese Schaltung kann man entweder zwischen Board und Lüfterkabel stecken, oder oben direkt am Lüfter anbringen.

Soweit bin ich jetzt. Nächster Schritt wäre dimensionieren, testen und das Finden eines möglichst einfachen Aufbaus.

[X4r3]

Cool, ein Rigol DS1054Z? Hab auch eins vor paar wochen bestellt, muss aber wohl erst noch zusammengebaut werden.

Mich würde das Signal am Lüfter interessieren wie das aussieht bei verschiedenen PWM Tastverhältnisen. Aber vor allem bei 1%. (Kanal 1: PWM, Kanal2: Lüfter)

[RAU]

X4r3, richtig, das DS1054Z. Ich habe einen Händler gefunden, der liefern konnte (Batronix.com). Es kam nach 2 Tagen. Das Modell ist wohl im Moment der Renner in den Shops. Kein Wunder mit 4 Kanälen und 100€ pro Kanal. Damit kann man auch mal eine Digitalschaltung debuggen. Freu dich auf 276 Seiten Anleitung

Das Lüftersignal zu messen ist gar nicht so einfach. Dies blöde Schaltung lässt den Lüfter mit beiden Anschlüssen in der Luft hängen. Der Minus Anschluss hängt ggf. am ausgeschalteten FET während der Plus Anschluss an der gesperrten Z-Diode hängt. Es wäre nett gewesen, wenigstens Lüfter/Elko mit der Z-Diode zu vertauschen, so dass der Plus Anschluss des Lüfters an definierten 24V hängt.

Wenn ich nun die Masseklemme vom Tastkopf an den Minus Anschluss anschließe, habe ich den FET bereits kurzgeschlossen. Immerhin passiert nichts, außer dass der Lüfter losläuft.

Was man erwarten würde ist ja eine Spannung, die mit dem PWM-Puls auf 12V steigt (den Rest nimmt sich die Z-Diode), und nach dem PWM-Puls allmählich abfällt (Entladekurve).

Ich habe jetzt Kanal 2 und 3 an die beiden Anschlüsse des Lüfters gehängt und die Differenz berechnen lassen. Das Ergebnis ist mir nicht voll plausibel, das hängt möglicherweise mit den schwebenden Potentialen zusammen. Oder es liegt an den langen Kabeln. Ich habe die Lüfterspannung direkt am Lüfter, also hinter dem Kabel, abgegriffen.

Die Bilder zeigen 1. eine PWM-Periode, 2. den ON-Impuls bei 1%, 3. nur die Flanke am Beginn des ON-Impulses.
CH1 = gelb = OUT2 Signal
CH2 = blau = Lüfter Minus
CH3 = violett = Lüfter Plus
CH3 - CH2 = dunkelblau

lueftersignal_periode.png

lueftersignal_puls.png

lueftersignal_flanke.png

Die hohen Peaks von 24V am Lüfter und mehr muss man sich wohl wegdenken.

Wenn ich die Lüfterleistung verändere, sehe ich natürlich die breiteren ON-Pulse des PWM Signals. Entsprechend hat die Differenzspannung am Lüfter weniger Zeit abzusinken und endet an einer höheren Spannung wenn der nächste Impuls kommt. Diese Spannung lässt sich in etwa zwischen 5V und 12V einstellen.
Die Mittlere Spannung am Lüfter ist viel höher, da wärend des ON-Impulses der Lüfter ohnehin mit 12V läuft, und danach die Spannung erst allmählich auf den - dann auch höheren - Zielwert abfällt.

[X4r3]

Danke RAU, genau das was ich sehen wollte.

1.png

Hier kann man sehen dass nach dem Ein Impuls die Spannung am Lüfter bei etwa 11V liegt und bis zum nächsten Impuls auf etwa 5V abfällt. Der Kondensator kann genug Energie puffern. Die Spannung ist ausreichend und der Lüfter kann Problemlos (an)laufen.

[Wessix]

Kurze Frage an die Experten: Betrifft die Problematik nun auch den RF 1000? Und wenn Ja ist sie wahrscheinlich nicht einfach mit nem anderen Lüfter gelöst? Hab noch nen kleinen 24 V Lüfter bei E3D zusätzlich bestellt, den man bestimmt als Bauteillüfter verwenden könnte, falls der dann geregelter laufen würde als das Orginal, zumindest von dem was ich hier so beim Querlesen verstanden habe.

[RAU]

Beim RF1000 funktioniert das schon. Man kommt nur nicht ganz so weit runter mit der Drehzahl wie möglich wäre, aber dafür läuft der Lüfter auch immer sicher an. Mir war nicht klar, ob das evtl. an der Software - also der minimalen Pulsweite - liegt. Daher habe ich mir den Ausgang genauer angeschaut. Die Ansteuerung ist aber OK.

Beim RF2000 gibt es Probleme mit der Reihenschaltung der beiden Lüfter. Da ich nun weiß, dass das PWM-Signal OK ist, konnte ich eine Schaltung vorschlagen, die daraus eine geregelte Spannung erzeugt. Daran lassen sich die Lüfter dann parallel anschließen, was dort ein großer Vorteil wäre. Beim RF1000 braucht man das nicht.

Die Schaltung hat aber auch eine andere Eigenschaft: Sie kann die Spannung wirklich frei einstellen, also auch viel weiter runter regeln (ca. 1-12V). Man muss wissen wie weit man gehen darf, damit der Lüfter anläuft.

Die Schaltung habe ich immer noch nicht getestet, da kamen andere Sachen dazwischen.

Wie auch immer, probier das mit dem 24V-Lüfter einfach aus, wenn du ihn schon hast. Vielleicht hat er Vorteile. Du musst nur das Kabel von X24 auf X20 umstecken. Und erst recht nicht vergessen, es wieder zurückzustecken, wenn du einen 12V-Lüfter anschließt.

[Wessix]

muss ich dann auch was in der Firmware umstellen?