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Bauknecht Kühlschrank kaputt. Erstmal Mikrocontroller dazu tun (Teil 3)

Seit dem letzten Beitrag hier ist ja schon einige Zeit ins Land gegangen. Also was ist aus dem Kühlschrank denn geworden?

Nun, er lebt wieder.

Am Ende ziehe ich noch ein Fazit mit einem kleinen Schlaglicht auf die Wirtschaftlichkeit des Altgerätes.

Doch nun zur neuen Hardware. Zunächst also einmal zusammengesucht was gebraucht wird. Das Relais aus der provisorischen Steckbrettschaltung hat nun2 Wochen problemlos seinen Dienst verrichtet und scheint dem Anlaufstrom des Kompressormotors gewachsen zu sein, also übernehme ich dieses in die endgültige Elektronik.

kselektronik

Die Stromversorgung soll das Innenleben eines billigen Steckernetzteils übernehmen. Das Netzteil hat interessanterweise den Footprint für eine USB-Buchse auf der Platine, dafür aber wenig bis gar keine Maßnahmen zur Funkentstörung. Besonders über die Ausgangsleitung in UKW-Antennenlänge kann da abgestrahlt werden. Ich rüste zumindest einen Keramikkondensator nach sowie eine Entstördrossel am Eingang meiner Elektronik, die Leitung wird auch deutlich kürzer werden. Weiterlesen

Bauknecht Kühlschrank kaputt. Erstmal Mikrocontroller dazu tun (Teil 2)

Warum eigentlich ein Mikrocontroller?

Der war gerade da. Es ist (im Gegensatz zum analogen Aufbau) unproblematisch seine grundlegende Funktion und Parameter nach Bedarf beliebig anzupassen.

Da ich mit dem Bauen von Kühlmöbeln keine Erfahrung habe, wird sich die Anpassbarkeit als nützlich erweisen.

Auf dem Arduino Uno ist ein Atmega 328 (oder 168 beim billigsten pro mini), der einen integrierten ADC mit 10 bit Auflösung besitzt. Bei Verwendung der interen Referenz und 5V und LM35 Temperaturfühlern mit 10mV/K lässt sich damit theoretisch auf ca. ein halbes °C genau messen. Das reicht für diesen Zweck aus.

arduino am kühlschrank

Zwei Eingänge lesen die Temperaturfühler ein, ein dritter bekommt ein Poti zum manuellen Nachstellen der Kühlleistung (Sommer/Winter oder andere Notwendigkeiten) ohne das Programm ändern zu müssen.

Der Motorstrom wird über ein 5V Relais geschaltet, welches „1/8 HP“ und 6A aufgedruckt hat. Über den Kontakt habe ich zur Entstörung einen 250V Varistor gelötet, die Spule bekommt eine Freilaufdiode und wird über einen NPN-Transistor vom Mikrokontroller geschaltet.

Als Zusatzfunktion gibts eine helle Alarm-LED die rot Blinkt wenn es im Kühlschrank wieder erwarten zu warm ist. Dies wird mit dem zweiten Fühler im Kühlraum überwacht.

Die Fühlerleitungen werden jeweils über 1uF Elkos direkt am ADC Eingang stabilisiert.
Die verwendeten billigen LM335 sind die aussortierten LM35 Sensoren die nicht so gut geworden sind. Hier muss man also selbst dafür sorgen, das Sensor-offset entsprechend zu korrigieren. Dafür habe ich ein LC-Display angeschlossen um im experimentellen Status Diagnosedaten angezeigt zu bekommen. (Nicht in der Schaltzeichnung enthalten, Pinbelegung siehe .ino Datei)

Schaltung

Was zeigt das 2×16 Display an?
Links oben die Verdampfertemperatur, Links unten die Kühlraumtemperatur, Rechts oben „M0“ oder „M1“ ob der Motor angesteuert ist, und unten den Temperaturoffset vom Poti, um wieviel Grad die Abschalttemperatur zusätzlich durch Potieinstellung in Richtung „kalt“ verschoben wurde.
Die Temperaturen sind der Einfachheit gleich in Kelvin, da gibts keine Probleme mit dem Nullpunkt und negativen zahlen, und man kann die Werte gleich 1:1 mit der Spannung mit einem DMM nachmessen.

Damit sind wir bei den Fehlerquellen: die billigen LM335 können mehrere Grad Offset haben, meist sind die aber deutlich besser als das Datenblatt garantiert, wodurch es sich eher nicht lohnt die teureren selektierten LM35 zu kaufen. Eine größere Fehlerquelle ist die Betriebsspannung des Mikrocontroller, die ja gleichzeitig die Referenz für den ADC ist. Läuft die Referenz davon, während die Temperaturfühlerspannungen stabil bleiben, verschiebt sich die Temperatur um ein paar Grad.
Beim ersten versuch mit einer Powerbank hatte ich genau 5V, da stimmten die Temperaturen, über Nacht hatte ich dann ein Samsung-Ladenetzteil angesteckt, welches fast 5,2V liefert, wodurch die Temperaturmesswerte um mehrere Grad daneben lagen.
Hier liegt Optimierungspotenzial, man könnte die ADC-Referenz mit einem TL431 erzeugen (z.B. auf 3,5V) und dabei gleichzeitig die Auflösung noch etwas verbessern.

Ich verzichte darauf. Grundlegend ist eine stabile Spannungsversorgung wichtig damit die Fühlerwerte stabil stehen, deshalb ist ein Elko auf der 5V schiene Pflicht. Ich habe 220uF verwendet. Nach dem Anschließen des später zu verwendenden Netzteils (und damit welche Spannung genau anliegt) kann man mit einem Multimeter die ADC_Eingänge nachmessen und mit dem Kelvin-Temperaturwerten im Display vergleichen. Im Arduino-Sketch kann dann ein Offset für die Messung eingetragen werden um die Fühler auf Linie zu bringen.

Danach wird die Temperatureinstellung nur noch mit dem Poti auf Wunsch abgeglichen. Ein Min/Max Thermometer mitten im Kühlraum ist hilfreich, die Werte sollten etwa zwischen 1°C und 10°C pendeln.

Wie gehts weiter?

Die ganze Sache wird jetzt ein paar Tage im Probebetrieb laufen um ggf noch hier und da was daran zu fummeln. Bei Zufriedenheit folgt dann ein angepasstes Gehäuse mit eingebautem Netzteil und Steuerung. Das Gehäuse soll hinten am Lüftungsgitter angeklipst werden.

Bauknecht Kühlschrank kaputt? Erstmal Mikrocontroller dazu tun.

Hallo mal wieder.
Was gibts neues? Kühlschrank kaputt. So mit Allem von „alles warm“ bis „aufgetaute Brühe läuft aus dem Tiefkühlfach“.

Hier zunächst eine Erkenntnis: Kein Typenschild am Gerät? Doch, das Typenschild gibts tatsächlich, bei meinem Innen an der Seitenwand zu finden, nachdem man das Gemüsefach herausgezogen hat. (Ich habe es auch erst beim Saubermachen vor der Wiederinbetriebnahme gefunden)

Kühlschrankaggregat

Für die Suchmaschinenbenutzer: Das Kälteaggregat ist IRE PB6AF86.
Am Motor ist ein Klemmkasten mit thermischen Motorschutzschalter und Anlaufrelais darin, vorn eine Reihe Durchgangsklemmen.

Kompressorklemmkasten

Rechts kommt die Zuleitung von der Steckdose (violett), weiter gehts mit der vieradrigen Leitung (orange). Hier kommt der braune Draht mit dem Strom, und läuft auf einen Schaltkontakt im Thermostat, der bei „0“ den Strom generell abschaltet. Von diesem Schaltkontakt gehts auf die Glühlampe im Gerät (weiße Ader) und zurück zum Klemmkasten auf die ganz schmale Schiene am linken Rand. Zusätzlich kommt vom Thermostat eine schwarze Ader, die Spannungsführend ist wenn der Kompressormotor laufen soll.

Mir unbekannt ist die rot markierte 2adrige Leitung, die in parallel zum Motorschaltkontakt im Thermostat angeschlossen ist und in der Kühlschrankisolierung verschwindet. Wenn das jemand erkennt, kann er vielleicht einen Hinweis in die Kommentare unter diesem Eintrag hinterlassen. Irgendwie fehlt mir hier noch ein Motorkondensator, aber daran will ich mich nicht weiter aufhalten. Experimentell war zumindest erfolgreich festzustellen, das der Motor läuft wenn man von die „weiße“ und „schwarze“ verteilschiene brückt, das Anlaufrelais funktionierte auch, was man am Laufgeräusch direkt nach dem Einschalten hören kann (erste halbe Sekunde).

Der Fehler ließ sich darauf eingrenzen, das vom Thermostat kein Strom mehr auf der schwarzen Ader kommt, egal wie warm es ist und wie die Verstellung eingestellt ist.

Also zunächst eine Internetrecherche gemacht, wie funktioniert das eigentlich mit dieser Abtauautomatik?

Es gibt da mehrere Verfahren.
Eine Variante ist eine mechanische Schaltuhr im kühlschrank, die zyklisch die Kühlung ausschaltet zum Abtauen. Dabei kann eine zusätzliche elektrische Heizung im Kühlraum zur Einsatz kommen um den Abtauvorgang zu beschleunigen. Die Abtaufunktion wird relativ häufig (täglich) durchgeführt damit es schnell geht, da so jeweils nur wenig Eis abzuschmelzen ist.

(In Klimageräten mit Heizfunktion (split-klima) wird abgetaut durch Umkehr des Kühlkreislaufes, das können Kühlschränke für gewöhnlich nicht)

Etwas ambitionierter ist es, statt einer mechanischen elektromotorisch angetriebenen Schaltuhr eine elektronische Steuerung zu verwenden. (Hier kann man sich vorstellen das zusätzliche Sensorik möglich wird…)

Jetzt die Variante mit der einfachsten Ausführung: Es kommt ein Festwertthermostat in den Kühlschrank (mechanisch), bei dem die Einschalttemperatur des Kompressors bei +3,5 Grad liegt. Der Temperaturfühler wird dabei am Verdampfer angebracht.
Der Trick ist, das man mit dem Thermostat nur die Abschalttemperatur verstellen kann.

Durch die hohe Einschalttemperaturschwelle von deutlich über 0 grad taut der Verdampfer bei jedem Zyklus auf, aufgetautes Kondenswasser läuft durch die Schwerkraft nach unten ab und tropft auf die Verdampferschale auf dem Kompressormotorgehäuse. Danach wird je nach Thermostat-einstellung solange wieder gekühlt bis der Verdampfer auf -10..-25 grad abgekühlt ist.

Über die Temperaturträgheit des Kühlgutes stellt sich dann in den Lebensmitteln eine mittlere Temperatur ein die so etwa passt, während die Lufttemperatur im Kühlschrank um 10°C schwankt. (Kann man mit einem Min/Max Thermometer kontrollieren)

Mein Kühlschrank hat die letzere Variante eingebaut.

Kühlschrankthermostat

Ein kurzer Blick ins Netz nach Kühlschrankthermostaten als Ersatzteil erschlägt einen mit gefühlt 1000 verschiedenen Typen die nur in kleinen Details verschieden sind. Außerdem würde der Ersatz noch ein paar Tage auf sich warten lassen, da gerade das Wochenende beginnt.

Daher habe ich mich entschlossen basierend auf diesen Erkenntnissen eine elektronisches Thermostat selbst zu bauen.
Als Hardwareplattform für den Prototyp habe ich mich auf einen Arduino Uno entschieden.
Temperaturfühler werden zwei LM355 (LM35) im TO92 Gehäuse. Einer wird an der Kühlfläche am Verdampfer angebracht, genau an der Stelle an der das alte Thermostat gemessen hat. Der zweite ragt einfach so am Rand in den Kühlraum zu Zwecken die sich später noch ergeben.

Der Gummistopfen mit der Leitungsdurchführung zum Thermostat bekommt eine zusätzliche Bohrung an der stramm die neue Fühlerleitung hindurchpasst. Vom Klemmkasten wird ein mal 230V für ein kleines Netzteil für die Elektronik herausgelegt, und eine weitere 2adrige Leitung für den Schaltkontakt zum Einschalten des Kompressormotors.

Die Elektronik soll sicherheitshalber außerhalb des Kühlschranks montiert werden.

Falls sich jemand Fragt wie eigentlich das Thermostatgehäuse im Kühlschrank abgeht: im hinteren schmalen Bereich zur Rückwand hin lässt sich eine aufgerastete Abdeckung herunterclipsen, darunter befindet sich eine Befestigungsschraube. Nach Abschrauben der Abdeckung des Meßfühlers innen auf der Rückwand, kann das komplette Thermostatgehäuse 5mm nach hinten geschoben werden, was die vorderen Halteklammern löst.
Die Schrauben der zutage getretenen Blechklammer halten zugleich die Baugruppe zusammen.
Nach herausdrehen dieser und Abschrauben der Zentralmutter vom Thermostat kann dieses Entnommen werden. Das Verstellrad ist nur auf die Flachrundwelle vom Thermostat aufgesteckt.

Weiter im nächsten Beitrag in Kürze.

Staubsaugeranschluss Ferm FBF1050E Oberfräse

Ich habe bei ebay eine gebrauchte Oberfräse erworben.

Es handelt sich um die Ferm FBF1050E. Am Fuß der Fräse ist ein kleiner Stutzen für die Absaugung vorhanden, jedoch passt hier nicht ein ganz normaler Staubsaugerschlauch drauf, weil der Stutzen ein kleineres Maß hat.
Außerdem geht es ziemlich eng her mit dem Motorgehäuse.

Ich weiß nicht ob im Original ein Adapter beiliegt da ich die Maschine ohne Zubehör bekommen habe, ich habe das Problem mit einem neu konstruierten Adapterteil gelöst.

Die Abflachung auf einer Seite gibt gerade genug Raum, damit der Fräsmotor auf maximale Tiefe eingestellt werden kann. Beide Enden sind leicht konisch, so dass der Adapter und der Saugschlauch ordentlich fest sitzen.

Das Druckteil passt ganz genau wie vorgesehen.

Bei diesem Teil hatte FreeCad sich etwas komisch, deshalb ist die Konstruktion in zwei Dateien (eine mit dem inneren „Luftkanal“, eine mit der Hülle)
Die Exportierte Hüllenmodell-Datei war leider auch erst nach Reparatur des Mesh zu gebrauchen, ich habe die reparierte Datei ins Zip gelegt, mit Slic3r ging das damit schließlich problemlos.

Staubsaugeranschluss ZIP [1MB]

Waschmaschinenüberraschung

Nach ca 16 Jahren scheint meine Waschmaschine beim Schleudern langsam lauter und unruhiger zu werden. Auch wenn sie noch nicht das Wandern anfängt, denke ich ist es an der Zeit einmal die Stoßdämpfer zu tauschen.

Das eigentliche Problem der Maschine ist zunächst das Nachlassen der Elektrolytkondensatoren auf der Steuerungsplatine (da ist ein Schaltnetzteil mit drauf) gewesen, und dieses Jahr dann auch ab und an die Fehlermeldung „FP“ die anzeigt, das der Vorgang des abpumpens in ein Timeout gelaufen ist. Die Pumpe pumpte wunderbar, aber der Wasserhöhenschalter brauchte dann mal einen Schlag mit dem Schraubendrehergriff aufs Gehäuse, dann spielte es wieder ein paar Wochen.

Ansonsten zeigt die Maschine hier und da Anzeichen von Senilität, die aber mehr oder weniger selten sind. Ich denke die Maschine spielt noch ein paar Jahre, also einen gebrauchten Druckschalter besorgt, zwei neue Stoßdämpfer und auf Verdacht zwei neue Motorkohlen.

Die Stoßdämpfer sind nur billige Reibungsstoßdämpfer (auch im original) und werden am Waschbottich mit einem Bajonettverschluss befestigt, und am Rahmen auch nur angesteckt und mit einem Sicherungsclips in ihrer Position gehalten. Wechsel geht da soweit ohne Werkzeug. (Außer natürlich dem Werkzeug zum Abschrauben der Rückwand)

Etwas überrascht war ich jedoch, als ich beim Berühren des Gummibalges zwischen Waschbottich und Wasserpumpe ein metallisches Rasseln gehört habe.

Deshalb habe ich den Schlauch einmal gelöst und die Teile noch herausgeschüttelt, die sich da im Laufe der Jahre angesammelt haben. Eine ordentliche Sammlung.

Die Motorkohlen waren dann doch noch nicht einmal zur Hälfte verschlissen und dürfen noch ein paar Jahre drinn bleiben.
Die Druckdose ist bequem von oben erreichbar und auch werkzeuglos austauschbar.

Neue Zähne für den Kreisschneider

Für ein Projekt wollte ich ein Loch in eine Spanplatte bohren, welches deutlich größer als jegliche vorhandene Lochkreissäge ist. Ich entschied mich, diesem Mangel durch Werkzeugkauf abzuhelfen. Damit man nicht eine riesige Anzahl teurer großer Lochkreissägen hat, und weil das ja mit der Stichsäge irgendwie immer nicht so toll wird, habe ich einen verstellbaren Kreisschneider gekauft. Aufgrund der seltenen Nutzung dieses Werkzeuges und der einfachen Konstruktion dachte ich, da tut es auch ein billiges, viel kann man an sowas doch gar nicht falsch machen.

Ja, also doch, kann man. Mechanisch ist das alles soweit in Ordnung, nur die Klingen. Die waren natürlich dermaßen scharf, das man also fast schon Styropor damit hätte zerfetzen können. Vorsichtig gab es also einen schön langsamen Überschliff am Schleifbock. Dabei bildeten sich trotz großer Vorsicht um nicht zu viel Hitze in die Klingen zu bringen erstaunlich dicke Grate. Das ist nicht gut und passiert bei gehärtetem Stahl eigentlich überhaupt nicht.

Diese hochwertige Stahllegierung würde ich jetzt einmal als „Buttermetall“ beschreiben. Das Bild ist mit dem Mikroskop aufgenommen nach einem einzigen Schnitt durch eine 16mm Spanplatte. Das macht so ja wirklich überhaupt gar keinen Sinn.

Man müsste da ordentliche Zähne drann machen, dann würde das Werkzeug etwas taugen. Eine Recherche nach Messerstahl Halbzeugen ergab, das ein kleines Stück davon teurer als der Kreisschneider selbst wäre. Ganz offensichtlich ergibt sich hier über das Kräftegleichgewicht des Marktes ein besonders vorteilhafter Preis für den Kunden, .. naja, lassen wir das lieber. Ein 5%Kobalt-HSS-Drehling wäre billiger gewesen. Alle verrückt geworden.

Nach ein paar Nächten darüber schlafen kam ich auf die Idee, das man doch von einem alten Werkzeug zwei Zähne wiederverwenden könnte.

Nach etwas umhorchen hatte ein netter Bekannter für mich ein altes Sägeblatt aufgetrieben, bei dem schon einige Zähne abgebrochen waren.

Das Sägeblatt wurde zur Spende von zwei noch intakten Zähnen genötigt und die Transplantation vorbereitet. Zwei aufeinanderfolgende Zähne passen gut, da diese Wechselseitig geschliffen sind. Beim Kreisschneider soll ein Zahn auf der Innenseite und einer auf der Außenseite schneiden, um schöne Schnittkanten zu erzeugen.

Nach heraustrennen der Teilen und einem iterativen Prozeß aus formgebendem Schleifen der Rundung und Anprobe am Patienten habe ich zwei neue passende Zähne mit Hartmetallschneide für mein Werkzeug.

Eine kurze Funktionsprobe ergibt: Mann mann mann was das Ding doch für eine Sauerei macht. Die Späne fliegen ziemlich weit und in alle Richtungen. Man selbst wird auch ordentlich mit Holzspänen „eindekoriert“. Also das wird kein Lieblingswerkzeug, und der rotierende Balken in der Ständerbohrmaschine lässt auch irgendwie Angst vor gebrochenen Fingern aufkommen.

Zum Glück braucht man das nicht so häufig.

Grünes und Scharfes 2017

Wie in den letzten Jahren habe ich auch dieses Jahr wieder die Blumenkästen an den Fenstern bestellt.

Neben allerlei Küchenkräutern gab es auch Chilis.

Glück hatte ich damit dieses Jahr nur wenig. Die ersten 3 Aussaaten sind nach der Keimung wieder eingegangen.

Beim vierten Versuch (nur noch die Sorte Habanero dann), mittlerweile im April, habe ich die Keimlinge dann in Blähton Hydrokultur gesetzt und erst in die Erde gesteckt als schon ein paar Blätterpaare daran waren. Auch hier haben sich die Pflänzchen einige Zeit lang nicht entscheiden können, ob sie denn jetzt wachsen wollen oder lieber doch nicht.

Anfang Juli tat sich dann etwas, und sie konnten in die Erde umgesetzt werden. So zog es sich dann auch schon fast bis zum September, bis sie anfingen zu blühen.

Und dann war auch nicht mehr viel Sommer, so dass gar nicht viele wirklich reif wurden. Und ohne Sonne ist auch nicht viel mit der Schärfe zu erwarten.

Ende November wurde es dann nach einigem Auf und Ab und immer wieder milden Tagestemperaturen recht kalt, das mögen die Chilipflanzen gar nicht.
Im Bild sieht man eine der Pflanzen draußen neben den Überresten des Basilikum, der die Kälte auch gar nicht verträgt und arg gelitten hatte.
Eine Pflanze habe ich nach drinnen geholt um zu sehen ob ich sie überwintern kann.

Da war ich dann wohl auch etwas spät. Man sieht die Blätter schon leicht herunterhängen, das wird dann leider nichts mehr. Oft holt man sich auch ein paar Blattläuse mit rein, die sich dann in der Wärme und in Abwesenheit von Fressfeinden explosionsartig vermehren und der armen Pflanze den gar aus machen.

So war nur zu Verwerten was sich bis zum Winter entwickelt hatte:

Da die Schoten ohne viel Sonne nicht wirklich scharf werden, kam der komplette Inhalt der Schüssel mit den üblichen Zutaten in den Mixer und wurde in 3 Flaschen Soße umgewandelt. Die gelb und orangefarbenen Früchte sind noch nicht ganz reif.

Ein Tipp noch an der Stelle: Wenn die ersten Blüten erscheinen, möchten die Chilis gerne gedüngt werden. Ob Kompost oder Tomatendünger zugegeben wird ist jedem selbst überlassen.

„China“-Lasergravierer (5) K40 PilotLaser

Zum Ausrichten vom Material und „Probelasern“ ob er auch das tut was er soll, wäre es toll auf einen sichtbaren Laserstrahl umschalten zu können, der einem nur optisch anzeigt ob alles so passiert wie es soll.

Die gängige Lösung ist ein für den 10600nm Laserstrahl durchlässiger Spiegel, der auf einer Seite eine für sichtbares Licht mittelmäßig gut reflektierende Beschichtung hat. Dieser wird im 45 grad Winkel in den Strahlweg eingebaut und von der Seite mit einer Laserdiode versorgt.

Leider hat diese Methode auch Nachteile. Der Laserstrahl wird etwas abgeschwächt. Man braucht den Platz für die Halterung. Es gibt unerwünschte Brechungseffekte beim Durchlauf des Laserstrahls durch den „Beam Combiner“. Und nicht nur die Beschaffung des komplexen Halter, sondern ebenso des Spezialspiegels verursacht doch erhebliche Kosten.

Deshalb habe ich etwas anderes ausprobiert. Der Laserstrahl hat mehrere Millimeter Durchmesser und wird erst mit der Laserlinse auf die entsprechend hohe Energiedichte konzentriert. Wenn der Strahl sowiso so breit ist, dann kann man ja auch mit einem billigsten Halbleiterlaser wie er in jedem Laserpointer enthalten ist da hinleuchten.

k40 pilotlaser test

Der sichtbare Laser wird mit einem kleinen Modellbau Servomotor mit ausreichender Genauigkeit in den Strahlweg eingeschwenkt, und wieder entfernt.

Es ist eine mehrdimensionale Einstellung nötig. 2D um genau in den Strahlweg zu kommen, und dann nochmal eine Richtungskorrektur. Das habe ich mit 3 Schrauben und 3 Kugelschreiberfedern gelöst.

Die Justierung auf den CO2-Laserstrahl funktioniert so: Die Grundplatte hat zwei Langlöcher, deren Schrauben so fest gedreht werden das die gesamte Einheit mit Kraft noch seitlich verschoben werden kann. Für die Senkrechte kann die Nullstellung des Servos mit dem Poti auf der Elektronik nachjustiert werden.

Um den richtigen Befestigungspunkt zu finden, ist zunächst der CO2 Laser ordentlich einzustellen, und danach mit einem Testschuss auf ein vor der Durchlassöffnung im Gehäuse befestigtes Testobjekt die Lage des Strahls festzustellen. Ausgehend davon kann man dann die Befestigungspunkte für die Servohalterung ermitteln.

Mit einem arduino und einem winzigen Steckbrett war das nötigste auszuprobieren, um zu sehen ob das Konzept tragfähig ist. Ich hatte bedenken bezüglich ausreichender Wiederholgenauigkeit, was aber kein Problem war.

Elektrisch funktioniert das so:
k40 pilotlaser schaltplan

Ein Klappenschalter aktiviert den Servo und die Laserdiode beim öffnen der Klappe am Lasergehäuse. Gleichzeitig wird über den Optokoppler die Freigabe des CO2-Lasers unterbrochen.
Schließt man die klappe fährt der servo die Laserdiode ca. 2cm nach oben, und der CO2-Laser kann arbeiten.
Beim Öffnen der Klappe im laufenden Betrieb wird automatisch der CO2-Laser abgeschaltet. Das erhöht die Sicherheit.
Zu Kontrollfahrten mit optischen Licht lässt man einfach den Laser sein „Programm“ abfahren bei geöffneter Klappe und kann am roten Lichtpunkt verfolgen wo der Laser schneiden oder gravieren würde.

k40 pilotlaser einbau

Mit einem kleinen Gehäuse findet die Elektronik einen Platz in der Nähe des Servos. Der Ort wurde entsprechend der am Servo vorhandenen Leitungslänge gewählt.

k40 pilotlaser panel

Am Bedienpanel findet sich alles nötige: 5V am Poti, und der Stromkreis zur Laserfreigabe am Schalter. Die Leitung wird abgelötet und durch den Optokoppler an der Elektronik geschleift.

k40 pilotlaser klappenschalter

Die Klappe bekommt einen justierbaren Mikroschalter um zu Erfassen ob diese geöffnet oder geschlossen ist.

Lüftungsklappe

Ich bin ja am Makerspace Erfurt beteiligt. Da haben wir dickes KG-Abflussrohr als Abluftkanal verwendet. Das ist vom Preis her attraktiv und praktischerweise sind alle Steckverbindungen bereits mit einer Dichtung ausgerüstet. Ebenso sind übergange und Y-Stücke günstiger als aus der Lüftungstechnik. Übergänge die nicht dazu passen können wir selbst nach Bedarf mit dem 3D-Drucker herstellen.

Wenn man nun aber direkt am Abluftventilator eine Abluftöffnung aufmacht, geht die Luft den Weg des geringsten Widerstands und nimmt lieber die kurze Strecke als die lange durch das ganze Rohrsystem. So wird am hintersten Ende beim 3D-Drucker nicht mehr abgesaugt.
Man müsste die Anschlüsse nah am Lüfter drosseln können. Die Lüftungstechnik hat dafür die Tellerventile zum Deckeneinbau entwickelt. Die sind aber nur zum einmaligen Einstellen gedacht, in der Werkstatt ändert sich der Lüftungsbedarf potenziell ständig.

Deshalb habe ich eine leicht verstellbare „Drosselklappe“ im CAD zusammengemalt.

Lüftungsdrosselklappe

Der Trick daran ist, das das Gehäuse aus zwei gleichen Halbschalen besteht. Die Drosselklappe muss ja auf einer Seite von oben zuschlagen, auf der anderen seite von Unten. Überkopf druckt es sich ja schlecht. So können beide Teile in der gleichen Ausrichtung gedruckt, und eines nachher umgedreht werden.

Das Gehäuse passt in die Gummidichtung der Rohranschlüsse. Es ist angedacht die Klappen ggf. später mit Mini-Servomotoren zu Motorisieren. Für diesen Zweck ist die Konstruktion ideal, da mit kleinem Betätigungswinkel der gesamte verstellbareich abgefahren werden kann, und die mittig gelagerte Klappe auch kraftlos verstellt werden kann. Mit „Kraftlos“ ist gemeint, das die Luftströmung keine Kraft auf die Klappe ausübt, da sich die Kräfte die auf die beiden Klappenhälften wirken bei dieser Anordnung aufheben.
Somit ist auch manuelle Einstellung problemlos möglich, da die Luftströmung die Klappe nicht verstellen kann.

Nach dem Druck müssen die beiden Hälften zusammengefügt werden und die Löcher für die „Welle“ der Lüftungsklappe nachgearbeitet werden. Ich habe es mit der Reibahle gemacht.

Die Klappe ist aus 2mm starkem Plexiglas. Das reicht für diesen Einsatz völlig aus.

Ein Prototyp wurde ausgedruckt und zusammengesetzt und darf sich bald im Makerspace beweisen.

Lüftungsdrosselklappe

Die Schraube im Langloch des Verstellrades schützt die filigrane „Welle“ der Klappe vor Fehlbedienung. Eine Silikonscheibe unter dem Einstellrad sorgt für etwas gezielte Reibung beim verstellen der Klappe.

[lueftungsklappe.zip, 1MB]

SMD-Lötstation zur Wiedervorlage

Leider war die SMD-Lötstation nicht lange im Einsatz, da brannte mir die Lötspitze mit leuchtend gelben Glühen ab.

Es war ein Kabelbruch in der Thermoelementeleitung. Problematisch war die Schaltungsauslegung, da bei Unterbrechung der Sensorleitung der Meßverstärkereingang nach Masse gezogen wird, was für den PWM-Regler bedeutet die Lötspitze ist kalt. Deshalb dreht er die Heizung ordentlich auf.

Dagegen hilft ein Widerstand von 700k~1M zwischen dem Sensorleitungspin der Lötkolbenbuchse und +5V. Am OPV-IC hat man beides beieinander. Damit wird bei Unterbrechung der Sensorleitung der 10bit-ADC-Meßwert hochgezogen nach 1023.

Von Version 1.3B nach 1.4 hat Martin Kumm einen 100k Widerstand nachgerüstet, allerdings wird die schwebende Sensorleitung damit nach Masse gezogen statt nach +5V, also nach „kalt“, wodurch die Lötspitze jetzt nicht mehr zufällig, sondern definiert zum abbrennen gebracht wird. Zusammen gibt das einen schönen Spannungsteiler der etwa ein halbes Volt ergibt, weshalb ich den 100k Widerstand beibehalten habe.

Nun hat sich herausgestellt, das mit einer neuen Lötspitze bei der Einstellung von 200°C das (bleihaltige) Lötzinn noch nicht schmelzen will. Eine Kontrolle mit einem Thermoelement ergab, das hier auch noch 40 grad zur Anzeigetemperatur fehlen.

Wie kalibriert man das eigentlich? Es ist eine offset/gain einstellung in der Firmware vorhanden. Ich habe erstmal den Offset auf -15 Grad umgestellt und keine Änderung bemerkt. In der Größenordnung von 40 Grad schließe ich jetzt mal einen Meßfehler als Ursache aus. Es hat sich gezeigt, das die #defines zwei mal vorhanden sind, und man den zweiten Parametersatz zum Justieren benutzen muss.

Dann kam ich drauf, das die Anzeige ohne Lötkolben etwa 380 Grad anzeigt. Nach Anlegen einer neuen globalen Integer Variable „adcDebug“ und Ausgabe dieser mit den seriellen Diagnosedaten musste ich leider feststellen, das der ADC in meinem Aufbau bei dieser Temperatur bereits am oberen Anschlag ist. Das heißt, sollte ich jemals eine Zieltemperatur über 380 Grad einstellen, meint die Regelung es ist noch zu kalt und gibt der Lötspitze ordentlich Strom.

So wird das nix, denn 40 Watt in dieser kleinen Stricknadel, da gibt das wieder dieses gelbe Glühen und dann stirbt das Thermoelement in der Spitze und die 40 Euro sind kaputt.

Eine Änderung der Vorverstärkung am Meßverstärker-OPV ist nötig. Der Meßverstärker läuft mit 680facher Verstärkung, und nachher wird per Software der ADC-Wert mit ~ 0,4 multipliziert und dann das Meßergebnis auf ganze Grad C gerundet.

Da kann man ganz ohne Not den 68k Widerstand gegen einen 33k austauschen und damit die Gegenkopplung des OPV erhöhen bzw. die Verstärkung etwas reduzieren. Danach habe ich den Offset zurück auf 25 (Referenztemperatur Thermoelemente) genommen und mit dem Multiplikator die Lötspitzentemperatur einjustiert. Nachher kam ich auf 0.65 (ADC_T0_TEMP_GAIN).

Damit reicht der Meßbereich jetzt bis 690 Grad und die Maximaltemperatur für die Lötspitze kann auch auf 450 grad hoch (wer weiß wozu mal es mal braucht).

Zumindest ist das Ding jetzt soweit Betriebssicher, eine neue teure Weller-Lötspitze hab ich auch, aber leider aus dem schlechten Gedächtnis raus eine zu große Spitze gekauft. Die RT3 war schön zum SMD-Löten, die RT4 ist doch zu groß.

Jetzt bleibts aber so, denn für das was eine Weller-lötspitze kostet baue ich lieber noch eine Lötstation mit „Hakko T12“ Lötspitze und chinesischen „Mini-STC“ Steuerung. Von den T12 Lötspitzen habe ich inzwischen ein paar verschiedene da von „dünn bis dick“.

Lediglich die Handhabung ist bei den kleinen leichten kürzeren Weller Spitzen noch etwas besser, da man damit mehr Gefühl beim arbeiten an solchem winzigen Fisselkram hat.

„China“-Lasergravierer (4) Umbau Kühlkreislauf

Nachdem ich für erste Tests erstmal eine kleine Reservoirkühlung eingesetzt habe, sollte nun das herumgebaumel von Schläuchen der externe Wasserbehälter verschwinden und alles am Gerät untergebracht werden.

Die abzuführende Wärme hält sich ja in Grenzen (das ist in einem der früheren Beiträge zu diesem Laser genau erklärt), daher habe ich mit Dimensionierung nach Bauchgefühl einen Radiator mit zwei 120mm Lüftern bestellt. Das sollte ausreichen um die anfallende Wärme an die Umgebungsluft abzugeben.

Der Wasser-Luft-Wärmetauscher wird an der Rückseite der Maschine angebracht. Da zwischen den elektrischen Anschlüssen und dem Lüfter bereits die Luftpumpe wohnt, wird es langsam eng. Ich habe mit dem 3D-Drucker spezielle Haltewinkel hergestellt, die den Wärmetauscher über der Luftpumpe mit so einem Abstand zur Geräterückseite halten, dass die Klappe über der Laserröhre noch geöffnet werden kann. So muss man nicht erst die Kühlung abbauen, wenn der Laserspiegel nachgestellt werden muss.

k40laser-wasserbehaelter

Da gibts natürlich noch eine kleine Zusatzaufgabe: Die Lüfter brauchen Strom. Das Lasernetzteil liefert 24V für die Schrittmotoren, die Lüfter brauchen 12. Die Spannung für die Lüfter erzeuge ich mit einem dieser kleinen Step-Down Schaltreglermodule, den ich auch 10V eingestellt habe, damit die Lüfter nicht so viel Lärm machen.

k40laser-luefterstrom

Für die Lüfter habe ich dann einen DC-Anschluss in die Rückwand eingebaut.

k40laser-luefteranschluss

Wenn nun die Wärme vom Laser direkt nach dem Durchlauf des Wassers durch die Laserröhre abgegeben wird, reicht nun ein kleiner Wasserbehälter aus, der als Ausgleichsbehälter bzw. „Schwimmbecken“ für die Unterwasserpumpe dient.

Wenn das auch noch an die Rückseite von der Maschine angebaut werden soll, bleibt dafür nur noch der Platz zwischen Gehäuseseitenwand und Lüfter. Viel Platz ist da ja nicht. So 10x14x10cm etwa.

Auf der Suche nach geeigneten Behältern für die Lebensmittelaufbewahrung bin ich zwar mit einem 0,8L Behälter in den passenden Abmessungen fündig geworden, allerdings hatte der einen „Premium“-Preis im Versandhandel und war bei den lokalen Einkaufsmöglichkeiten gar nicht im Sortiment. Schlussendlich hätte ich 6 Euro für die Büchse bezahlen müssen, und nochmal so viel Versandkosten. Bei den Preisen kann ich das auch selbst herstellen.

Ein Behälter nach Maß im CAD gezeichnet, und dann aus ABS gedruckt.

k40laser-wasserbehaelter

ABS hat den Vorteil das es in Aceton ausgelöst werden kann, und dann mit dem Pinsel eine geschlossene ABS-Schicht auf der Innenseite vom Behälter aufgetragen werden kann. So ist dieser garantiert 100% Wasserdicht. Da ich den Behälter ja selbst konstruiert habe, hat dieser nicht nur die richtigen Abmessungen, sondern auch gleich Laschen zum Anschrauben an der Maschine, und ein Loch im Deckel zum durchführen der Leitungen für Strom für die Pumpe und natürlich Vor- und Rücklauf für den Kühlkreislauf. Nebenbei steckt dann noch ein Temperaturfühler zur Überwachung darin.

k40laser-wassertank

Da die Wasserkühlung sehr wichtig für das Überleben der Laserröhre ist, möchte man gerne eine Kontrolle über die Funktion der Wasserkühlung haben. Ich dachte erst an einen Durchfluss-Sensor und das Auswerten der Sensorpulse mit einem Mikrokontroller, aber irgendwie muss das ja auch nicht alles so kompliziert sein, wenn es auch viel einfacher geht:

k40laser-durchflussanzeige

Eine mechanische Durchflussanzeige tut es auch. Die Kühlflüssigkeit bewegt das Flügelrad beim Durchlauf durch das Gehäuse einfach mit. Das Gehäuse ist ein 3D-Druck aus ABS, die Frontscheibe ist aus Plexiglas. Eine kleine Sacklochbohrung auf der Innenseite der Scheibe hält eine „Achse“ aus einem Stück Filament. Die Scheibe ist mit einem spaltfüllenden Plexiglas-Spezialklebstoff von Evonik auf das Gehäuse geklebt.

Wer sich die Halter für den Wärmetauscher genau angesehen hat, dem sind vielleicht oben so kleine Befestigungslaschen aufgefallen. Diese dienen zum Anbringen einer Frontplatte wo der Durchflussanzeiger und das Thermometer für die Kühlmitteltemperatur schön im Sichtbereich angebracht werden sollen.

k40laser-kuehlkontrolle

So sieht das doch ganz ordentlich aus. Wer wohl die Löcher zum Anschrauben der grauen Platte falsch gemessen hat? 🙂

Workflow: von Freecad zum Lasercutter (bitmap) mit LaserDRW

Für Schnitte und Gravuren mit dem Laser muss natürlich irgendwie die zu schneidende Kontur vom CAD auf den Laser.

Eine Anwendung bei mir ist: Ich habe ein 3D-Modell von einem Teil in Freecad, und möchte ein Teil davon (z.B. Frontscheibe) mit dem Laser aus Plexiglas schneiden. Durch die Kombination mit dem 3D-Modell kann ich sehen, ob die Scheibe wirklich auf das darunterliegende Teil passt.

Ich verwende erstmal die mitgelieferte Software LaserDRW 2013.

Also wie funktionierts denn überhaupt erstmal:

1. auf freecad-toolbar part wechseln
2. Schnitt durch Bauteil erzeugen: Menü Formteil -> Schnitte (oder Symbol in der Toolbar)
3. erzeugten Schnitt links in der Modelliste auswählen
4. Exportieren als „Flattened SVG“
5. Svg in Gimp importieren -> Auflösung auf 300dpi erhöhen -> ok
6. neuen Layer anlegen, Hintergrundfarbe weiß
7. den alten Layer mit der Schnittzeichnung über den weißen Layer legen, so dass die Linien zu sehen sind
8. Menü Bild -> Modus -> Indiziert -> S/W 1bit (2 Farben)
9. Füllwerkzeug (Farbtopf) nehmen und das objekt welches ausgeschnitten werden soll schwarz ausfüllen. Die löcher bleiben weiß.
10. als PNG exportieren.
11. mit Alt+Enter die Bildeigenschaften anzeigen: Maße in mm sind wichtig.
12. Im Laserdrw rechts am Rand die Arbeitsfläche genau auf die Maße von der Graphik einstellen
13. Die PNG Graphik im laserdraw öffnen
14. Lasern (gravur oder schneiden auswählen, Leistung, Schnittgeschwindigkeit, Durchgänge einstellen.)

„China“-Lasergravierer (3)

Weiter zum Laser: Was mir noch aufgefallen ist.

Das Lasergehäuse lässt ein paar Sicherheitsmaßnahmen vermissen.
Die Klappe vom Elektronikgehäuse hat keine Massebrücke vom festen Gehäuseteil auf den Beweglichen. Das Gleiche gilt für die Klappe über der Laserröhre.

k40 Massebrücke

Neben dem Massepunkt am Gehäuse neben der Kaltgerätebuchse findet man an der Klappe des Elektronikgehäuses angeschweißte Stehbolzen die die Frontplatte halten. Hier besteht eine ordentliche elektrische Verbindung zur Klappe.
An der rückseitigen Klappe über der Laserröhre muss man sich mit einer Schraube und dem Abkratzen der Farbe behelfen.

k40 Massebrücke

(Ich habe das ganz einfache Modell mit Schalter, Taster, Poti und Zeigerinstrument für den Strom)
Der mechanische Tast-Schalter für die Laserfreigabe gefällt mir nicht, da nur schwer zu sehen ist ob der Laser jetzt ein- oder ausgeschaltet ist. Da muss eine Anzeige hin.

k40 LaserLED

Neben dem Poti habe ich eine superhelle orangefarbene LED eingebaut. Am Poti Anfang/Ende Anschluss bekommt man 5V vom Lasernetzteil, über dem Schalter liegen ~6-7V wenn Laser aus ist, und <0,5V wenn laser an ist. Diese Spannung ist aber nicht belastbar und wird mit zwei Transistoren (N-Mosfet und PNP Transistor) zum Schalten der LED verwendet.

Das Gehäuse hat auf der Unterseite ein großes Luftloch, was sich genau unterhalb vom Gravierhalter befindet, wodurch der (zwar nicht mehr fokussierte) Strahl nach unten das Gehäuse verlassen kann und den Unterbau ankokelt. Das muss abgedeckt werden.

k40 Loch

Warum da überhaupt ein Loch ist? Nun, wenn man viel Luft aus einem Gehäuse absaugen möchte, muss ja irgendwoher „Ersatzluft“ kommen um die abgesaugte zu ersetzen.

Ein Reststück Stahlblech aus einem alten Computergehäuse ergibt mit zwei klecksen Karosseriekleber eine Abdeckung für das Loch. Das blech hat ca. 1cm Luft zum Bodenblech und ist auf 3 Seiten offen. So kommt zumindest noch etwas Luft hinein, ohne das der Laserstrahl raus kann.

k40 Lochabdeckung

Um Anbrennen von zu lasernden Materialien (vor allem bei Wellpappe und Papieren) zu verhindern und das Erhitzen von Aluminiumblech beim Laserbeschriften einzuschränken, empfiehlt sich eine Luftdüse die einen kräftigen Luftstrahl auf das Werkstück bläst. Ein gern mitgenommener Nebeneffekt ist, das die Laserlinse so weit weniger verschmutzt weil die nachgeführte Luft den Qualm vom Lasern von der Linse wegbläst.

k40 airassist

Ein 3D-Druckteil sorgt für die entsprechende Düse.
Die Luft wird von einem Schwingkolbenkompressor bereitgestellt.
Ich habe den Osaga LK-60 (auch: Hailea ACO-318) gekauft, er liefert 1L Luft pro Sekunde.

Weiterhin ist mir aufgefallen, das der Hochspannungsanschluss der Laserröhre etwas prasselt. Also mal den Silikonverguss abgeprokelt und daruntergeschaut.

k40 hochspannung

Aus der Glasröhre guckt ein kleines Stück Metall heraus, welches nicht lötbar ist.
Darum ist die Litze vom Hochspannungskabel herumgewickelt, ein Stück Silikonschlauch draufgesteckt und alles vergossen.
Eine kurze Internetrecherche zeigt, das man das nicht viel anders machen kann da Klemmen mit scharfen Kanten Koronaentladungen und andere hässliche Dinge herbeiführen.
Also habe ich den Kontakt etwas blank gemacht und die Verbindung wieder hergestellt und neu isoliert. Funktioniert erstmal wieder, das Prasseln ist auch verschwunden.

„China“-Lasergravierer (2)

Weiter gehts mit dem Lasercutter.

Nach dem Auspacken habe ich folgendes unternommen:
Durchmessen des Schutzleiteranschlusses zum Metallgehäuse, denn das Gerät funktioniert mit Hochspannung. (war ok <1 Ohm)
Kontrolle aller elektrischer Anschlüsse am Netzteil (Schraubklemmen festdrehen)
Wasserpumpe ausprobieren (läuft)
Lüfter ausprobieren (läuft).

Für Wasserpumpe und Lüfter sind amerikanische Stecker und Steckdosen verwendet worden, das entspricht so nicht der CE norm, funktioniert aber. Gegenüber unseren Anschlüssen ist der Berührungsschutz verringert weil die blechkontakte der Stecker an der Steckergehäuseseite nicht diese 5mm isolierung haben, wie es an den moderneren Schuko/Eurosteckern üblich sind, und man mangels eingesenkten Steckdosen auch leichter mit dem Finger heranreichen kann. Auf der Rückseite vom Gerät und außer Reichweite bei normaler Gerätebedienung kann man das so hinnehmen.

Die Wasserpumpe ist nichts besonderes und soweit in Ordnung, es werden wechselnde Fabrikate mitgeliefert (also selber prüfen).

Nun zum Lüfter: Der Klemmkasten vom Lüftermotor gehört überarbeitet.
klemmkasten
Die Leitungen sind nur zusammengerödelt und mit Glasgewebeschlauch isoliert.
Da könnte man wago 221-klemmen nachrüsten, oder allermindestens mal einen Lötpunkt drauf machen. Zugentlastung ist am Kabel dran, ansonsten also soweit ok.

Das Thema Lüfter ist an der Stelle aber noch nicht beendet, da hier verschiedene ähnliche Modelle mitgeliefert werden. Der Unterschied ist, ob das Lüftergehäuse flach ist, oder aus einem 2-3cm Kasten besteht. Ich habe das flache Modell bekommen, was leider nicht so gut ist. Denn der Luftauslass aus dem Lasergehäuse hat nur wenig Überdeckung mit dem Lufteinlass vom Lüfter, und es ist gar kein Platz damit die Luft so richtig von einem Loch zum anderen kommt.
Zudem ist die Befestigung sehr lose, was dafür sorgt das der Lüfter von sonstwoher Luft ansaugt, statt aus dem Laser.

luefterrahmen

Das Problem habe ich mit einem Rahmen aus speziell dafür angefertigten Profilen aus dem 3D-Drucker gelöst. Dabei wird die Befestigung verbessert, die Luftspalte auf ein erträgliches Maß verringert und außerdem noch Platz geschaffen damit die Luft zur Ansaugöffnung des Lüfters gelangen kann.
luefterrahmen
Oben kommt dann noch ein entsprechendes Abdeckprofil drauf. Das fehlt auf dem Foto noch, aber so kann man besser sehen das da jetzt „Luft“ ist für die Luftströmung. Der Lüfter wird einfach in die Kunststoffprofilschienen von oben eingeschoben.

Für den Luftschlauch (Öffnung zu weit) habe ich einen dünnen Zwischenring hergestellt, es geht auch einfach mit Gewebeklebeband. Zum ersten Funktionstest also den Schlauch aus dem Fenster und los? Nein, es fehlt ja noch das Wasser.

Die Glaslaserröhren sind wassergekühlt. Also die Wasserpumpe angeschlaucht, in einen Eimer gelegt, Wasser rein und los.

Dabei kommen natürlich Fragen auf:
Wie warm darf das Kühlmittel werden?
Wieviel Wärme muss abgeführt werden?
Welche Kühlflüssigkeit..?

Eine Internetrecherche brachte verschiedene Angaben zu Tage.
Zunächst: Blankes Wasser führt zur Bildung eines Biofilms in den Schläuchen und ein offener Behälter zieht alles mögliche an. Das ist nicht so gut. Das mindeste ist Destilliertes Wasser, auf meiner Pumpe bildete sich nach 2-3 Tagen aber trotzdem ein schmieriger Film. Deshalb ein wenig Kühlerfrostschutzkonzentrat fürs Auto ins Wasser geben, damit da nichts wächst was den Kühlkreislauf beeinträchtigen kann.

Wie warm: Zimmertemperatur, und möglichst nicht mehr. Man hält sich bedeckt wieviel noch zu tolerieren ist. <30grad wird wohl noch in Ordnung gehen.

Wieviel Wärme?
Der Wirkungsgrad von CO2 Lasern beträgt ca. 10%. Also wenn da 40W herauskommen, dann würden da 400W-40W, also 360W wärme mit dem Wasser abgeführt werden müssen. Realistisch sind die kleinen Laserrohren in den 40W lasern bei der Leistung bereits überlastet (auch wenn ein echtes 40W lasernetzteil darin ist) und würden bei diesem betrieb sehr schnell altern. Man möchte sich also aufgrund der Lebensdauer der Röhre auf ~15mA Strom beschränken, das Netzteil brächte 25mA maximal, die Betriebsspannung ist ca 20kV.

Also ganz grob kommt da 0.015A*20kV = 300W leistung in die Laserröhre, und davon müssen 270W mit der Kühlflüssigkeit abgeführt werden.
Hat man also einen Wasserbehälter mit 5 Liter Wasser (4,1kws*5L*8 grad) kann man bei 22 grad Zimmertemperatur ca. 600 sekunden (=10 minten) lang die 270W Abwärme in das Kühlwasser abführen bis es sich auf 30 grad erwärmt hat. Dabei wird die Wärmeabgabe an die Umgebung über Schläuche und Reservoir einmal außer acht gelassen.
Jetzt kann man also seine eigenen Einsatzszenarien anlegen und grob mit 5L pro 10 Minuten als Faustformel die Größe der Wärmesenke dimensionieren.
Es geht natürlich noch anders, aber dazu später mehr.

Die „teuren“ Markengeräte verwenden übrigens Röhren aus Metall mit Kühlrippen, die ihre Wärme an die Luft abgeben können.

Was passiert wenn der Kühlkreislauf versagt: Die Enden der Laserröhre erhitzen sich soweit, das sich die Klebestellen der justierten Laserspiegel erweichen und die Spiegel sich verstellen. Das kann in gewissem maße reversibel sein so lange es nur die Wärmeausdehnung des Klebers ist (falls man das schnell genug bemerkt), wird es zu heiß ist die Laserröhre defekt und muss ersetzt werden.

Instandsetzung Druckschalter

Ich habe zwei defekte Druckschalter in die Hände bekommen, deren Hauptproblem mehr oder minder „nur“ war, das die luft nicht mehr in die Druckkammer kam, da der Anschlusstutzen komplett zugerostet war.
Die Druckschalter sind für geringen Druck (3bar) und unterscheiden sich nur durch die Auslegung der Spannfeder von denen für höhere Drücke.

Druckschalter defekt

Also erstmal versucht die Dinger auseinanderzuschrauben.

Druckschalter defekt

Hier sieht man schon so etwa das Problem.

Der Rost aus dem Rohranschluss ließ sich nur durch ausbohren entfernen.

Druckschalter defekt

Im Säurebad (Zitronensäure) wird der Rost Schicht für Schicht entfernt. Auch die Gummimembran muss in die Säure, da der Rost sich anders gar nicht mehr davon entfernen ließ.

Druckschalter defekt

Nach dem Entrosten zeigt sich eine zerklüftete Oberfläche. Die Gummimembran wurde wieder richtig sauber.

Druckschalter defekt

Damit das noch ein wenig hält, wird das entrostete Teil mit Rostschutzfarbe versiegelt.