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China Panelmeter Strommessung

Noch vor wenigen Jahren kostete ein einfaches unbeleuchtetes LCD-Panelmeter mit Spannungsmessung +/-199mV mehr als 10 Euro.
Das hat sich glücklicherweise geändert, da man dank der Globalisierung nun auch als Endkunde direkt aus China solche Module bestellen kann.

Eine Sorte Panelmeter ist besonders interessant, da diese neben der Spannungsmessung zusätzlich gleich noch Strom messen kann. Die neuen Panelmeter brauchen auch keine galvanisch getrennte Stromversorgung mehr, was ebenfalls ein großer Vorteil ist.

china Panelmeter

Bei manchen Angeboten liest man von Ungenauigkeiten bei der Messung von kleinen Strömen, was dazu führte das die angelandeten Module erstmal (was man bei aller China-Elektronik sowiso tuen sollte) auf dem „Meßplatz“ geprüft wurden.
Aufgrund eines Versehens habe ich die Module doppelt bei verschiedenen Händlern bestellt, und ein paar Wochen später erstaunt zwei unterschiedliche Baugruppen in den Händen gehalten, die auf den ersten Blick identisch aussahen. Doch die Anordnung der Stecker war verschieden, und wie sich zeigen sollte ist das nicht der einzige Unterschied gebleiben. Weiterlesen

Filamentextruder: Elektronik Teil2

Im ersten Teil habe ich die kleinen gedruckten Elektronik-halter vorgestellt, nun muss das natürlich alles noch zusammengekabelt werden und in ordentliche Form gebracht.

Im hinblick auf ein paar Erweiterungen habe ich die Seiten des doppelten Bodens noch nicht geschlossen, so dass ich jederzeit noch ein paar Module ansetzen kann. Die Leitungen zum oberen Teil laufen alle über Stecker, so dass man die Platte mit dem Extruder leicht von der Elektronik abnehmen kann.

Filex Elektronik

Durch den doppelten Boden hat sich auch die Stabilität verbessert und die Platte mit dem Extruder verwindet sich nicht mehr so stark.

Ein paar freie Löcher sieht man noch, ist zum Einbau von Anschlüssen für zukünftiges Zubehör gedacht, da das Netzteil ja noch einige Kapazitäten über hat.

Filamentextruder: Elektronik

Hier gehts weiter mit dem vorgestellten Filamentextruder.
Der ganze Drahtverhau braucht ein wenig Ordnung, es soll sich auch nachher ein Bedienfeld ergeben.

Dazu bekommt der Apparat einen doppelten Boden.
Beim zuschneiden der Holzteile für den Unterschrank in der Küche blieb ein passendes Stück übrig.

Aus dem mit dem Filamentextruder hergestellten Recyclingmaterial werden gleich die benötigten Teile für den Extruder gedruckt.

Los gehts mit 4 Stützen, und weiter mit 4 Baugruppenträgern, die gleichzeitig die Frontplatten der jeweiligen Baugruppe mit den Bedienelementen haben.

So soll es später leichter sein, Baugruppen zu ändern oder zu ersetzen.
Der Kasten wird 70mm hoch sein, deshalb steht das Maß für die Bedienfelder schon mal fest. Ein 24V Netzteil ist bereits beschafft und wartet auf seinen Einsatz.

Da die Heizung später durch ein leistungsfähiges 230V-Heizband ersetzt wurde, muss dieses nur dem Antriebsmotor der Förderschnecke und etwas Kleinkram betreiben und ist nun überdimensioniert.

Also los:

und von der anderen Seite:

Die Anordnung der verschiedenen Teile ergibt sich dann.

Schon mal alles zusammengestellt:

Nun fehlt noch etwas Kleinkram, ein weiteres Teil mit zusätzlichen Schaltern, Halter für Abdeckstreifen der ungenutzten Fläche, und natürlich der Kabelbaum nebst Steckverbindung nach oben zum Extruder.
Doch damit gehts ein anderes Mal weiter.

Arduino Mega und die Hitze

Zur Zeit ist es sehr warm hier.
Und diese hohen Umgebungstemperaturen verschlechtern natürlich auch die Wärmeabfuhr aus unseren elektrischen und elektronischen Geräten. Davon bleibt auch der 3D Drucker nicht verschont.

Als Elektronik für meinen selbstgebauten Drucker habe ich auf RAMPS 1.4 gesetzt. Dabei kommt eine fertige Mikrocontrollerplatine mit einem ATMEGA 2560 zum Einsatz, die im Arduino-Projekt als offene Hardware entwickelt wurde. Es ist also alles nötige „drumherum“ fertig auf einer Leiterplatte, so daß man sich ganz auf die Projektbezogene Elektronik konzentrieren kann, wenn man ein Embedded-Projekt umsetzen möchte.
Über standartisierte Steckkontakte kann dann die weitere Elektronik angeschlossen werden.
An der Stelle kommt dann RAMPS ins Spiel, eine Erweiterungsplatine die alles enthält um die elektrische Peripherie eines 3D Druckers anzuschließen. Auf der RAMPS Platine befinden sich die Leistungsschalter für die Heizungen vom Druckbett und Heizdüse, und auch weitere Sockel für Motortreiber. Außerdem Anschlüsse für die Temperaturfühler und Endschalter.
Auch kann man ein Display anschließen. Und hier wird es interessant.

Die Arduino-Platine besitzt einen Linearregler um die 5V Spannung für die Elektronik zu erzeugen, und der setzt die Spannungsdifferenz zu den üblichen 12V in Wärme um. (Bei mir von einem Schaltregler aus der höhren Spannung von Heizbett und Motoren von ca. 30V erzeugt)
Da die Arduino-Leiterplatte mit SMD-Bauteilen bestückt ist, hat der Regler also nur die Kupferbahnen der Leiterplatte selbst zur verfügung, um seine Wärme loszuwerden. Das funktionierte ganz gut, so lange die Temperaturen angenehm waren.
Jetzt sitzt der da natürlich ziemlich eingeklemmt. Die RAMPS Erweiterung selbst wird ziemlich warm durch die Leistungstransistoren, und die Motortreiber heizen von oben und natürlich auch per Wärmeleitung über die Pfostenstecker zusätzlich ein. Dazu habe ich ein LC-Display angeschlossen welches für die Beleuchtung noch zusätzlich den Strombedarf auf der 5V Schiene erhöht.
Das war dann alles zu viel, der Spannungsregler erreichte seine Maximaltemperatur und der integrierte Übertemperaturschutz reduzierte den bereitgestellten Strom. Daher sank die Spannung. Sichtbar wurde das an der LCD Beleuchtung. Und natürlich stimmen dann auch die eingelesenen Werte der Temperaturfuhler nicht mehr.

Daher musste nun die Situation verbessert werden.
Bisher war nur ein kleiner 24V Lüfter mit 12V versorgt (wegen dem Lärm, da der immer mitläuft) auf der Rückseite mit einer Papierklammer „Foldback Clip“ so hingetüddelt. Das ist natürlich nicht so optimal, weil in dem Leiterplattenstapel die unterste Platine mit dem Spannungsregler so fast gar nichts davon hat.

Das sah so aus:
kleiner 24V Lüfter kühlt RAMPS Elektronik

Nun muss das also besser werden:
Dazu habe ich zwei Dinge verändert. Die auftretende Abwärme beim linearen Spannungsregler ist direkt abhängig von der zu überwindenden Spannungsdifferenz. Also ist es günstig, diese zu reduzieren. Das könnte man mit einem Widerstand tuen, der aber jedes mal geändert werden muss, wenn man etwas umbaut und der Strombedarf auf der 5V Schiene sich ändert. Zu wenig Spannung vor dem Regler ist auch schlecht, weil diese Regler je nach Typ etwa 2V höhere Spannung am Eingang brauchen, um die Ausgangsspannung ordentlich einzuhalten.
Besser gehts mit Halbleiterdioden. In Durchlassrichtung hat man über jeder Silizium-Diode etwa 0,7V Spannungsabfall. Ein paar davon in Reihe reduziert die Spannung ein Stück, und nimmt damit ein Teil der entstehenden Wärme vom Spannungsregler und verschiebt sie dafür in die Dioden. Die Dioden halten höhere Temperaturen aus und brauchen keine speziellen Maßnahmem zur Kühlung.
Also 4 Dioden zusammengelötet und in die Zuleitung zum Arduino Mega eingeschliffen. So werden aus 12V dann 9V, und der Linearregler hat statt 7V nur noch 4V zu verbraten. So wird seine Verlustleistung fast halbiert.

Da ich damit keinen Schönheitspreis gewinnen muss, hab ich das einfach mal so hingetüddelt.
Dioden am Prusa I3

Und nun zur zweiten Maßnahme:
Die Verbesserung der Luftkühlung.
Um den Luftstrom besser an der Elektronik zu halten, habe ich eine Plexiglasscheibe zugeschnitten und über die Elektronik geschraubt. Zusätzlich gibts einen leisen 12V Lüfter mit 60×60 mm, der einen deutlich höheren Luftstrom erzeugt als der kleine Lüfter vorher. Der wird nun auch noch mit einem kleinen gedruckten Haltewinkel so montiert, das er auch die untere Leiterplatte im Stapel mit anbläst.

Mini-Luefterhalter
Der Drucker fertigt also seine eigenen Teile zur Verbesserung der Konstruktion. 🙂

Fertig zusammengeschraubt sieht das dann so aus:

Mini-Luefterhalter

Die Instabilitäten der 5V Spannungsversorgung sind damit hachhaltig beseitigt.

..Deckel auf..

…es sollte noch schnell fertig zusammengesetzt werden. Es geht um einen Verstärker, Trafo 2x28V und Gleichrichtung. Eine Aussteueranzeige und der Lüfter für die Kühlung benötigen jedoch 12V. Der eingebaute Klangregler hat einen diskret aufgebauten  Spannungsregler mit Kleintransistoren und Z-Dioden, der ca. 20mA zur Verfügung stellen kann. Also noch fix einen gewöhnlichen 12V Längsregler an den vorhandenen Gleichrichter geschraubt und schon hat man ein gelöstes Problem.

Zugegeben, die Idee war nicht schlecht. Die aufgedruckte Spannung auf dem Trafo (28V) erschien in dem Moment auch nicht kritisch.

Kurzum: Der Spannungsregler sah das anders und machte „den Deckel auf“.

Der machte gleich den Decke auf!

Eine Messung der Leerlaufspannung über den Glättungselkos und ein Blick ins Datenblatt verrieten dann die Ursache. Überspannung am Eingang. Nur 18,20 und 24V Regler halten 40V= aus, die 12V Regler haben 35V als „absolute maximum rating“ im Datenblatt stehen. Ich hatte „40“ noch so im hinterkopf.

Dumm gelaufen. Ein Beinchen nebst Gehäuse gingen dem Bauteil verloren. Weils schnell gehen musste und der Lüfter entscheidend ist, gabs eine russische Lösung des Problems: Die Restlichen zwei Beinchen des Bauteils wurden zu Lötstützpunkten umfunktioniert und ein dicker „beton-“ Lastwiderstand sitzt nun in Verbindung mit ELko und Z-Diode vor dem Lüfter.