Lüfter-Überwachung
geschrieben von Skimmy
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Lüfter-Überwachung 02. December 2016 13:55 |
Nachdem mir im Laufe meiner Drucker-Historie schon 2 mal ein Hotend-Lüfter ausgefallen ist und mir dadurch schon 2 mal der gedruckte Halter fast weggeschmolzen ist, habe ich mir gedacht, ich tu mal was dagegen. Eine Frage in die Runde bei G+ ergab, dass ich nicht alleine bin 
Herausgekommen ist eine Platine von 4x4cm bestückt mit normalen "DIY"-freundlichen Bauteilen, gesteuert von einem atTiny85, die ein Warnsignal ausgeben kann.
Und wenn man bei OSH-Park bestellt, dann bekommt man immer 3 Stück
Ich muss jetzt nur noch ein wenig die Qell-Dateien aufräumen und den Code "säubern", dann gibts alles wie immer als open-source.
Mit der Miniatur-Schaltung ist es sehr einfach möglich, einen Lüfter auf Funktion (Drehung) zu überwachen. Dabei wird kontrolliert, ob der Lüfter dreht, wenn er angesteuert wird. Die Spannung des Lüfters kann dabei 5V-48V betragen.
Besonders bei sogenannten Vollmetall-Hotends ist es wichtig, dass der Lüfter das sogenannte "Coldend", den Kühlkörper, permanent kühlt. Sollte der Lüfter aufgrund eines Defekts oder z.B. Materialermüdung ausfallen, würde der Kühlkörper ebenfalls die Temperatur des Heizblocks annehmen und damit dann andere Teile des Druckers beschädigen.
Die Schaltung überwacht dazu, ob der angeschlossene Lüfter sich dreht wenn er eingeschaltet ist. Im Fehlerfall wird ein akustisches Signal (Piepton), ein optisches Signal (LED blitzt auf) und einen Signalpegel (5V) ausgegeben. Diese Signale können je nach Bedarf benutzt werden, um sich den Fehler melden zu lassen. Mit der Ausgabe eines Signalpegels ist ein angeschlossenes Controllerboard mit der Drucker-Firmware in der Regel in der Lage, zusätzlich entsprechend zu reagieren und Maßnahmen zur Schadensabwendung einzuleiten.
Normalzustand: Eine pulsierende LED (heartbeat) signalisiert, dass die Schaltung bereit ist, einen Lüfter zu überwachen oder derzeitig überwacht und der Lüfter korrekt funktioniert.
Fehlerfall: Wenn ein Lüfter angesteuert wird, sich aber nicht dreht, wird sofort ein akustisches Signal ausgegeben und die LED blitzt wiederholt auf. Zusätzlich liegt dann am Signal-Pin 5V an. Das akustische Signal kann mithilfe eines Jumpers manuell deaktiviert werden. Sobald der Lüfter sich wieder dreht oder nicht mehr angesteuert wird, geht die Schaltung wieder in den Normalzustand über.
Der Signal-Pin kann dazu benutzt werden, das Fehlersignal an das Controllerboard und die Firmware weiter zu geben. Diese kann dann entsprechend reagieren und je nach Konfiguration z.B. den Druck pausieren oder abbrechen.
Weitere Eigenschaften:
- gegen Verpolung gesicherte Eingänge
- Lüfterspannung von 5-48V DC werden unterstützt
- Versorgungsspannung der Schaltung von 5V DC (bei 3,3V-ARM-Boards ist die Versorgung z.B. über die 5V Servo-Pins möglich)
- Anpassen der Firmware, sowie des Ton-, Licht- oder Datensignals sehr einfach durch ändern der Firmware möglich (Arduino IDE + atTiny85)
- Schaltung, Dokumentation und Firmware ist open-source (CC BY-NC-SA) (Daten werden baldmöglichst veröffentlicht)
Der 3D-Druck ist tot, lang lebe der 3D-Druck!
Schreibt mich nicht mehr an, ich hab das drucken an den Nagel gehängt.
Herausgekommen ist eine Platine von 4x4cm bestückt mit normalen "DIY"-freundlichen Bauteilen, gesteuert von einem atTiny85, die ein Warnsignal ausgeben kann.
Und wenn man bei OSH-Park bestellt, dann bekommt man immer 3 Stück
Ich muss jetzt nur noch ein wenig die Qell-Dateien aufräumen und den Code "säubern", dann gibts alles wie immer als open-source.
Mit der Miniatur-Schaltung ist es sehr einfach möglich, einen Lüfter auf Funktion (Drehung) zu überwachen. Dabei wird kontrolliert, ob der Lüfter dreht, wenn er angesteuert wird. Die Spannung des Lüfters kann dabei 5V-48V betragen.
Besonders bei sogenannten Vollmetall-Hotends ist es wichtig, dass der Lüfter das sogenannte "Coldend", den Kühlkörper, permanent kühlt. Sollte der Lüfter aufgrund eines Defekts oder z.B. Materialermüdung ausfallen, würde der Kühlkörper ebenfalls die Temperatur des Heizblocks annehmen und damit dann andere Teile des Druckers beschädigen.
Die Schaltung überwacht dazu, ob der angeschlossene Lüfter sich dreht wenn er eingeschaltet ist. Im Fehlerfall wird ein akustisches Signal (Piepton), ein optisches Signal (LED blitzt auf) und einen Signalpegel (5V) ausgegeben. Diese Signale können je nach Bedarf benutzt werden, um sich den Fehler melden zu lassen. Mit der Ausgabe eines Signalpegels ist ein angeschlossenes Controllerboard mit der Drucker-Firmware in der Regel in der Lage, zusätzlich entsprechend zu reagieren und Maßnahmen zur Schadensabwendung einzuleiten.
Normalzustand: Eine pulsierende LED (heartbeat) signalisiert, dass die Schaltung bereit ist, einen Lüfter zu überwachen oder derzeitig überwacht und der Lüfter korrekt funktioniert.
Fehlerfall: Wenn ein Lüfter angesteuert wird, sich aber nicht dreht, wird sofort ein akustisches Signal ausgegeben und die LED blitzt wiederholt auf. Zusätzlich liegt dann am Signal-Pin 5V an. Das akustische Signal kann mithilfe eines Jumpers manuell deaktiviert werden. Sobald der Lüfter sich wieder dreht oder nicht mehr angesteuert wird, geht die Schaltung wieder in den Normalzustand über.
Der Signal-Pin kann dazu benutzt werden, das Fehlersignal an das Controllerboard und die Firmware weiter zu geben. Diese kann dann entsprechend reagieren und je nach Konfiguration z.B. den Druck pausieren oder abbrechen.
Weitere Eigenschaften:
- gegen Verpolung gesicherte Eingänge
- Lüfterspannung von 5-48V DC werden unterstützt
- Versorgungsspannung der Schaltung von 5V DC (bei 3,3V-ARM-Boards ist die Versorgung z.B. über die 5V Servo-Pins möglich)
- Anpassen der Firmware, sowie des Ton-, Licht- oder Datensignals sehr einfach durch ändern der Firmware möglich (Arduino IDE + atTiny85)
- Schaltung, Dokumentation und Firmware ist open-source (CC BY-NC-SA) (Daten werden baldmöglichst veröffentlicht)
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Schreibt mich nicht mehr an, ich hab das drucken an den Nagel gehängt.
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Re: Lüfter-Überwachung 03. December 2016 06:11 |
Kleine Anekdote zu der Schaltung: 
Es war z.B. gar nicht so trivial wie im ersten Moment vermutet, festzustellen, ob der Lüfter angesteuert wird oder nicht. Wird er über einen mosFET angesteuert, liegt permanent Spannung an und nur die GND-Leitung wird geschaltet. Wird er aber z.B. über ein Relais angesteuert, so wird doch meist die + Leitung geschaltet und GND liegt permanent an.
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Es war z.B. gar nicht so trivial wie im ersten Moment vermutet, festzustellen, ob der Lüfter angesteuert wird oder nicht. Wird er über einen mosFET angesteuert, liegt permanent Spannung an und nur die GND-Leitung wird geschaltet. Wird er aber z.B. über ein Relais angesteuert, so wird doch meist die + Leitung geschaltet und GND liegt permanent an.
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Re: Lüfter-Überwachung 04. December 2016 09:17 |
Nette Platine, danke dafür. 
@Wurstnase: Ich sehe das genau so wie Skimmy. Lt. OSI-Definition ist dies keine Open Source, aber das ist lediglich eine Interpretationen des Begriffes und keine "Wortmarke". Skimmy hat doch nie behauptet, daß er es unter eine OSI-Lizenz veröffentlicht, sondern ganz klar geschrieben, daß es sich hierbei um die "CC BY-NC-SA" Interpretation handelt und damit sind alle weiteren Diskussionen off topic. Ob man jetzt "Open Source", "Open Source Hardware", "Freie Software", "Freie Inhalte", "Offene Quellen", "Open Content" oder wie auch immer zu dem Baby sagt ist doch Wortklauberei.
--
Microsoft MVP in den Kategorien DirectX/XNA * Visual C++ * Visual Studio and Development Technologies seit 2011
Andere Projekte: FSR Board (ABL-Sensor-Platine inkl. Firmware) * ThirtyTwo (32Bit RepRap-Firmware)
@Wurstnase: Ich sehe das genau so wie Skimmy. Lt. OSI-Definition ist dies keine Open Source, aber das ist lediglich eine Interpretationen des Begriffes und keine "Wortmarke". Skimmy hat doch nie behauptet, daß er es unter eine OSI-Lizenz veröffentlicht, sondern ganz klar geschrieben, daß es sich hierbei um die "CC BY-NC-SA" Interpretation handelt und damit sind alle weiteren Diskussionen off topic. Ob man jetzt "Open Source", "Open Source Hardware", "Freie Software", "Freie Inhalte", "Offene Quellen", "Open Content" oder wie auch immer zu dem Baby sagt ist doch Wortklauberei.
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- Mein Erster (RAMPS 1.4, Selbstbau WolfStrap-Derivat mit Linearführungen, Wade Extruder und E3D lite6 Hotend)
- Cub44 (Selbstbau Dual Wire Gantry Derivat mit Zahnriemen und Linearschienen, RADDS 1.5 und DUE, Custom Hotend - E3D like, Compact Bowden Extruder)
- HexMax (sechseckiger Delta (eigenes Design) mit Druckraum 300mm Durchmesser und >=400mm Höhe, RADDS 1.5, 24V, Custom Hotend, Compact Bowden Extruder)
- P3Steel Toolson MK2 - Keine Zeit zum selbst planen ;-)
Andere Projekte: FSR Board (ABL-Sensor-Platine inkl. Firmware) * ThirtyTwo (32Bit RepRap-Firmware)
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Re: Lüfter-Überwachung 04. December 2016 17:22 |
Du Skimmy, das ganze ist nichts gegen Dich oder Dein Projekt.
Es ist nur leider so, dass allgemein, nicht nur hier, diese Begrifflichkeiten immer wieder durcheinander geworfen werden.
Es ist mir nicht ganz egal, könnte ich nach dieser Diskussion ja auch nicht anders behaupten, dass sowas nicht OpenSource genannt wird.
Ich kann auch andere Verstehen, die das anders sehen, wenn diese sich mit der ganzen Thematik nicht auseinander gesetzt haben. Klingt ja auch alles gleich.
Von mir bekommst du hierfür einen
Es ist nur leider so, dass allgemein, nicht nur hier, diese Begrifflichkeiten immer wieder durcheinander geworfen werden.
Es ist mir nicht ganz egal, könnte ich nach dieser Diskussion ja auch nicht anders behaupten, dass sowas nicht OpenSource genannt wird.
Ich kann auch andere Verstehen, die das anders sehen, wenn diese sich mit der ganzen Thematik nicht auseinander gesetzt haben. Klingt ja auch alles gleich.
Von mir bekommst du hierfür einen
Quote
Skimmy
"quelloffen"
| Triffid Hunter's Calibration Guide | --> X <-- Drill for new Monitor | Most important Gcode. |
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Re: Lüfter-Überwachung 06. December 2016 16:51 |
Hey Skimmy,
was mich interessieren würde: Ist es tatsächlich aussagekräftig, einfach den Strom zu messen? Wenn ein Lüfter z.B. nicht mehr läuft, da er blockiert ist (durch was auch immer), dann sollte er doch den höchst möglich Strom ziehen, oder sehe ich das falsch? (Wie ein DC Motor der ja im blockierten Zustand den größten Stromverbrauch hat).
Wurstnase,
das ist _eine_Definition von open source, da gibt es nicht _die_ definition (es sei denn, es wird explizit über die OSD gesprochen, die hier nicht genannt wurde).
Generell: Mensch Leute, seid doch einfach mal froh darüber, dass Menschen die Ergebnisse harter Arbeit in ihrer freien Zeit teilen und alle Details zugänglich machen anstatt sich darüber zu beklagen, dass es nicht der eigenen Definition eines Wortes (oder mehrerer) entspricht!
EDIT: Hab das mal stark editiert um die Open Source Diskussion abzuschwächen und hoffentlich nicht mehr Öl ins Feuer zu gießen
1-mal bearbeitet. Zuletzt am 06.12.16 17:07.
was mich interessieren würde: Ist es tatsächlich aussagekräftig, einfach den Strom zu messen? Wenn ein Lüfter z.B. nicht mehr läuft, da er blockiert ist (durch was auch immer), dann sollte er doch den höchst möglich Strom ziehen, oder sehe ich das falsch? (Wie ein DC Motor der ja im blockierten Zustand den größten Stromverbrauch hat).
Wurstnase,
das ist _eine_Definition von open source, da gibt es nicht _die_ definition (es sei denn, es wird explizit über die OSD gesprochen, die hier nicht genannt wurde).
Generell: Mensch Leute, seid doch einfach mal froh darüber, dass Menschen die Ergebnisse harter Arbeit in ihrer freien Zeit teilen und alle Details zugänglich machen anstatt sich darüber zu beklagen, dass es nicht der eigenen Definition eines Wortes (oder mehrerer) entspricht!
EDIT: Hab das mal stark editiert um die Open Source Diskussion abzuschwächen und hoffentlich nicht mehr Öl ins Feuer zu gießen
1-mal bearbeitet. Zuletzt am 06.12.16 17:07.
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Re: Lüfter-Überwachung 07. December 2016 03:12 |
Ach, ich bin immer noch nicht dazu gekommen, hier ausführlich zu posten. 
Im Moment hab ich mehr um die Ohren, als Zeit zur Verfügung 
Also hier als vorab-Erklärung eine kurzversion:
Überwacht wird in der Schaltung der Tachoausgang. Also die richtige, physikalische Drehung des Rotors. Es wird dazu also auch ein Lüfter mit 3 Adern benötigt.
Ich habe mir auch andere Arten der Kontrolle überlegt und ausprobiert, spezieller Fokus lag am Anfang der Idee darauf, die Standardlüfter ohne Tacho überprüfen zu können. Diese Art habe ich aber schnell wieder verworfen, da sie einfach nicht sicher und günstig zu realisieren ist. Natürlich ist es relativ einfach, z.B. eine Lastabfrage zu gestalten, es gibt aber zu viele Betriebszustände (Beispiel PWM und PDM) und zu viele verschiedene Fehlerarten, die einen Lüfter zum Ausfall bringen, ohne dass man durch einen Lastwechsel einen Fehler bemerken würde. Beispiel: Lüfter wird angesteuert mit 25% PDM Pegel. Jetzt wird der Lüfter physikalisch blockiert. Die Last steigt dann etwas an, bei mir war das in dem 25% Fall etwa 60-70% der max. möglichen Last, je nachdem wie der Lüfter gerade stand. Woher soll die Schaltung nun wissen, ob der Lüfter steht oder doch einfach mit 70% angesteuert wird? Dazu müsste man nun wieder den Eingang zusätzlich überwachen und vergleichen, einen weiteren Interrupt und Potenzialfreiheit vorausgesetzt. Und was ist, wenn einfach nur die Lüfterelektronik durchbrennt, die Last aber zufällig gleich bleibt? Ihr seht, ganz so einfach wie man auf den ersten Blick meint, ist es leider nicht.
Eine fast fehlerfreie Kontrolle ist dagegen sehr einfach und kostengünstig mit dem Tachosignal möglich, der Lüfter muss sich drehen, damit das Signal am Tachokabel immer hin und her wechselt. Dieser "Wechsel" wird erfasst und mit dem Betriebszustand verglichen, im Fall der Abweichung wird die Meldung ausgegeben.
Ich habe außerdem auch schon weitergedacht, so sind die Kontakte jeweils auf genau die Pins des atTiny gelegt, die entsprechende Zusatzfunktion wie z.B. den interrupt besitzen. So ist gewährleistet, dass man später auch anspruchsvollere Firmware und Auswertung verwenden kann und sich nicht ärgert, dass softwaremäßig jetzt eine Funktion nicht umzusetzen ist, weil man das entsprechende Signal eigentlich an einem anderem Hardwarepin bräuchte. Was mich zu der derzeit noch nicht umgesetzten Funktion bringt, Die Kontrolle auf eine bestimmte Drehzahl. Das ist mit der Schaltung möglich und so auch schon vorgesehen, allerdings habe ich mich damit noch nicht befasst. Vielleicht schüttelt jemand mit besseren Programmierkenntnissen als ich sie habe, soetwas mal schnell in der Frühstückspause aus dem Ärmel
Und wenn nicht, dann hab ich was für lange Winterabende ;-)
Der 3D-Druck ist tot, lang lebe der 3D-Druck!
Schreibt mich nicht mehr an, ich hab das drucken an den Nagel gehängt.
Im Moment hab ich mehr um die Ohren, als Zeit zur Verfügung Also hier als vorab-Erklärung eine kurzversion:Überwacht wird in der Schaltung der Tachoausgang. Also die richtige, physikalische Drehung des Rotors. Es wird dazu also auch ein Lüfter mit 3 Adern benötigt.
Ich habe mir auch andere Arten der Kontrolle überlegt und ausprobiert, spezieller Fokus lag am Anfang der Idee darauf, die Standardlüfter ohne Tacho überprüfen zu können. Diese Art habe ich aber schnell wieder verworfen, da sie einfach nicht sicher und günstig zu realisieren ist. Natürlich ist es relativ einfach, z.B. eine Lastabfrage zu gestalten, es gibt aber zu viele Betriebszustände (Beispiel PWM und PDM) und zu viele verschiedene Fehlerarten, die einen Lüfter zum Ausfall bringen, ohne dass man durch einen Lastwechsel einen Fehler bemerken würde. Beispiel: Lüfter wird angesteuert mit 25% PDM Pegel. Jetzt wird der Lüfter physikalisch blockiert. Die Last steigt dann etwas an, bei mir war das in dem 25% Fall etwa 60-70% der max. möglichen Last, je nachdem wie der Lüfter gerade stand. Woher soll die Schaltung nun wissen, ob der Lüfter steht oder doch einfach mit 70% angesteuert wird? Dazu müsste man nun wieder den Eingang zusätzlich überwachen und vergleichen, einen weiteren Interrupt und Potenzialfreiheit vorausgesetzt. Und was ist, wenn einfach nur die Lüfterelektronik durchbrennt, die Last aber zufällig gleich bleibt? Ihr seht, ganz so einfach wie man auf den ersten Blick meint, ist es leider nicht.
Eine fast fehlerfreie Kontrolle ist dagegen sehr einfach und kostengünstig mit dem Tachosignal möglich, der Lüfter muss sich drehen, damit das Signal am Tachokabel immer hin und her wechselt. Dieser "Wechsel" wird erfasst und mit dem Betriebszustand verglichen, im Fall der Abweichung wird die Meldung ausgegeben.
Ich habe außerdem auch schon weitergedacht, so sind die Kontakte jeweils auf genau die Pins des atTiny gelegt, die entsprechende Zusatzfunktion wie z.B. den interrupt besitzen. So ist gewährleistet, dass man später auch anspruchsvollere Firmware und Auswertung verwenden kann und sich nicht ärgert, dass softwaremäßig jetzt eine Funktion nicht umzusetzen ist, weil man das entsprechende Signal eigentlich an einem anderem Hardwarepin bräuchte. Was mich zu der derzeit noch nicht umgesetzten Funktion bringt, Die Kontrolle auf eine bestimmte Drehzahl. Das ist mit der Schaltung möglich und so auch schon vorgesehen, allerdings habe ich mich damit noch nicht befasst. Vielleicht schüttelt jemand mit besseren Programmierkenntnissen als ich sie habe, soetwas mal schnell in der Frühstückspause aus dem Ärmel
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Schreibt mich nicht mehr an, ich hab das drucken an den Nagel gehängt.
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Re: Lüfter-Überwachung 15. December 2016 04:03 |
Korrekt. 1 Pin ist direkt und ohne weitere Schaltung herausgeführt. Eigentlicher Zweck ist die Ausgabe eines "Signals" an andere Boards. Vorzugsweise das Drucker-Board, das daraufhin z.B. den Druck pausiert und die Heizung ausschaltet. Oder Abbricht. Oder man geht damit auf ein Relais und trennt "hart" die Netzspannung. Oder oder oder Jeder wird da andere Prioritäten haben, daher kann man sich das frei aussuchen. Wenn man den Summer nicht braucht, kann man auch diesen Pin verwenden.
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Jeder wird da andere Prioritäten haben, daher kann man sich das frei aussuchen. Wenn man den Summer nicht braucht, kann man auch diesen Pin verwenden.Der 3D-Druck ist tot, lang lebe der 3D-Druck!
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Re: Lüfter-Überwachung 22. December 2016 12:47 |
Ja, klingt auch sehr sinnvoll
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Schreibt mich nicht mehr an, ich hab das drucken an den Nagel gehängt.
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Re: Lüfter-Überwachung 08. January 2017 16:21 |
Damit wirst du wohl recht haben. Jedoch wäre mit dem Arduino der Aufbau wahrscheinlich einfacher als mit der Lösung von Klaus. Von den Kosten her werden beide Varianten unbedeutend sein, die mit dem Arduino hat aber noch den Vorteil flexibler zu sein.Quote
calli
die meissten Control Boards haben noch Kapazität
Carsten
Bitte schlagt mich nicht wenn ich etwas falsches schreibe, mein Wissen über Elektronik ist leider wirklich sehr bescheiden.
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Re: Lüfter-Überwachung 08. January 2017 16:42 |
... ich verwende für einige "Extra-Tasks" die kleinen Nanite841 von Watterott aus der "Wattuino"-Reihe für 8,50€ das Stück - [www.watterott.com]
Wenn's noch mehr Pins braucht, dann auch mal den Wattuino für 10€ Einzelpreis
Viktor
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Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - [reprap.org] -- Deutsche Facebook-Gruppe - [www.facebook.com]
Call for the project "garbage-free seas" - [reprap.org]
Wenn's noch mehr Pins braucht, dann auch mal den Wattuino für 10€ Einzelpreis
Viktor
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Re: Lüfter-Überwachung 08. January 2017 17:03 |
Ich habe eher an so etwas gedacht. Skimmy scheint solche auch auf seinem FSR Board verbaut zu haben, und ich habe noch welche von einem anderen Projekt bei mir. Da waren sie auf der BOM enthalten, es funktioniert aber schon längere Zeit auch ohne 
Mit diesem Teil wäre es auch leicht zu verkabeln.
1-mal bearbeitet. Zuletzt am 08.01.17 17:06.
Mit diesem Teil wäre es auch leicht zu verkabeln.
1-mal bearbeitet. Zuletzt am 08.01.17 17:06.
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