Hotend-Lüfter

Aus K8200 Wiki
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Zweck

Das Hotend besteht, wie der englische Name ja sagt, aus einem heißen Teil und in der Zuführung einem kühlen Teil. Das Filament soll ja möglichst konzentriert in der Düse schmelzen und nicht schon im Zuführungskanal.

Beim K8200 besteht die Thermalbarriere aus einem Teflon-Körper, welcher sehr schlecht Hitze leitet und deswegen eigentlich nicht gekühlt werden muß. Es gibt Vermutungen, daß der Teflon-Körper mit aktiver Lüftung länger halten würde. Daher könnte hier auch ein Lüfter angebracht werden.

Andere Hotends, wie zum Beispiel der E3Dv6, benutzen einen Kühlbereich, der zwingend aktiv belüftet werden muß. Hierdurch wird der Einsatz so brüchiger Materialien wie Teflon umgangen. Doch dann ist ein Lüfter zwingend notwendig, um die "kalte" Seite der Thermalbarriere zu kühlen und sicherzustellen, daß sie kalt bleibt.

Dieser Hotend-Lüfter wird gerne an die Versorgungsspannung angeschlossen und läuft somit immer, sobald das Gerät eingeschaltet wird. Allerdings gibt es auch andere Wege. Der Lüfter kann aktiv gesteuert werden. Hierzu wird eine kleine Elektronik benötigt. Mit ein wenig Geschick, kann hierzu ein unbenutzter I/O-Pin am Prozessor benutzt werden. Der normale K8200-Controller bietet aber über den Erweiterungsport auch Zugriff auf einige I/O-Pins.

Auswahl des I/O-Pins

Am Erweiterungsport des K8200-Controller liegen einige I/O-Pins bereit. Allerdings werden die meisten davon benötigt, wenn ein LCD angeschlossen werden soll. In diesem Fall ist nur das Signal "SS" (PB0, Arduino Digital 53) verfügbar. Dieser Pin bietet allerdings keine PWM Funktion, es ist also nicht möglich, den Lüfter in der Leistung zu steuern. Da der Controller aber über die Arduino-Umgebung programmiert wird, ist hier volle Wahlfreiheit und Flexibilität gegeben.

Die Schaltung

Der Prozessor ist nicht in der Lage, den Lüfter direkt zu steuern, dazu reicht die Leistung eines I/O-Pins nicht aus. Im Original K8200 werden 15V verwendet und die meisten Lüfter sind für 12V ausgelegt. Somit steht der Verwendung eines FET nichts im Wege. Die Verlustspannung des FETs liegt bei kleiner 0,2V im voll durchgeschalteten Zustand und somit bekommt der Lüfter immer noch mehr als die nötigen 12V. Datei:Fan-FET.pdf

Wird der Drucker aber nach einem Umbau, zum Beispiel auf RAMPS, mit 12V betrieben, dann kann der (obwohl geringe) Leistungsverlust des Lüfters durch den FET Probleme mit sich bringen. Hier ist dann eine Schaltung mittels Relais sicher angebrachter. Diese Relais-Schaltung sollte auch nicht unbedingt mittels PWM betrieben werden, ist also ideal für die Benutzung am SS-Pin geeignet. Datei:Relais-Schaltung.pdf

Aktivierung in der Software

In der Marlin-Software findet sich in der Datei configuration_adv.h folgender Bereich:

#define EXTRUDER_0_AUTO_FAN_PIN   -1
#define EXTRUDER_1_AUTO_FAN_PIN   -1
#define EXTRUDER_2_AUTO_FAN_PIN   -1
#define EXTRUDER_AUTO_FAN_TEMPERATURE 50
#define EXTRUDER_AUTO_FAN_SPEED   255  // == full speed

Der PB6 hat in Arduino die Pin-Nummer 12. Also einfach die erste Zeile ändern in

#define EXTRUDER_0_AUTO_FAN_PIN   12

und ab Temperaturen am Hotend von 50 Grad wird der Lüfter eingeschaltet. Darunter ist er aus. Der Schaltwert wird mit EXTRUDER_AUTO_FAN_SPEED festgelegt. Die PWM-Funktion wird mit der aktuellen Marlin Release noch nicht verwendet, würde bei Verwendung des SS-Pins auch nicht funktionieren.