Druckbett 3D Drucker beheizen

[021aet04]

Du musst verstehen wie die einzelnen Bauteile funktionieren, zwar nicht im Detail aber zumindest grob.

Ein Bipolartransistor (NPN, PNP) wird mit Strom angesteuert, je höher der Basisstrom desto größer wird der Kollektorstrom, deswegen hast du auch den Verstärkungsfaktor.

Genau das Gegenteil ist der Fet, dieser wird über die Spannung angesteuert. Zwischen Gate und Source hast du einen Kondensator, den du laden bzw entladen musst um ihn anzusteuern. Die Drain Source Strecke (Laststrecke) kannst du dir als veränderbaren Widerstand vorstellen. Je höher die Spannung am Gate, desto niedriger ist der Widerstand zwischen D(rain) und S(Source). Dieser Wert wird Rds genannt, beim IRLZ34N wird ein Rdson (Widerstand zwischen D und S im eingeschaltenen Zustand bei angegebenen Vgs) von 0,035Ohm (bei Vgs=10V und Ids=16A) angegeben. Dieser Wert steigt nichtlinear an auf 46mOhm (Vgs=5V und Ids=16A) bzw 60mOhm (Vgs=4V und Ids=14A), diese Werte stehen bei den "Electrical Characteristics". Wenn man es genauer haben will/muss nimmt man das Diagramm.
Die +-16V die ich bei Vgs angegeben habe dürfen niemals überschritten werden, da der Fet auf kurz oder lang kaputt geht (durch z.B. Spannungsspitzen). Logic Level Fets haben den Vorteil das man diese auch von µC direkt ohne Treiber ansteuern kann. Das hätte den Vorteil das man nur eine 5V Versorgung benötigen würde. Bei Mosfets die nicht Logic Level geeignet sind würde man zusätzlich noch eine Versorgung für die Fets benötigen (z.B. 12V). Da der Mosfet Leistungslos angesteuert wird, im Gegensatz zum BJT (Bipolartransistor), ist es besser eine höhere Spannung zu wählen als eine niedrigere. Leistung wird nur beim Umschalten (high => low bzw low => high) benötigt. Du kannst ruhig eine Spannung zwischen 10 und 15V wählen, aber nicht zu knapp an die 16V gehen das du nicht durch Spannungsspitzen das Gate zerstörst.

Bei Spannungsreglern hast du immer eine Referenzspannung, an die der Regler versucht, sofern möglich, heranzukommen. Beim LM317 sind das die 1,25V (typisch). Stell dir vor das zwischen Eingang und Ausgang einen Transistor ist. Ist der Adj Eingang unter der Referenzspannung wird der Transistor geöffnet, ist es umgekehrt wird er weiter geschlossen. Somit dient der Spannungsteiler nur um die Ausgangsspannung des Reglers festzulegen. Im Normalfall misst du zwischen ADJ und Masse 1,25V (das ist auch der Grund warum der Spannungsregler eine min. Ausgangsspannung von 1,25V hat). Gerade wenn man Schaltungen verstehen will würde ich nicht einen Rechner aus dem Internet o.Ä. verwenden sondern im DB nachschauen und verstehen warum das so ist, gerade bei so einfachen Teilen wie dem LM317.

Bei einer Led, also auch beim OK, hast du gewisse Spannungen und Ströme die du nicht überschreiten darfst. Beim KB8x7 (die Ziffer beim x gibt die Anzahl von OK im Gehäuse an) hast du einen max. Vorwärtsstrom (Forward Current => Strom in Flussrichtung der Led) von 50mA, dieser darf auf keinen Fall überschritten werden. Die Spannung in Sperrrichtung (Reverse Voltage => + an K und - an A) beträgt 6V, darüber darf man nicht gehen. Das ist z.B. bei AC Anwendungen wichtig, deswegen sieht man Dioden die antiparallel (parallel aber umgekehrte Polarität) geschaltet sind. Forward Voltage ist die Spannung die an der Led in Flussrichtung abfällt, dies ist für dich wichtig. Du musst bei der Auslegung die minimal mögliche Spannung (wenn kein min. Wert angegeben eben den typ. Wert) verwenden um den max. Strom berechnen zu können um auf keinen Fall den max Wert zu überschreiten.

Wenn du Berechnungen machst solltest du immer die Einheit dazuschreiben, auch wenn es logisch ist. Du musst die Spannung nehmen die aus der Druckersteuerung kommt, wenn du es nicht sicher weißt musst du es messen. Entweder ist es nur ein Logikausgang (je nach Steuerung kann es 3,3V oder 5V sein oder es ist ausgelegt das du ein HB direkt anschließen kannst (so wie bei der Ramps Steuerung) und dann wird die Spannung direkt vom Netzteil genommen (z.B. 12V, 15V, 19V,...). Deine Berechnung des Widerstandes ist richtig, der Leistung ist aber falsch. P ist die Leistung die der Widerstand haben musst, diese ist in W(att) angegeben. Du musst die Spannung nehmen die am Widerstand anfällt (also die 10,8V) und mit dem Strom (20mA) multiplizieren. Also P=UxI=10,8Vx0,02A=0,216W die am Widerstand abfallen (in Wärme umgesetzt wird). Jetzt musst du einen Widerstand wählen der die Leistung aushält (besser überdimensionieren). Es gibt z.B. 1/8, 1/4, 1/2, 1W,..... Ich würde 1/4 oder besser 1/2W Widerstand nehmen (nach deiner Berechnung mit den 12V). Sollte die Spannung noch größer werden kannst du mit Zenerdioden arbeiten um die Spannung zu verringern bzw die Verluste auf mehrere Widerstände aufteilen.
Achte auch darauf das du einen Widerstand aus einer E-Reihe nehmen musst (andere gibt es nicht), standartmäßig kannst du die E24 Reihe nehmen, da gibt es aber keinen 540Ohm Widerstand (510 oder 560 Ohm), jetzt musst du dich für einen Widerstand wählen und dann berechnen ob du innerhalb der Limits bist (zumindest beim kleineren Widerstand) sonst musst du den größeren nehmen. Oder du nimmst 2 Widerstände mit je 270Ohm (dann hast du auch die 216mW Verlust auf 2 Widerstände aufgeteilt.

MfG Hannes

[Conni]

Hallo Hannes,
habe hin und her gerechnet, aber egal, ob ich den 510er oder den 560er nehme, es kommen Zahlen mit viel zu vielen Nachkommastellen und ich müßte meisten auf oder Abrunden bei I, also ich wähle den Weg der in Reihe verbundenen 2 x 270 Ohm und komme wieder auf 540 Ohm.
Habe in meinen alten Katalogen von ELV und Reichelt mal nachgesehen, wegen der E24-serie, gibt es aber nur in Kohleschichtwiderstand 5% und nur in 0,25 Watt, als nächstes sind Metallschichtwiderstände 1% und 0,6 Watt aufgeführt. Möchte natürlich ausreichend Reserve im Watt-Bereich haben. Was hältst Du von den Metallschichtwiderständen.
Habe aus meinen diversen Kartons schon mal ein Steckbrett und andere Sachen vorgeholt und werde in der kommenden Woche etwas basteln.
Vorher messe ich aber noch mit einem Multimeter den Ausgang am Druckerboard, ob es sich auch sicher um 12V handelt. Mal sehen wie ich das Board dazu bringe, daß es auch Spannung zu dieser Verbindungsstelle liefert. Weil dann muß die Druckersteuersoftware/Firmware erstmal auf ein HB konfiguriert werden und und und...
Also das kann schon etwas dauern, aber ich melde mich auf jeden Fall.
Bis dahin machs gut.

Gruß, Conni

[021aet04]

Was hast du herumgerechnet? Du musst nur den Strom bzw die Verlustleistung des Widerstandes ausrechnen und schauen ob du innerhalb der Limits bist. Welchen Widerstand du nimmst (Kohleschicht, Metallfilm, Draht,...) ist in dieser Schaltung egal, in anderen Anwendungen muss man eventuell aufpassen (z.b. ein Drahtwiderstand hat eine relativ hohe Induktivität). Wie du schon schreibst ist es besser einen Widerstand mit höherer Leistung zu wählen als er ist zu knapp dimensioniert.

Zum Testen der Ausgangsspannung musst du einfach die Heizung auf 100% stellen bzw die Temparatur so hoch einstellen das der Stellgrad 100% beträgt. Abgesehen von den möglichen Umbauten/Anpassungen die du eventuell noch machen musst.

MfG Hannes

[Conni]

Hallo Hannes,
guten Tag und danke für Dein Feedback. Habe nun endlich auch begriffen,
daß ich Widerstände nehmen muß, bei denen die Watt-Angaben höher sein muß,
als die errechneten Verlustleistungen (P = U x I),
denn diese Verlustleistung darf darf auf keinen Fall die Leistung des Widerstandes übersteigen.
Beispiel: Wenn P=0.216 oder 0,24 wäre, dann würden ein R mit 0,25 Watt ausreichend sein,
aber besser wären 0,5/0,6 Watt.

Gleich noch eine kurze Frage, könnte ich so wie zwei Widerstände in Reihe,
auch das Gleiche mit drei Widerständen oder mit beliebig Vielen machen?
Frage nur, weil ich so nahe wie möglich an die errechneten Ohm-Werte herankommen möchte,
damit es glatte Berechnungen sind/werden.
Oder sollte ich grundsätzlich den nächst höheren Ohm-Wert nehmen und alles neu berechnen.

Grüsse, Conni

[Peter(TOO)]

Hallo Conni,

Parallel- oder Serien-Schaltung verteilt auch die Leistung entsprechend. Man muss halt Strom und Spannung für jeden Widerstand berechnen.
Bei gleichen Widerstandswerten ist es einfach.
Bei 20 Ohm und 2W, kannst du auch 2 10 Ohm/1Watt in Serie schalten oder 2x40Ohm/1Watt parallel.

Aber mach die mal keinen Kopf um die exakten Werte.
Bis in die 80er Jahren, wahren Kohleschicht 5%, bei Industrieelektronik Standard.
Metall-Film gab es als Präzisionswiderstände in 2% und 1%
Werte über etwa 5MOhm gab es Standardmässig nur in 10% oder 20%.
Besonders die Kohlemasse-Widerstände waren noch früher nur in 10% und 20% erhältlich.

Metallfilm hat gegenüber Kohleschicht bessere Temperaturkoeffizienten und die Langzeitstabilität war besser.

Irgendwann in den 80er Jahren fand dann der Umstieg auf mehrheitlich Metallfilm statt, zuerst mit 5% angeboten, die stimmten aber meistens auf 2%. Das Ganze war eigentlich nur eine Preisfrage. Heute ist im Industriebereich 2% Metallfilm eigentlich Standard.

Je nach dem, runden man einfach auf den nächsten E12er auf oder ab. Das kommt halt etwas auf den Platz in der Schaltung an. Bei einem LED-Vorwiderstand rundet man eher auf, dann liegt man sicher unter dem berechneten Strom.

Ich habe da mal irgendein LED-Datenblatt rausgegriffen:
http://cdn-reichelt.de/documents/dat...STRT%23KIN.pdf
Auf Seite L53-2 siehst du in der obersten Tabelle Die Lichtausbeute bei 10mA "I_V mcd @ 10mA" z.B 12-30mcd.
Die Lichtausbeute schwankt bei konstantem Strom schon um etwa +/-40%.

Also auch mit einer Präzisionsstromquelle sind die LEDs schon unterschiedlich hell, da machen 5% Stromänderung, wegen runden auf E12, nicht wirklich einen Unterschied. Zumal das Auge die Helligkeit logarithmisch beurteilt.

Die Vorwärtsspannung für eine rote LED liegt im Bereich von 2.0-2.5V.

Um die ganze Bandbreite zu berechnen, musst du Worst Case Berechnungen durchführen.

Bei einer einfachen Schaltung aus LED und Widerstand direkt an einer Spannung, hat schon die Spannung eine Toleranz, von z.B. 2-3%.
Den kleinsten Strom bekommst du bei der kleinsten Spannung, einem Widerstand mit der maximalen +Toleranz und einer LED mit 2.5V
Den grössten Strom ergibt sich bei der grössten Spannung, einem Widerstand mit voller -Toleranz und einer LED mit 2.0V.
Das ergibt schon eine rechte Streuung, selbst wenn du einen idealen Widerstand in die Berechnung einsetzt.


Bei einem Transistor ist die Stromverstärkung (h_FE) auch weit gestreut.
Beim z.B.
BC546A = 110-220
BC546B = 200-450
BC546C = 420-800

Elkos hatten früher -20/+80% Genauigkeit.

In meine Abschlussprüfungs-Arbeit gab es einen Verstärker mit Verstärkung -1. Da wurden zwei hochohmige Widerstände mit +/-20% eingebaut. Als Glückpilz. habe ich je einen Widerstand mit -20% und einem mit +20% bekommen. Je nachdem wie man diese einbaut liegt die Verstärkung dann bei 0.66 oder 1.5.
OK, war nicht mein Fehler!

MfG Peter(TOO)

[Conni]

Hallo Peter(TOO),
guten Abend und danke für Dein Feedback. Habe es nicht abwarten können und habe mich in Punkto der Reihenschaltung von Widerständen so gut es ging im I-Net schlau gemacht. Also da können sowohl unterschiedliche Ohm-Werte(z.B. 30 + 20 + 10 = 60 Ohm) oder Widerstände mit gleichen Ohm-Werten(z.B. 100 + 100 +100 = 300 Ohm) addiert werden. Also damit ist meine Frage an Hannes schon überholt.

Nun lese ich in Deiner Post was sehr Interessantes, was ich so noch garnicht in Erwägung gezogen habe, weil es mir bis dato nicht bekannt war.
Daß sich nicht nur die einzelnen Ohm-Werte der Reiheschaltung zu einer Summe addiert werden, sondern gleichzeitig auch die Watt-Angaben der einzelnen Widerständ zu einer Gesamt-Leistung(Watt) aufsummiert werden.

Zu dem anderen Inhalt Deiner Post kann ich leider keine Stellung beziehen, denn fast alles was Du schreibst ist neu für mich, bin ein Laie was Elektronik und deren Bauteile angeht. Was natürlich nicht heißt, daß ich es uninteressant finde, ebend im Moment nicht vordringlich.
Dein Beitrag in Punkto LEDs ist sicherlich in Ordnung, aber bei mir geht es ja einzig und allein um die Ansteuerung der LED im Opto-Koppler und hierzu sind meinerseits die Spannung durch den Vorwiderstand und durch die Stromstärke laut Datenblatt, sowie durch die Hinweise von Hannes, schon festgelegt.
Jetzt geht es nur noch um die Bauteil-Beschaffung. Bei Reichelt ist alles, bis auf die Keramik-Kondensatoren 100 micro Farad, gedrahtet zu haben. Werde hierzu noch Hannes befragen.

Also bis bald mal wieder

Grüsse in die Nähe von Basel

Conni

[Conni]

Hallo Hannes,

möchte Dich fragen, ob Du mir bei der Beschaffung von C1 und C2, aus Deinem Plan, behilflich sein kannst. Ich glaube, daß ich nur SMD-Bauteile gefunden habe, welche 100 micro hatten. Wie sieht es aus hast Du noch bedrahtete Komponenten in diesen Wert "zu Hause", wie Du es nennst,
Oder hast Du selbst auch SMD verwendet. Weil ich meine Du hättest davon geschrieben, daß auf der nicht sichtbaren Seite in Deinem Bild SMDs
verarbeitet sind. Bin natürlich jetzt ganz heiß darauf und würde sogar an die SMD-Teile Drätchen anlöten, damit ich die ins Steckbrett kriege.
Aber wenn Du Gedrahtete hast, welche Du abgeben kannst, dann würde ich Dir die gern abhandeln oder so.
Ich habe z.Z. keinerlei Fragen und alle Unklarheiten meinerseits sind beseitigt.
Hatte mich so ein bischen in die Berechnung von R1 und R2 beim LM317 vertieft und versucht nachzuvollziehen, welche Ohm-Werte da eine Rolle spielen, damit es zu einer bestimmten Spannung an V out kommt. Für die niedrigst möglichen 1.25 Volt ist nur R1 mit 240 Ohm nötig.
R2 ist für diesen Fall noch nicht notwendig oder zm Rechnen hat er 0 Ohm.
Der Wert für R1 bleibt immer gleich, für alle möglichen Spannungen von 1.25V bis 37V.
Für jeweils 0,25 Volt ändert sich der Ohm-Wert bei R2 um ca. 48 Ohm (genau 47,95 einschließlich geschätztem Verlust(0,001 dies bedeutet nur 1 Tausendstel vom jeweiligen Ohm-Wert bei R2) für I adj(R2)).
das geht(sagen wir mal) bis 2V, dafür sind es bei R2 143,86 Ohm (einschlielich 0,001 Verlust, ist auch so bei allen folgenden Ohm-Angaben).

1,25 Volt R2 wird noch nicht gebraucht.
1,50 Volt R2 47,95 Ohm
1,75 Volt R2 95,90 Ohm

Für 2 Volt R2 143,86 Ohm, von hier für jede Erhöhung um 1 Volt wird der Ohm-Wert um jeweils 191,81 Ohm(oder 191,80) erhöht.
Für 3 Volt R2 335,66 Ohm
Für 4 Volt R2 527,47 Ohm
Für 5 Volt R2 719,28 Ohm
Für 6 Volt R2 911,09 Ohm
Das setzt sich so fort bis 37 Volt. Das mit dem Verlust ist nur so eine Marotte von mir, denn dieser Verlust macht sich erst ab 10000000 Ohm bemerkbar, aber dann kann es schon bis zu 0,5 Volt ausmachen. Ich mit meinen geringen Ohm-Werten kann da beruhigt auf die nächsthöhere Ohmzahl aufrunden. So habe das mal geschrieben, um zu zeigen, was man hinter der Elektronik so alles finden kann.

Ich höre hier mal auf, denn ich denke, daß dies den Fach-Elektronikern eh bekannt ist,
doch ich als Elektronik-Laie habe es erst seit gestern herausgefunden, was mich freut,
denn nun siehst Du und auch die anderen Leser, das ich mich schon irgendwie mit der Elektronik beschäftige,
auch wenn es nur reinschnüffeln oder rumrechnen ist,

Grüsse, Conni