BerdAir double circuits pour ender 5

[Steeve Osteen]

Salut à tous, 

Comme certains l'ont vu, j'ai commencé à concevoir et fabriquer un système de refroidissement type Berdair sur mon Ender 5.

Ce système doit répondre à 2 besoins : 

• Améliorer de manière significative la qualité de refroidissement de mes prints pour pouvoir améliorer mes vitesses d'impressions
• Améliorer le confort acoustique de mon système de refroidissement

Comme évoqué dans un précédent sujet, "qui peut le plus peut encore plus", donc dans le délire, je suis parti sur un Berdair avec 2 pompes et 2 diffuseur concentrique.

Dans le WIP de ma machine, j'ai commencé à créer le bloc de refroidissement qui supportera le ventilateur du heatbreack qui passe de 40x40x10 a un 50x50x15 en 24V.

le CR touch passe de l'autre coté et j'ai rajouté entre la hotend et le heatbreack un pare chaleur en tôle fine (cuivre de 1mm) sur lequel souffle direct le ventilo de 50 ce qui devrait grandement limité l'apport thermique vers le haut et protéger le CR touch.

Concernant ensuite les deux pompes, je vais les commander en séquentiel de la manière suivante :

• Lorsque le signal PWM de ventil est entre 0 et 50%, le 1er ventil passe de 0 à 100% et le 2eme reste à 0%
• lorsque le signal PWM de ventil passe de 51% à 100%, le 1er ventil reste à 100% et le 2eme varie de 0 à 100%

Afin de pouvoir assurer cette régulation, sachant que la carte mère comporte un seul port PWM pour le ventilateur de refroidissement et sachant que les 2 ventils ne marchent pas de la même manière, je vais surement utiliser un arduino (type nano ou micro suivant les prix) qui fera la lecture du signal PWM sur une input digital, et ensuite il fera un pilote en PWM des deux pompes suivant le schéma tel que décrit ci dessus. Les sorties seront liées à des optocoupleurs afin de pouvoir piloter les pompes en 24V PWM (reste à voir si la conso dépasse les 500mA par pompe, sinon je vais devoir trouver un autre module). => les pompes vont consommer entre 600 et 1200mA donc il va falloir utiliser des Optocoupleurs avec Mosfet capable d'environ 1.5A par circuit.

Il faut aussi que les MOSFETs soient capable de commuter à une fréquence supérieure à la fréquence du signal PWM sinon il y aura des pertes importantes et les pompes ne fonctionneront pas correctement. (aussi rajouter des diodes de roue libres pour protéger les Mosfets.

Ceci qui m'amène à penser qu'il va falloir que je fasse un PCB je pense.

  Reste un point que je n'ai pas encore compris, à pas mal d'endroit, ils évoquent la fréquence du signal PWM afin de limiter l'échauffement des pompes, je dois déterminer de quoi ils parlent. (même si je pense qu'il doit s'agir de la fréquence du signal PWM sur la pin de sortie. => après analyse, il s'agit bien de la fréquence du signal PWM qui a une importance sur le bruit et la chauffe des pompes à air. il faut donc avoir une fréquence minimale de 25kHz sur le signal pour limiter la casse.

 

Biblio :

Pour le programme de l'arduino, je me base sur ce fil du forum Arduino

Gestion de la fréquence du signal PWM sur arduino.

 

Point en cours :

• Outillage de cintrage du tube : en cours d'impression et d'achat
• Outillage de pliage du pare chaleur : En cours de conception
• Support de pompes : en cours d'impression et d'achat pour test
• Commande des pompes : En cours de conception
• tête de refroidissement : En cours de conception
• Modification firmware suite déplacement CR touch : données trouvées, à implanter dans code

 

Voilà le programme, je mettrais à jour ce message avec les tâches supplémentaires qui vont apparaître et l'avancement des tâches en cours.

 

@ plus

Modifié (le) Février 23, 2023 par Steeve Osteen
Ajout info fréquence PWM sur arduino

[Lidocain777]

Très beau projet !

Qu'est-ce qui motive le choix du BerdAir ? A part le côté pratique et l'absence de conduit de refroidissement pour 5015/4010 à concevoir/imprimer.
Je suis curieux aussi sur le "pourquoi" du 5010 pour refroidit le heatbreak. Un bon 3010 ou 4010 est plus que suffisant, normalement (ça l'est sur ma V6/CHC, et j'imprime relativement vite).

[KpDp_3D]

Beau projet !

Une remarque si tu permets.

Une autre solution pour lire un PWM est d'utiliser un simple filtre passe-bas (RC) pour convertir le signal PWM en tension analogique et lire cette tension sur une entrée analogique de l'arduino.

 

Je ne comprends pas ce que sont les "pompes" ? Les ventilateurs en 24V ?

 

 

[Steeve Osteen]

Salut à tous et merci pour votre retour... 

Alors dans l'ordre, @Lidocain777, j'ai choisi berdair parce que le concept de soufflante déportée me plaisait et permettait d'avoir une tête compacte..

Le choix du 5015,cest surtout parce que mon 4010 ne m'a par 2 fois pas protégé d'un ptfe qui chauffe trop, d'où le fait de passer plus gros.

@KpDp_3D, en mettant une résistance pour régler l'intensité sur l'input, un arduino peut lire une entrée PWM en direct, l'optocoupleur est pour gérer la sortie.. Pour la pompe, c'est parce que on est sur une pompe à membrane et non un ventilo sur les berdair.

 

A bientôt 

[Steeve Osteen]

Salut à tous,

ça avance tranquillement, le ventilo est commandé, et les outillages pour le cintrage du tube et le pliage de la tôle sont terminés (enfin l'impression).

j'ai une question pour vous, je suis en train de valider les fonctions de mon boitier, et j'aurais voulu votre avis.

 

La partie grise est la pièce imprimée et la partie rouge est le radiateur. j'ai ici un jeu de 2mm, est-ce trop, pas assez ?

Voici une coupe qui présente le flux de face.

ce flux de refroidissement vous parait comment.

 

merci d'avance

 

[Steeve Osteen]

Un peu d'avancement, j'ai pas encore trouvé le tuyau laiton en Ø5, mais j'ai trouvé du 4, j'ai donc du 4 et du 6, je vais pouvoir tester ce qui sera le mieux.

Concernant les pompes, les supports sont en cours de design, je devrais pouvoir vous montrer quelque chose semaine prochaine.

Surtout, depuis la semaine dernière, je suis en train de travailler sur la partie commande. comme évoqué, je récup le signal +24V du port PWM fan de la carte mère.

il s'agit de puissance que je dois convertir en signal 3.3V pour rentrer dans un INPUT digital de l'arduino derrière, j'ai 2 optocoupleurs qui recrée le signal PWM en +24V pour les 2 pompes.

Dans l'ordre des choses pas simples à valider.

1. Valider que le signal PWM sous marlin par défaut est bien à 500Hz;
2. Valider que ajouter des résistances pour limiter le courant entre 10 et 20mA sur entrée et sortie est acceptable;
   1. **EDIT** 15mA max par IO sur nano every
3. Valider que la bibliothèque Arduino PWM frequency library fonctionne sur nano à 25kHz voir 30kHz (faudra que je vois pour piquer un oscilloscope a un de mes voisins) j'ai un méga pour tester mais le programme devrait pouvoir fonctionner sur méga comme Nano;
4. Enfin et pas des moindres, Valider que le convertisseur sort bien les 5V (circuit basé sur un TPS54331 de chez TI) en fonction des calculs de résistances suivant datasheet. le 3.3V de base du circuit est insuffisant pour la nano every

Bref, ça avance, c'est pas très visuel mais c'est pas dans les oubliettes.

PS, pour info, le schéma ici est fait sous draw.io mais en réalité le schéma electronique est fait sous kicad mais n'est pas assez avancé pour être présenté.

@KpDp_3D, lorsque tu parlais de la conversion de signal PWM vers ANA, c'est de ce genre de système que tu parlais ?

Modifié (le) Mars 14, 2023 par Steeve Osteen

[KpDp_3D]

@Steeve Osteen

Oui, c'était mon idée. C'est en fait la solution "classique" qui évite d'utiliser la bibliothèque  PWM frequency library si tu as une entrée analogique disponible Je ne pense pas que tu ais besoin d'un temps de réponse ultra court. En général, avec RC =5/Fo on n'est pas trop mal. A ajuster.

En tout cas bravo pour ton boulot même si je ne sais pas si je mettrais un tel système sur ma ender 5

[Steeve Osteen]

à l’instant, KpDp_3D a dit :

@Steeve Osteen

Oui, c'était mon idée. C'est en fait la solution "classique" qui évite d'utiliser la bibliothèque  PWM frequency library si tu as une entrée analogique disponible Je ne pense pas que tu ais besoin d'un temps de réponse ultra court. En général, avec RC =5/Fo on n'est pas trop mal. A ajuster.

En tout cas bravo pour ton boulot même si je ne sais pas si je mettrais un tel système sur ma ender 5

Sur l'input, en effet après avoir regardé ce lien, je vois du coup l'intérêt du filtre RC. Concernant la bibliothèque pwm, en fait je compte l'utiliser sur les 2 sorties pour s'assurer que les signaux ont au moins une fréquence de 25kHz, car sinon les pompes berdair chauffent.. 

Cette aprem j'ai reçu mon dsp pour créer mon alim de labo, ça avance.. 

[Steeve Osteen]

Petit up, j'ai commencé à imprimer les brides et les supports pour les pompes, j'ai reçu les derniers composant pour monter mon alim d'atelier, ce sera donc mon prochain objectif.

En plus, sur mon schéma de fonctionnement du système électronique, plus j'y réffléchis et plus je me rend compte qu'il manque 3 choses.

La première c'est un potar qui permettra de régler la fréquence du signal PWM en sortie afin de pouvoir ajuster le bruit que vont faire les pompes. ce sera un petit potar type CMS qui sera ajouté directement sur le circuit (genre ça)

ainsi que 2 autres potar qui devront être plus facilement accessible et qui piloteront, pour la pompe 1, la position flottante du 100% et l'autre pour la pompe 2 la position flottante du 0%.

Bref ça continue, c'est vraiment un projet pour s'amuser, pas pour faire quelque chose de pas cher mais c'est extrêmement formateur. Si ça marche bien, je ferais peut être même une version avec un STM32 au lieu d'un arduino plus un shield maison.

[Steeve Osteen]

Salut à tous, 

Ça avance tranquillement, le support de la pompe est imprimé et monté 

Maintenant que ça s'est fait, mon objectif va être dans un premier temps de faire tourner avec une seule pompe et mettant marlin en fast pwm, pour commencer la bascule en berdair le temps de concevoir la platine pour la gestion des pwm pour les 2 pompes. 

Dernier changement, le tuyau laiton est beaucoup trop rigide, je suis donc parti sur du cuivre.. Mais sur ces diamètres, pas trouvé en France du coup j'attends le colis aliexpress.. 

[Steeve Osteen]

Aujourd'hui la suite,

 

Je viens de couper et former le pare chaleur en cuivre

  

Cette dernière se trouvera sous le support ventilo qui est actuellement en cours d'impression.

 

Bon conseil, pour le cuivre recuit, avoir de bons outils car sinon ça ce déforme tellement facilement qu'on obtient rarement le résultat souhaité.

Pour le cuivre, je l'ai bien reçu, je l'ai recuit, mais par contre je l'avais rempli de sel pour le pliage mais comme j'avais mal séché le tube après trempe bref bouchon et le tube s'est écrasé ou le sel avait pas pu aller (Nota : la cintreuse sur du tube recuit marche parfaitement. Bref, tube raté et le revendeur s'est trompé sur la longueur, au lieu de 500mm j'ai eu à peine 400mm donc au final j'ai pas assez pour en faire un deuxième. faut donc que j'en recommande. 

 

[divers]

Le sel est une mauvaise solution car sous la charge il éclate et réduit de volume. Le mieux et très économique c'est le sable, mais avec un aussi petit volume il faut un sable très très fin et le tasser en tapant pendant un certain temps afin qu'il comble tous les micro espaces.

[Steeve Osteen]

L'impression de la tête est terminée. le proto 1 s'est bien imprimé mais déjà, des améliorations vont être à apporter.

l'interface avec le ventilo de 50 ne pose aucun soucis, par contre, j'ai rien pour faire passer les cables du coup pas top.. va falloir revoir.

De la même manière, j'ai fait mon bourrin, impression PETG en 60mm/s boosté à 140%, résultat, si le fil se dépose bien, j'ai énormément de stringing. Résultat final, pièce à revoir un peu et surtout arriver à récupérer des tubes cuivres de 4mm. c'est long mais ça avance!!

  

 

[Poisson21]

Pour la courbure des tuyaux, je me souviens d'un reportage ou des artisans fabriquait des trombones, et autres instruments en cuivre avec beaucoup de courbures, il remplissait les tubes d'eau, et les faisaient ensuite gelé, sans bouchons pour que le surplus de glace puissent s’échapper par le bout sans exploser le tube. Ensuite ils pouvaient les courber sans que ceux ci ne changent de diamètre.

[Steeve Osteen]

il y a une heure, Poisson21 a dit :

Pour la courbure des tuyaux, je me souviens d'un reportage ou des artisans fabriquait des trombones, et autres instruments en cuivre avec beaucoup de courbures, il remplissait les tubes d'eau, et les faisaient ensuite gelé, sans bouchons pour que le surplus de glace puissent s’échapper par le bout sans exploser le tube. Ensuite ils pouvaient les courber sans que ceux ci ne changent de diamètre.

J'ai bien ce souvenir mais de mémoire c'est de l'eau chargée en savon pour justement ne pas être cassante lors du formage. 

C a commencé à 3m00

Par contre, merci à toi de m'avoir rappeler ce souvenir d'un artisanat exceptionnel.. 

Modifié (le) Avril 24, 2023 par Steeve Osteen