Lötdampfabsaugung
Saubere Luft beim Löten dank Aktivkohlefilter
Bei der SMD Platinenbestückung mit Lötpaste und Heizplatte stellte ich fest, dass innerhalb kurzer Zeit Lötdämpfe in großer Menge frei werden. Um meine Lunge zu schonen, recherchierte ich daraufhin nach Geräten zur Lötrauchabsaugung. Günstige, kommerziell vertriebene Geräte werden zumeist mit Netzspannung betrieben und haben bezüglich ihrer Saugkraft eher durchwachsene Bewertungen. Ich entdeckte den Selbstbauvorschlag "Soldering Fume Extractor by SethBon" auf Thingiverse und befand diesen für gut. Ein neues Wochenendprojekt war geschaffen.
Nachdem ich den Lüfter und einige Kleinteile bestellt hatte, machte ich mich an den Druck. Der gestaltete sich schwieriger als gedacht, denn stellenweise wurde zu viel Filament extrudiert. Und so verbrachte ich mehrere Abende mit der erneuten Kalibrierung des Druckers. Im Zuge dessen hatte ich auch die Firmware aktualisiert und aus Frust einen digitalen Messschieber bestellt. Ein paar abgeglichene Achsen und Motorschritte später konnte ich das Problem auf eine ausgeschlagene Pneumatik-Kupplung am Bowden-Extruder eingrenzen. Bahn frei für den 16-stündigen Druck der hinteren Gehäusehälfte!
Bis auf leichtes Warping (Ablösung des Werkstücks vom Druckbett) ist das Ergebnis zufriedenstellend geworden. Vermutlich war der Raum, in dem der Drucker steht, in dieser kalten Februarnacht im Verlauf des Druckvorgangs zu weit heruntergekühlt.
Bauteilauswahl
Mittlerweile waren auch die bestellten Komponenten eingetroffen. Als Lüfter verwende ich den Noctua NF-A14 industrialPPC-3000 PWM. Industrielüfter dieser Marke weisen einen hohen statischen Druck auf und sind damit bestens geeignet. Gelegentlich bietet der Hersteller wiederaufbereitete Kundenrückläufer zu einem günstigeren Preis an.
Ich hatte mir außerdem einen zweistufigen Schalter vom Typ XL601-101A besorgt, um eine zusätzliche, niedrigere Geschwindigkeitsstufe zu ermöglichen. Der Plan, den Lüfter über einen Vorwiderstand langsamer laufen zu lassen, ging aber leider nicht auf. Eine kurze Suche führte mich zum Noctua PWM specifications white paper. Wird ein 25kHz pulsweitenmoduliertes 5V Signal an dem entsprechenden Anschluss des 4-Pin Steckers angelegt, bestimmt das Tastverhältnis die Geschwindigkeit des Lüfters. Aber wie erzeugen? Meine Wahl fiel auf den guten alten Timerbaustein NE555. Eine geeignete Schaltungsidee für den PWM Controller, basierend auf einem astabilen Multivibrator mit fester Frequenz war schnell gefunden.
Schaltungsbeschreibung
In der unteren Schalterstellung auf Stufe 2 wird der Lüfter direkt ohne PWM versorgt, und läuft somit auf voller Drehzahl. Der Schalter hat auch eine Mittelstellung, in der die Spannungsversorgung unterbrochen ist. Die obere Schalterstellung für Stufe 1 versorgt die PWM Schaltung mit 12V. Über die Diode D3 wird in diesem Fall gleichzeitig der Lüfter versorgt. Der NE555 arbeitet folgendermaßen: Beim Anlegen der Betriebsspannung lädt sich der Kondensator C3 über den Widerstand R1, das Poti R2 und die Diode D1 auf, bis er 2/3 der Betriebsspannung erreicht hat. Der Komparator am Trigger Pin 2 löst den Flipflop aus, welcher den Ausgang aktiviert und den Discharge Pin 7 nach Masse schaltet. Dorthin entlädt sich der Kondensator über die Diode D2 und das Poti R2, bis bei 1/3 der Betriebsspannung des Komparator am Threshold Pin 6 anspricht, und den Flipflop zurücksetzt. Die Schleiferposition von R2 bestimmt das Tastverhältnis, das sich zwischen Lade- und Entladezweig aufteilt. R1 ist nötig, um den Strom beim Entladen im oberen Randbereich des Potentiometers zu begrenzen. Das schränkt auch den Regelbereich etwas ein, was für unsere Anwendung jedoch unerheblich ist. Der Kondensator C3 stabilisiert die interne Referenzspannung. C1 und C2 stabilisieren die Betriebsspannung der Schaltung. Die Diode D4 fungiert als Pegelwandler, da die maximale Spannung am PWM Pin des Lüfters 5 Volt beträgt. Der Lüfter hat einen internen Pull-up Widerstand, dessen Spannung im Fall eines abgeschalteten Ausgangs des NE555 über D4 fließt und somit heruntergezogen wird. Ist der Ausgang aktiv, so sperrt die Diode und verhindert dass die 12V Ausgangsspannung am PWM Pin des Lüfters anliegen. Ein Spannungsteiler wäre hier ungeeignet, da er den Pin auch herunterziehen würde, wenn die PWM Schaltung nicht mit Strom versorgt wird. So würde der Lüfter in Stufe 2 einfach nicht laufen. Der Transistor in der Ausgangsstufe des NE555 schaltet ohne Versorgungsspannung praktischerweise nicht durch.
Aufbau
Die Schaltung ist auf einem Stück Lochrasterplatine aufgebaut und findet im unteren Gehäuseteil Platz. Zur Montage des Lüfters werden die beiliegenden Lüfterschrauben verwendet.
Um die Platine zu isolieren, verwende ich Schrumpfschlauch. Die Diode D3 ist direkt am Schalter verbaut. Die DC-Hohlsteckerbuchse "HEBL 25" ist bei Reichelt Elektronik erhältlich. Die 4-Pin Kupplung gibt es im PC Zubehör. Alles ist entsprechend des Schaltplans miteinander verdrahtet.
Nun kann der Filter zugeschnitten und eingesetzt werden. Ich habe dazu einen Xavax Dunstabzug-Aktivkohlefilter gewählt. Eine einzelne Lage passt optimal. Der hintere Gehäusedeckel wird ebenfalls mit vier Lüfterschrauben verschraubt.
Fazit
Die Lötdampfabsaugung macht mit dem verwendeten Lüfter einen hervorragenden Durchsatz, und saugt problemlos auf 30cm Entfernung Dämpfe ab. Auch auf halber Leistung funktioniert der Filter erstaunlich gut. Dieses Projekt sollte definitiv in keiner Werkstatt fehlen!