Pulverofen DIY Anleitung

Pulverofen DIY Teil 2/2 – Steuerung

Schwierigkeit: 7/10
Bauzeit: individuell

Vorwort: In diesem Teil der Anleitung zum Bau eines Pulverofen handle ich die Temperatursteuerung ab. Da die üblichen PID Steuerungen für meinen Zweck gänzlich ungeeignet sind und Industrielle Lösungen ziemlich kostspielig sind, entschied ich mich dazu die Steuerung mit einem Einplatinencomputer (Raspberry Pi) umzusetzen. Mehr dazu kannst du im folgenden Artikel lesen.

Vorab: Ich bin kein gelernter Elektriker und mein Wissen in der Elektrotechnik ist selbst angeeignet und somit beschränkt. Sei Vorsichtig im Umgang mit Strom, denn dieser kann im schlimmsten Fall dein Leben beenden. Hast du keine Grundkenntnisse in Elektrotechnik, dann schließe die Seite und komm wieder, wenn du ein wenig Erfahrung und Wissen gesammelt hast.

Gehäuse / Steuerungskasten

Das Gehäuse der Temperatursteuerung habe ich aus Blechresten gekantet.
Leider ist mir mein Gehäuse etwas klein geraten. Zwar habe ich vorab eine CAD Zeichnung erstellt, jedoch nicht bedacht, dass ich auch etwas Platz für meine Hände beim verkabeln benötige… Also dimensionier dein Gehäuse ausreichend. Das erspart dir einige Zeit und Nerven.

Alternativ kannst du auch auf ein fertiges Gehäuse zurückgreifen.

Achte auf ausreichende Belüftungsschlitze

Einplatinencomputer / Steuerung

Wie vorab erwähnt, verwende ich einen Raspberry Pi zur Temperatursteuerung. Diese Variante hat viele Vorteile. Durch den Raspberry habe ich die Möglichkeit die gesamte Steuerung zu Automatisieren und auch von Unterwegs via Remoteverbindung von jedem beliebigen PC oder Smartphone aus zu kontrollieren.

Zudem kann ich durch die installierte Software verschiedene Temperaturkurven anlegen, verwalten und bearbeiten. Im Schadensfall kann der Minicomputer für wenig Geld und ohne viel Aufwand ersetzt werden – Dies gilt ebenfalls für alle weiteren benötigten Bauteile auf die ich später noch eingehe. Der geringe Stromverbrauch des Pi´s ermöglicht zudem einen konstengünstigen 24/7 Betrieb.

Prizipiell kann jeder beliebige Raspberry Pi verwendet werden. Doch solltest du darauf achten, dass dieser Wlan oder LAN fähig ist wenn eine Ort unabhängige Kontolle gewünscht ist. Hier eine Auswahl an für diesen Zweck funktionierende Pi´s:

Ich habe einen Pi 3b+ verwendet. Unter Umständen kann der Pi sehr heiß werden, wenn viel geregelt werden muss. Somit ist ein Pi-Lüfter unumgänglich um einen Hitzetot vorzubeugen bzw. zu vermeiden.

Software der Steuerung

Bevor die Software installiert werden kann, muss der Raspberry eingerichtet und das Betriebssystem aufgespielt werden. Da es zahlreiche Schritt für Schritt Tutorials dazu gibt, überspringe ich diesen Punkt und verweise auf Google. Das ist für jeden Windowsnutzer kein Hexenwerk und sollte von jedem ohne Vorkenntnisse mühelos von statten gehen.

Installiert werden sollte das offizielle Raspberry Betriebssystem „Raspian“ – Zu finden auf der offiziellen Homepage.

Zur Temperatursteuerung nutze ich eine Open Source Software, die ursprünglich für einen SMD Reflow Lötofen programmiert wurde, aber mittlerweile für viele verschiedene Zwecke jeglicher Art als z.B. Kilncontroller verwendet wird und somit auch perfekt für einen Pulverofen geeignet ist. Die Installation erfolgt mittels weniger Kommandozeilen und ist schnell erledigt.

Das Programm trägt den namen „picoReflow“ und ist absolut genial. Dieses verwandelt den unscheinbaren Raspberry in eine vollwertige Temperatursteuerung die nicht zu vergleichen mit billigen PID´s ist. Das Programm ist ein absoluter Glücksgriff, dass ich nur durch Zufall im Netz gefunden habe.


Da ich nicht die Lorbeeren für fremde Programme ernten möchte, verweise ich auf diese Englischen Tutorials zur Installation:

Sollte eine erhöhte Nachfrage auf eine deutsche Anleitung bestehen, werde ich zeitnah die gesamte Anleitung übersetzen und veröffentlichen.


Falls du dich schwer tust und garnicht mit der Installation zurecht kommst, findest du im Shop eine fertige micro SD-Karte mit folgender Konfiguration: Betriebssystem, Kioskmode, Controllereinrichtung und Autostartskript.



Die Temperatur wird mittels einem K-Type Sensor gemessen. Der Raspberry steuert mit 3V Halbleiterrelais (SSR´s) an, die dann die Netzspannung zum jeweiligen Verbraucher (Heizelemente und Ventilator) freigeben.
Dies funktioniert ziemlich gut und anhand des Bildes erkennt man, dass die Temperaturgenauigkeit bei +- 2 grad liegt – mit Umluftgebläse.

Schaltschema – Schaltplan

Ich verwende das selbe Schaltschema, dass in den vorherigen „picoReflow“ Anleitungen zu finden ist. Viel mehr möchte ich dazu auch nicht sagen, da ich umgehen möchte, dass Ahnungslose mit Netzspannung experimentieren.

Verwende zum verkabeln Hitzebeständige Kabel, welche mindestens auf deine erforderliche Temperatur ausgelegt sind um Kabelbrände zu vermeiden.

Update 20.02.2020 – Aufgrund dessen, dass viele nach einem Schaltpan gefragt haben, habe ich jetzt kostenlos einen für euch zur Verfügung gestellt.

Klicke hier um zum Schaltplan zu gelangen.

Umluftventilator – Update 20.02.2020

Da keine Hotspots im Ofen gewünscht sind und eine homogene Hitzeverteilung im Gehäuse zu erzielen, ist eine passende Zirkulation unumgänglich. Es gibt viele Lösungswege dies zu bewerkstelligen.

Theoretisch können alte Umluftventilatoren eines Backofens verwendet werden. Um eine möglichst homogene Temperatur zu erreichen, sollte die Luft innerhalb des Ofens etwa 2-3 mal in der Minute umgewälzt werden.

Für meinen Ofen benötige ich somit im besten Fall ein Gebläse oder Ventilator, mit einer Umwälzleistung von mindestens 151,2 m³/h und im besten Fall 226,8 m³/h. Hitzebeständig sollte er auch sein – und genau darin liegt das Problem, denn Hitzebeständige Gebläse werden meist nur in der Industrie verwendet und somit ziemlich teuer.

Eine Möglichkeit ist es sogenannte „Saugzuggebläse“, die in Heizungssystemen verbaut werden zu verwenden. Meist liefern diese jedoch nicht die nötige Leistung. Somit stelle ich hier eine einfache und Effektive Lösung vor, jedes Radialgebläse Hitzefest umzubauen.

Dafür habe ich mir ein günstiges Radialgebläse besorgt, das die erforderte Leistung liefert. Ich wählte eines mit 205 m³/h für günstige 40 €. Der verbaute Motor flog in den Müll, da dieser für meine Art von Umbau nicht geeignet war. Zufällig hatte ich noch einen alten Motor im Lager, der nahezu die selben Umdrehungen liefert und den genormten B5 Flansch hat – perfekt!

Dieser wird einfach mit einer verlängerten Motorwelle und mit Abstand an der Gebläseschnecke angebracht. Dadurch wird erreicht, dass der Motor nicht mit Hitze in Kontakt kommt, sondern nur das Gebläse an sich.

Eventuell platzt der Lack oder die Beschichtung von dem Gehäuse bei einer gewissen Temperatur ab – das soll mich aber nicht weiter stören, da dies nicht die Funktion beeinträchtigt.

Da der Zwischenraum zwischen Gebläseschnecke und Motor gedämmt wird und nicht das Dämmmaterial einzieht, wird die Motorwelle einfach pragmatisch mit einem Röhrchen geschützt. Und das war es auch schon. Einfach und simpel.

Sicherheitsthermostat – Update 20.02.2020

Das Thema Sicherheit sollte nicht außer acht gelassen werden. Da mein Ofen nicht dauerhaft beaufsichtigt wird, habe ich mir ein Sicherheitstemperaturbegrenzer (STB) eingebaut, der bei zu hoher Temperatur auslöst und den gesamten Ofen Stromlos schaltet. Erst wenn dieser manuell Entriegelt wird, bekommt der Ofen wieder Saft.
Mehr dazu kann in folgendem Wikipediaeintrag gelesen werden.

SSR´s halten zwar deutlich mehr Schaltzyklen wie normale Relais stand, haben jedoch die unangenehme Eigenschaft bei defekt den Strom durchzuschleifen. Das bedeutet die Heizelemente würden bei einem Defekten SSR unkontrolliert heizen. Somit ist ein STB pflicht!

Da ich meinen Ofen mit max. 120°C nutze, löst mein STB bei 140°C aus.
Der STB wird einfach vor der Zuleitung zwischen gesteckt.

Schlusswort

Ich danke dir für deine Zeit und hoffe ich konnte dir ein wenig beim Bau deines eigenen Pulverofen, Einbrennofen, Curingofen helfen.
Hat dir der Artikel gefallen oder hast du Anregungen und Verbesserungsvorschläge, dann kannst du mir dies in den Kommentaren unterbreiten.




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29 thoughts on “Pulverofen DIY Teil 2/2 – Steuerung

  1. Hi,

    vielen Dank für die tolle Anleitung. Gibt es Bilder von oben ohne Lüfterverkleidung woraus sich erschließt wie der innere Kanal in der Rückwand und der Lüfter zusammenhängt?

    LG Dominic

    1. Hi Mike,
      danke für das Lob.

      Preislich weiß ich es nicht ganz genau, da ich sehr viele Materialien extrem vergünstigt bekommen habe und einige Komponenten noch da hatte. Das ganze lässt sich jedoch schnell durchrechnen.
      Schätzungsweise belaufen sich die Materialkosten insgesamt auf 400-500 Euro – vergleichsweise wenig zu einem fertigen Ofen.

      Letztendlich hat sich das Projekt über 3 Wochen hingezogen. Grobe Arbeitszeit: 60 Stunden – wobei viel Planungs- und Überlegungszeit mit inbegriffen ist.
      Sicherlich ist das ganze wesentlich schneller realisierbar.

      Lg Simon

  2. Hallo,
    erstmal tip top schöne arbeit !

    Ich hatte auch schon letztes Jahr angefangen und dann doch alles liegen lassen als es zum Elektrischen Teil an der Reihe war. Konnte mich nicht entscheiden was der richtige weg sei und es dann doch liegen lassen. ein Schaltplan wehre ich auch sehr interessiert . genauso an einer Übersetzung ins deutsche mit der Anleitung. Selbstverständlich bin ich bereit auch zu bezahlen.

    1. Hi, ich bemühe mich in den kommenden tagen einen Schaltplan aufzusetzten.

      Für die Übersetzung besteht zu wenig Nachfrage. Gerne kann ich dir die Software jedoch für dich aufsetzten.

      Am besten kontaktierst du mich per Mail dafür: Kontakt@pulverofen.de

  3. Grüße,
    mal eine kurze Frage.

    Die Heizwendeln, werden diese durch das Programm einzeln angesteuert?
    Als Beispiel: du möchtest 120°C erreichen hast aber gerade nur Raumtemperatur.
    Bis 80°C heizen beide Spiralen und am 81°C heizt nur noch 1 oder heizen immer beide bis zur erreichten Temperatur…?

    Ich baue mir nämlich derzeit auch einen Ofen nur im Innenmaß von 200x150x150cm und ich habe mir 2x Elektroheizer (Elektroheizer TDS 50) mit je 9KW gekauft wo ich insgesamt 6 Spiralen habe.
    Diese möchte ich aber Temperaturabhänig zuschalten bzw abschalten.

    Beispiel: Raumtemperatur bis 100 °C laufen alle 6 Spiralen dann bis 150°C heizen nur noch 4 und bis 180°C heizen nur noch 2 Stück.

    Da ich im Programmieren nicht so anffin bin wäre es einfach für mich wenn zufällig so programmiert wurden ist, dass 2 unabhängige Signal zu einer bestimmten Temperatur gesendet wird. Das ich diese nur noch auf meine Temperaturen anpassen muss und nur noch eine zusätlich einfügen da ich 3x 2 Spiralen gleichzeitig antreiben möchte.

    Mit freundlichem Gruß
    Tony

    1. Hi Tony, es werden immer beide Heizelemente gleichzeitig angesteuert. Darf ich deinen Hintergedanken erfahren? Da mir nicht schlüssig ist, weshalb dies so gewünscht ist.

      lg Simon

      1. Hallo Simon,

        Na klar erkläre ich dir gern mein Gedanken.

        Unzwar habe ich ein Volumen von ca.3m³ (1800x1500x1100mm Innenmaße) in dieser Größenordnung haben die Pulveröfen eine Leistung von min 15 KW.

        Um diese Leistung zu erreichen, wollte ich zwei dieser genannten Elektroheizungen kaufen mit insgesamt 6 Spiralen (18KW)

        Warum so viel Leistung? Weil ich eine Temperatur von 180 -200°C erreichen möchte und dies relativ schnell geschehen soll. (viel Leistung kurze Heizzei)

        Wenn ich nun die erreichte Temperatur von 180°C erreicht habe möchte ich mit wenig Leistung die Temperatur halten.
        Dafür sollen anstatt alle 6 Spiralen nur 2 Spiralen anspringen und die Luft auf einem Niveau halten.

        Klar geht es auch damit wenn alle 6 SPiralen angehen aber die Schaltphasen wäre sehr schnell hintereinander. Denn Wenn alle 6 angehen ensteht so viel Energie das diese (eine Vermutung) so schalten werden.

        Angenommen 190°C soll gehalten werden. Bei 186°C gehen die Siralen 5 sec an (temperatur wieder auf 190°C) gehen aus, 1 min später wieder an, aus, ab, aus usw.

        Das möchte ich gern vermeiden und würde lieber in den hohen Temperaturen nur 2 Spiralen arbeiten lassen anstatt alle 6.

        Grüße aus DD

        1. Hi Tony,

          wenn du keine wirklichen Programmierkenntnisse hast, wäre der einfachste weg die Elemente paarweise mit Schaltern zu versehen. Ich habe schon bei einigen Fertiglösungen gesehen, dass man bei diesen die Leistung teilweise auf 50% drosseln kann.

          Wie der PID letztendlich schaltet kannst du beeinflussen. Mehr dazu kannst du hier nachlesen: https://github.com/jbruce12000/kiln-controller/blob/master/docs/pid_tuning.md

          Falls du dich dennoch ran wagst das Programm umzuschreiben, dann lass es mich wissen. Eventuell hätte ich eine Lösung parat, die jedoch viel Zeit, mühen und Nerven verlangt.

          lg Simon

  4. Ich werde mich bei dir melden…in der Hoffnung, dass diese Internetseite bestehen bleibt. Falls nicht kannst du mir ja eine Mail schicken damit ich dir dann darauf Antworten kann. Bzw ich schreibe dir dann auf die Kontakt@pulverofen.de

    Aber es wird sicherlich darauf hinauslaufen das ich das Programm umschreiben bzw neu schreiben werde. Ich möchte es einfach für mich perfekt haben bzw so wie ich es mir Gedanklich vorstelle.

    Habe die Blechteile alles in Inventor gezeichnet schicke alles nächste Woche zu meiner Partnerfirma und lasse die Blechteile Laserschneiden und biegen. Dann Schweiße ich den Rohramen zusammen und baue den Ofen zusammen…Danach gehts ans eingemacht 😀

    Grüße Tony

  5. Hallo, als erst mal Danke für die Tollen Bilder und Beschreibung.
    Hast du vlt auch noch Bilder für den Lüfterkanal mit angebauten Lüfter?
    Baue gerade so ein Ding 800x700x1350 mit Alu-Blech Verkleidung ( günstig bekommen)und dazu ist mir ein Absaug Lüfter einer Industrie Lötstation in die Hände gefallen.
    Kleine Kaffee Spende habe ich dir hinterlassen.
    Danke nochmals Walter

  6. Hallo Simon, hast ein echt tollen Ofen gebaut. Bin auch gerade dabei einen zu bauen.
    Mal eine Frage zu deiner Steuerung. Ist das nur ein tablet neben dem Ofen der dann mit dem rapsberry per WLAN verbunden ist?
    Liebe Grüße
    Arthur

    1. Hi Arthur, ich habe einen alten PC-Bildschirm verwendet und per HDMI an den Raspberry angeschlossen. Dies ist nicht zwingend Erforderlich. Die meiste Zeit bediene ich den Ofen übers Handy oder auch Tablet – so wie du schon sagtest über das WLAN Netzwerk.

      Lg Simon

  7. Wahnsinn, Danke für diese Hilfe.
    Werde mich nach dem Bau erkenntlich zeigen.
    Habe alles an Equipment, Sandstrahlkabine, Kompressor, Pulverpistole, Kabine….
    Es fehlte jetzt nur noch der Ofen.
    War schon drauf und dran einen Ofen aus Littauen für 2500€ zu Ordern bis ich auf deine Anleitung gestoßen bin.
    Plane Außenmaße von 2000x1000x1000 und werde es mit 3 Heizelementen versuchen bei der Größe.

    Materialplanung liegt eben komplett bei 750€, Danke 😀

    1. Das freut mich Markus
      Sollten beim Bau irgendwelche fragen auftauchen, dann kannst du mich gerne per Email kontaktieren.

      Mit etwas handwerklichem Geschick und Zeit kann man tatsächlich einige taler sparen.

      lg Simon

  8. Moin Simon,
    ich möchte eine Regelung für einen Keramik-Brennofen mit 3,2kW (230V) bauen und muss dafür wohl ein etwas größeres SSR nehmen. Wenn ich deine Fotos (und den Schaltplan) richtig deute, steuerst du die SSR’s direkt vom gpio des Raspi. Kommen die gut mit den 3,3V aus? Mache mir Gedanken wie ich es realisiere, wenn dem größeren SSR die Spannung nicht ausreicht. Hast du dazu eine Idee?
    Viele Grüße,
    Wolfgang

    1. Die Halbleiterrelais kommen ohne Probleme mit den 3,3v der GPIO‘s aus. Ich habe bewusst SSR‘s gewählt, die eine Steuerspannung von 3-32v benötigen und somit dafür geeignet sind. Einige benötigen nämlich mindestens 4v.

      Damit solltest du also im Normalfall keine Probleme haben.

      lg Simon

  9. Hallo.
    Erstmal vielen lieben Dank für die tolle Anleitung.

    Wenn ich den Raspberry PI 4 kaufen und von ihnen die SD-Karte ist dieser dann schon voll funktionsfähig oder muss ich da dann noch irgendwelche Programme installieren oder Updates machen?

    1. Hi Nico,

      die SD-Karte muss nur noch eingesteckt werden und ist ready to go. Weiteres beantworte ich dir auch gerne per Mail.

      lg Simon

      1. Hallo,
        Danke für die schnelle Antwort.
        Wie läuft das ab mit dem Lüfter?
        Es würde ja auch gehen, dass ich den Lüfterkanal direkt an einer Heizspirale habe oder?
        Ich benötige nämlich 3 Spiralen a 2400w dann könnte ich doch bei einer Spirale den Lüftungskanal anbringen oder?
        Insgesamt benötige ich nur eine Leistung von ca 7400w was bedeutet ich brauche nicht die volle Leistung bei 3 Heizspirale.
        Auch gerne per Email beantworten.

        LG Nico

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