Der Kompressor


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Ausgangssituation

Mein ölfreier Schneider-Kompressor ist ein echter Brüller: 95 dB(A) Betriebsgeräusch.
Das ist so laut, dass man seine eigenen Gedanken kaum noch versteht!  

  Der lärmende Freund steht direkt unter meinem Basteltisch und ist meist eingeschaltet. Und weil mein Druckluftnetz nicht absolut dicht ist, geht er einfach irgendwann an.  

  Wenn man grade hochkonzentriert an sowas wie offener Netzspannung rumhantiert, gibt das jedesmal einen kräftigen Adrenalinschub.  

  Mistkiste, warum habe ich dich nicht vorher abgeschaltet!  

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  Wenn der Motor läuft, rappelt der Apparat so stark, dass man im Nebenraum die Vibrationen auf dem Estrich spürt. Das sind zwar noch keine seismischen Wellen, reicht aber bis ins Nachbarhaus.
Das muß aufhören!  

 
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Meine Lösung

 

  Als Erstes habe ich ihm das dröhnen abgewöhnt. Dafür braucht man einen Sockel, der ihn vom Boden entkoppelt.  

  Ich habe eine Kiste zusammengeschraubt, die 4 Tennisbälle als Füße hat:  

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Die Bälle stecken so tief drin, dass sie nicht mehr wegrollen können.  

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Tesakrepp dient als Montagehilfe, damit sie beim Aufstellen nicht rausfallen.  

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  Die Kiste wurde mit Betonplattenresten gefüllt und dann mit dem Rest uralten Fliesenklebers zugeschmaddert. Ich sag ja: nix wegschmeißen, kann man alles nochmal brauchen.  

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In den noch weichen Matsch habe ich dann eine Deckelplatte aus MDF gelegt.  

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So sieht der Kompressor nun auf seinem neuen Thron aus.  

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Der Erfolg: Die Vibrationen auf dem Boden sind nun nicht mehr spürbar.  

  Für den übrigen Lärm habe ich eine Kiste um den Sokel herumgebaut und die innen mit Dämmstoffmatten ausgekleidet. Außerdem wurde ein Teil der Armaturen abmontiert und nach außen verlegt, denn in der Kiste kommt man da so schlecht dran.  

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So - hier drin kann er nun dröhnen!
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Zur Zeit ist die Vorderseite noch nicht geschlossen - ich stelle dort einfach eine Dämmplatte leicht schräg davor, so dass ausreichend Luft zur Kühlung in den Kasten kommt. Damit ist der Kompressor zwar noch nicht flüsterleise, senkt den Lärm aber auf eine durchaus erträglich Lautstärke.
Sollte mich das irgendwann doch weiter nerven, muss ich halt eine schallgedämmte temperaturgesteuerte Lüftung dranfrickeln.  

  Aber erstmal gehen mir noch andere Ideen durch den Kopf.  

  Problem:  

  Wenn ich mit Druckluft beim Bohren kühle oder beim Sägen Späne wegpuste, brauche ich nur 1-2bar Druck. Manchmal will ich aber Maximaldruck - zum Beispiel wenn ich den Reifenfüller am Auto benutze. Dann muss ich von der Garage in den Keller hasten, den Druckminderer voll reindrehen und dann wieder hochlatschen. Weil bei vollem Druck mein Druckluftnetz schneller an Druck verliert, geht der Kompressor öfter an. Also muß ich anschließend zurück in den Keller und den Druckminderer wieder auf 1-2bar drehen.  

  Das dauernde rauf und runter Rennen finde nicht nur ich störend...  

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  Das muß wegrationalisiert werden!  

  Die Lösung ist ganz einfach: Ich überbrücke den Druckminderer einfach mit einem Magnetventil. Klack - voller Druck!  

  Fragt sich nur, wie man das Klack auslöst?  

  Ein Kabel neben den Druckluftschlauch legen und vorne einen Taster dran wäre zu simpel - und unpraktisch.
Vielleicht per Funk? Ich habe zwar irgendwo noch so ein kleines Funkmodul rumliegen, aber dann würde das im Keller liegen, wenn ich in der Garage oder im Garten Druck brauche. Außerdem wäre genau dann die Batterie alle.  

  Daher löse ich das Umschalten des Magnetventils mit der Druckluft selber aus. Die Idee ist, mit der Druckluftpistole etwas zu machen, was beim normalen Gebrauch nicht vorkommt. Es wäre ja blöd, wenn beim Airbrushen plötzlich 8 bar auf der Düse wären!  

  Ich habe mich für einen Dreifachklick entschieden, also dreimal hinereinander kurz zu pusten. Vorher und hinterher muss aber eine Pause sein, sonst gilt's nicht!  

  Um das zu bauen muss ich nur den Durchfluss erkennen und mit einem Microcontroller auswerten.
Neue Frage: wie erkennt man den Durchfluss?  

   

Durchflusserkennung

 

  Man kann das mit Ultraschall machen, oder (wie in modernen Autos der Luftmassenmesser) mit einem Hitzdraht. Habe ich nicht, ist auch zu kompliziert.  

  Ich habe noch einen Drucksensor rumliegen, aber der Druckabfall hinter dem Druckregler wird nur minimal sein. Geht also wahrscheinlich auch nicht. Also eine Venturi-Düse drehen und den Unterdruck messen? Würde bestimmt gehen, ist aber schwer dicht zu kriegen.
Man könnte das Rauschen der Luft mit einem Mikrofon messen - nur blöd das der Kompressor doch noch ganz schön lärmt.  

   

Meine Lösung

 

  Ich habe ein Hindernis in den Luftstrom gelegt, welches von diesem bewegt wird. Eine Lichtschranke erkennt dann, ob das Hindernis in Ruhelage ist.  

  Das Hindernis muss sich im Luftstrom bewegen können, darf aber nicht abhauen. Da ich nicht um die Ecke fräsen kann, wird das Gebilde schichtenweise aufgebaut. Dazu habe ich 8 kleine PVC-Platten zugesägt:  

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Die Platten wurden innen rechteckig ausgesägt:  

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Zwei zusammengeklebte dünnere Platten bilden das Hindernis und sind mit einem Metallstab beschwert:  

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Als Lager dient eine Nähnadel  

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In die äußeren 2 Platten kommt Gewinde für die Anschlußstutzen:  

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und die Platten werden mit PVC-Kleber zusammengeschweißt:  

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  Hier ein Testaufbau mit der Klappe:  

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Darauf weitere PVC-Platten:  

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Die 3. Platte habe ich aus durchsichtigem Makrolon gefertigt.  

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Nach dem Kleben wurde der ganze Block geschliffen und das Makrolon glasklar poliert. Nun kann man die Wippe darin gut erkennen.  

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Ein Fototransistor und eine IR-LED wurden mit Heißkleber montiert und Schlauchstutzen provisorisch eingeschraubt.  

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Ein erster Test war überraschend erfolgreich. Je nachdem wie stark ich die Luft habe strömen lassen, stieg der Strom am Fototransistor mehr oder weniger.
Die Empfindlichkeit konnte man einfach durch die Neigung des Kastens einstellen. Je schräger, desto empfindlicher.  

  Nun wurde die Schlauchstutzen mit flüssiger Gewindedichtung eingeklebt, die Spannschrauben montiert und der Kleber 24h aushärten lassen.  

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Hm - Es könnte ja sein, das sich doch irgendwo noch ein Luftkanälchen von innen nach außen gemogelt hat. Also sollte ich einen Dichtigkeitstest machen und wenn sich ein Leck zeigen würde, müßte ich die Stelle mit dem Zahnarztbohrer aufbohren und dem Gebilde eine Zahnfüllung aus PVC-Pulver und Dachrinnenkleber verpassen.  

  Also wurde das Baby zum ersten mal gebadet.  

  Ich war wirklich platt: Das Teil hatte nicht ein Leck! Nee - es waren gefühlte hundert!  

  Wenn man eine Seite einen Blindstopfen draufschraubt, kann man es vielleicht noch als Luftsprudler im Aquarium brauchen. Absoluter Murks! Echt schade dass ich da einen ganzen Sonntag lang dran gesägt, gefeilt, und rumpoliert habe...  

  Statt das Ganze nochmal zu bauen und diesmal 3cm Rand ringsum einzuplanen und dann alles flächig mit Silikon zu verkleben, habe ich mir einen neuen Sensor einfallen lassen.
Der war nach 10 Minuten fertig und ist absolut dicht. Muß einem nur einfallen...  

 
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Der simple Durchflusssensor

Herzstück ist dieses Präzisionsdrehteil:  

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Das ist nix weiter als ein Stück 8mm Alurohr.
Das kommt in einen durchsichtigen 9mm Druckluftschlauch. Damit es nicht weg kann, ist der Schlauch grade so lang, dass sich das Rohr nur ein paar mm zwischen den Schlauchstutzen bewegen kann.  

  Strömt nun Luft durch den Schlauch, hebt sie das Röhrchen an und damit wird eine Lichtschranke unterbrochen. Weiter unter gibt's ein Video, in dem man das gut erkennen kann.  

  Aus einer OBO-Schelle und etwas PVC+Heißkleber habe ich einen Lichtschrankenhalter gebaut, der sich auf dem Schlauch präzise justieren läßt.  

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Die Verrohrung

Magnetventil, Druckminderer und Wasserabscheider hatte ich. Viele Kleinteile auch.
Damit ich nicht wieder so eine Pleite wie mit dem PVC-Block erlebe, habe ich eine Stunde im Pneumatik+Hydraulik Shop verbracht und mit dem Verkäufer alle Reduzierstücke, Verteiler und Schlauchanschlüsse passend zusammengestellt und bin dann mit ein paar professionellen Teilen und 'ner frischen Pulle Loctite-542 (Gewindedichtung) wieder rausgekommen. Das war wie Weihnachten!  

  Zusammenbastellei:  

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Die Elektronik besteht im wesentlichen aus einer Stromversorgung, einem Mikroprozessor (Attiny25) und einem Transistor für die Relaisansteuerung.
Für die Stromversorgung habe ich einfach den Trafo angezapft, der für mein Bastelkellerlicht zuständig ist.  

 
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Software

Wieso ist bei mir in so gut wie jedem Bastelprojekt einen Prozessor drin? Weil's Spaß macht!  

  Um Strom zu sparen und Störlicht rauszufiltern, blitzt die LED 311 mal pro Sekunde für eine 3000stel Sekunde durch den Schlauch. Am Fototransistor ergibt sich dann folgender Signalverlauf (blaue Kurve: LED, gelbe:Fototransistor)  

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In einer wilden Statusmaschine werte ich dann aus, ob da jemand 3 mal schnell Luft hat strömen lassen. Wenn die Pulse und die Pausen nicht zu lang und nicht zu kurz waren und vorher und hinterher auch ausreichend Pause war, dann schaltet der Prozessor das Magnetventil um.  

  Hier als Video (3MB):

 

 
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  Was mit 1m Schlauch so prima funktioniert hat, klappte am Druckluftnetz dann gar nicht mehr.
Wäre ja auch zu schön gewesen.  

  Die langen Schläuche dämpfen die Druckstöße dermaßen, dass sich der Aluring bei 2 bar einfach nicht hebt. Also braucht das Alurohr mehr Strömungswiderstand. Oder Hilfe!
Daher bekam es 'ne PVC-Gabel unter den Hintern, die es antreibt:  

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Der Gabelstiel verschwindet im Schlauchstutzen, die Verbreiterung am Stielende deckt einen Großteil der Öffnung ab. Damit ist der Schub am Anfang groß genug, um die Haftreibung zu überwinden.  

  Dann musste ich noch die Puls/Pausenzeiten in der Software deutlich verlängern - und nun funktionierts!  

  Zusätzlich habe ich noch einen Piezo-Piepser spendiert, damit man wenigstens im Keller hört, wenn das Umschalten geklappt hat. Und eine Komfortfunktion ist drin: Wenn man 7 Minuten keine Luft zieht, dann schaltet das Magnetventil automatisch wieder aus.  

  Der geringere Druck tut den Schläuchen gut. Bei abgeschaltetem Kompressor ist der Druck schon seit Tagen stabil. Vielleicht ist es auch das Loctite, das einfach dichter ist als das olle Teflonband?  

  Der Aufbau mit der Elektronik sieht nun so aus:  

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Und noch ein Gruppenfoto zusammen mit dem Kompressor:  

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  Hier der Quellcode zum runterladen (incl. AVR-Studio4-Projekt Dateien sind's 19KB) :
durchflussschalter.zip
Die .c Datei bitte mit Monospace-Font betrachten - sonst ist die Formatierung Grütze.  

  Im Programm habe ich mich ein wenig mit Assembler und dem Binden von Variablen an Register ausgetobt. Da auch das etwas hakelig war, habe ich es im Quelltext zusammen mit ein paar Fallstricken kommentiert.  

  Ist der Kram so zeitkritisch? Nö, überhaupt nicht. Der Prozessor ist wahrscheinlich weniger als 1% ausgelastet.
Warum mach ich's dann?
Mir war halt grade danach. Wollte nur mal sehen, ob ich's kann!  

 
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