Изготовление электроники для 3D принтера. RAMPS v1..

Один из главных вопрос при постройке 3D принтера — какую электронику использовать?  В сети есть несколько вариантов под разным названием и с разными возможностями: GEN, Sanguinololu, RAMPS и др. Но все они устроены практически одинаково: к процессору Atmel к выводам подключены драйверы управления шаговыми двигателями, несколько транзисторов для управления нагревательными элементами и кулером, и несколько перемычек для задания шага двигателя. Чем круче процессор, тем больше к нему может быть подключено плюшек в виде экранчика, кардридера и т.д. Подробно описывать не буду, но все, что необходимо для работы принтера — это управление 4 (5) драйверами шаговых двигателей, 1 транзистор на нагрев hot end-а (печатающей головки) и вход датчика температуры. Все, этого достаточно.

Присмотревшись к схемам плат, я выбрал наиболее простой вариант — плата RAMPS. Основное её отличие от других в том, что она построена на основе платы Arduino Mega, т.е. схема очень простая, паять надо по-минимуму, настраивать ничего не надо- просто вставляется в Arduino  и включается. Выглядит  все следующим образом:

ramps

плата RAMPS+Arduino

Изначально я выбрал вариант RAMPS 1.4, закупил деталей и приступил к изготовлению платы. Именно в этом месте меня ждал гигантский конфуз — у этой версии платы оказалось очень много тонких дорожек, переходов с одной стороны платы на другую и т.д.

Методом ЛУТ я владею на уровне начинающего, но мне хватило и пары пробных переносов изображения с бумаги на текстолит, чтобы понять бессмысленность моей затей. Решил выбрать более раннюю версию платы RAMPS 1.25 — она проста в изготовлении, используется односторонний текстолит. Есть правда и минус — вместо 5 драйверов шаговых двигателей, в ней используется всего 4, один драйвер управляет сразу двумя двигателями перемещения по оси Z. Ничего страшного в этом нет,  только один минус — часто после печати при возврате в координату (0,0,0) двигатели оси Z стопорит, программа считает, что вы вернулись в 0-ую точку, а на самом деле экструдер висит в воздухе. Обходится этот глюк очень просто — по оси Z надо разгоняться постепенно, тогда движки не заклинит: сначала делаем три шага по 0,1 мм, затем еще пара шагов по 1 мм, а потом разгоняем до 10 мм за шаг (это все можно задать в программе в программе Slicer, про настройку программы я напишу немного позднее).

Для сравнения приведу схему обеих плат:

RAMPS 1.4

схема подключения RAMPS 1.4

RAMPS 1.25

схема подключения RAMPS 1.25

Второй экструдер мне пока не нужен, да и поле печати и так очень маленькое — всего 10х17 см.

В конце статьи выложу все файлы PDF для ЛУТ-а.

Покажу процесс изготовления платы и расскажу некоторые тонкости сборки,может быть кому-то это будет интересно.
Как обычно, напечатал зеркальное изображение платы на глянцевой журнальной бумаге:

изображение платы

распечатываем на журнальной бумаге

Далее утюжным методом переносим на текстолит:

перенесли на текстолит

перенос изображения на текстолит

Далее отпилил лишний кусок текстолита и подправил перманентным маркером косяки:

плата готова к травлению

плата готова к травлению

Красный цвет — это маркер. Я дорисовал несколько площадок. Далее протравил в хлорном железе (водный раствор):

травление платы

травление платы

Через 15 минут потряхиваний платы, она была готова. Я давно не травил платы и для меня было сюрпризом, что водное хлорное железо не такое ядреное, как обычное — безводное хлорное железо. Этот раствор так медленно работает, что я устал ждать. В следующий раз буду покупать безводный FeCl3.
Плата готова:

плата RAMPS 1.25

плата RAMPS 1.25

Далее все дорожки покрыл  припоем и проверил на предмет замыканий.

Плата в сборе:

плата Ramps 1.25 в сборе

плата Ramps 1.25 в сборе

 

От чего я отказался:
1. от 1шт предохранителя, т.к. не нашел у нас в магазинах такой (поставил перемычку)
2. от кулера (во всем городе не нашлось необходимых полевых транзисторов, а подбирать и искать аналоги было лень)

Тонкости:

Припаивать штырьки к плате надо с той же стороны, где и находятся дорожки платы — крайне неудобно и некрасиво, но никуда не деться.

ramps разъемы

Ramps разъемы

Как видно — пришлось паяльником плавить пластик, чтобы добраться до дорожек.

Еще одна тонкость — сначала вставьте штырьки в плату Arduino, затем сверху наденьте Ramps и только потом припаивайте, иначе после сборки будет очень трудно вставить Ramps в Arduino — штырьки будут смотреть в разные стороны и придется пинцетом каждый из них направлять в нужное отверстие, а их более 40 шт :)

Аналогично поступайте с драйверами двигателей.

После сборки сразу заметил — корпус USB-разъема Arduino замечательно замыкает на дорожку с +12 В. Вот это сюрприз :)  Хорошо, что я сначала проверил весь монтаж. Установил на корпусе USB пластиковую пленку из ЭПРА светильника (она там выполняет роль изолятора), но можно использовать обычную изоленту:

ramps usb порт

ramps usb порт

1.После сборки Ramps отключите её от Arduino, уберите драйвера двигателей и подайте на неё питание 12 В . Проверьте все ноги, где должны быть 12 В, а где их не должно быть.
2.Следующий шаг — отключить питание от Ramps и установить плату в Arduino. Подключите Arduino к компу через USB и проверьте наличие 5 В на плате Ramps.
3. Все можно собрать воедино и подать 12 В.

Далее устанавливаете на компе ide от atmel  Arduino 1.0.3 и заливаете прошивку Marlin — она по отзывам наилучшая (я других не юзал, поэтому не могу дать комментариев).

Надеюсь данная статья была вам полезна и интересна.
Как и обещал  - выкладываю файлы для создания платы RAMPS. Пришлось поставить и разобраться в программе EAGLE для перевода схем из исходников в PDF формат, это заняло много времени, но я все-же смог это сделать:

RAMPS 1.25  (PDF масштаб 1:1, отзеркалено)- готовый файл для печати методом ЛУТ

RAMPS_all parts 1-25 - размещение все хлементов на плате

RAMPS 1.3  (PDF масштаб 1:1)- готовый файл для печати методом ЛУТ

RAMPS 1.3 manual - инструкция по сборке

RAMPS 1.4  (PDF масштаб 1:1)- готовый файл для печати методом ЛУТ

RAMPS 1.4 manual  — инструкция по сборке, список деталей, схема размещения элементов.

удачи в сборке ;)

Самое интересное начнется после сборки принтера и подключения его к компу.

Во первых, необходимо будет выбрать в прошивке тип вашей платы, выставить шаг для каждого двигателя, т.к. почти все прошивки заточены под дюймовую систему, а не метрическую. У меня настройка принтера заняла довольно много времени, т.к. информация в инете в основном на английском языке.

Все эти шаги более подробно я опишу в следующих статьях. Подписывайтесь на рассылку, что бы не пропустить новую статью.

 

Понравилась статья? Получай обновления блога на e-mail:

Введите ваш e-mail:

42 комментариев к статье

  1. Какие драйвера ШД использовали и если не секрет, где брали?

    • Sam:

      Странно, но комментарий определился как спам, только сейчас его обнаружил..

      Использовал стандартные для 3D принтеров драйвера на базе микросхемы A4988, плата stepstick продавец Botronicz (Заказывал на ebay по 10-12$)

  2. илья:

    есть вопрос по подключению концовиков если я правильно понял из схем и описания к ним что на Х+ должно быть либо минус либо плюс так это?

    • Sam:

      В версии ramps 1.25 используются все 3 вывода микрика. Центральный вывод подключается к средней точке на плате. В случае несрабатывания датчика крайние выводы меняются местами, либо в прошивке включается «инверсия» датчика. Надеюсь понятно объяснил :)

  3. илья:

    и на всех остальных точно также

  4. илья:

    могу добавить что если печатать на втором слое от самоклеющейся пленки то переносится на много лучше чем с глянцевой бумаги по тому что глянцевая бумага хорошо прилипает к текстолиту а вот эта самая подложка как раз не прилипает ее буквально 1 минутку надо подержать код струей воды и она сама отпадет а дорожки останутся все на месте только есть одна проблема нужен хорошо печатающий принтер чтобы он достаточно много порошка насыпал на бумагу а иначе не чего хорошего не получится проверенно опытным путем и есть еще маленький совет в водном растворе хлорного железа тоже довольно быстро травится просто плату надо перевернуть дорожками к дну и сделать не большой зазор допустим зубочисткой не много приподнять один край платы

    • Sam:

      Скорее всего не поверите,но я так и травил плату, и только для фото специально перевернул её :)

      Насчет глянцевой бумаги тоже в курсе, но у меня почему-то тонер никак не хотел цепляться к подложке самоклейки — отпадывал по выходу бумаги из принтера..

      • илья:

        есть конечно еще один вариант но он требует разборки принтера там надо снять одну из боковых крышек и отключить печку и там есть еще терморезистор вместо него надо впаять сопротивление 1-2 кОм и тогда порошок не будет припечатанный к бумаге и легко с нее стирается рукой и на плату переносится лучше правда с ним нужно аккуратно обходиться так как порошок легко сдувается или стирается вообщем любое не значительное механическое повреждение и можно печатать по новой

  5. илья:

    про полевики IRFZ44N они слегка по слабже но сдюжат и стоят ои прорядка 25 руб не жалко если даже и сгорят можно на крайний случай на радиатор их повесить

    • Sam:

      хм.. надо попробовать :)

      • илья:

        загляни в даташит там не сильно большая разница в параметрах просто я в усилителе автомобильном менял 2 пары таких какие должны стоять на IRFZ44N все еще работает так что должно подойти

  6. илья:

    кстати я пошел по более сложному пути но дешевому я драйвера дешевые заказал на L298 стоят они от 100-150 руб. цена зависит от продавца а сложность заключается в том что надо без RAMPS все это подключать и в прошивке разбираться куда что подключать просто я выяснил что двигателя от принтеров работают от 35V а на RAMPS не более 30V наверное по этой причине у тебя они грелись и не хотели работать как должны

  7. илья:

    а что по поводу концевиков?

    • Sam:

      Я их отключил, т.к. они мешают во время экспериментов.
      Допилю окончательно свой принтер (если это вообще произойдет когда-либо) и тогда их подключу :)

      По опыту — очень редко принтер пытается вылезти за границы печати.

  8. Евгений:

    Здравствуйте паяю Ramps 1.25 но возник вопрос, как располагается R6.

    И не понятно следующее:

    R10 — какое сопротивление должно быть? 1кОм?
    http://reprap.org/mediawiki/images/archive/8/8c/20110104085922%21Arduinomegapololushieldboardbothsides.png

    в Bill of Materials там R10 нет

    Пожалуйста опубликуйте фото вашего Ramps 1.25 (с верху и с низу) без котроллеров шаговых двигателей.

    • Sam:

      R10 — 1кОм сопротивление для светодиода. На него подается напряжение 12В.

      Можно обойтись без светодиода. Особой смысловой нагрузки он не несет — мигает только при Resete платы, больше я не видел, что бы он работал :)

      Рисунок по ссылке, который вы смотрите — он для 2 версии платы.
      смотрите PDF, которые я выложил — там он есть в верхнем левом углу.

      Фото сделать проблематично, т.к. установка платы занимает довольно много времени — сказался «кривой» монтаж разъемов. Но я все-же попробую чуть позже.

      • Евгений:

        Спасибо=)

        R6 как я понял расположен перпендикулярно плоскости? из-за того что маленькое расстояние между отверстиями? (распологается с права от Q2?)

        • Sam:

          Да, он действительно стоит вертикально, когда будете паять, внимательно посмотрите на его высоту — он может касаться платы драйвера двигателя. Я его практически по самый корпус в плату загнал, иначе он мешался..
          Можно заменить этот резистор на резистор в корпусе smd (кажется так называется), для поверхностного монтажа.

  9. Евгений:

    Возникло еще пара вопросов, оговорюсь сразу в электротехнике я плохо соображаю.

    У резисторов по 4.7 кОм — максимальная рассеиваемая мощность должна быть 0.25 Вт, так же как и у 100 кОм-ных?

    Купил транзисторы RFP70N06 (60V, 70А)характеристики которого больше необходимых. Мне сказали в магазине что нечего страшного, правда ли? (у stp55nf06l — 60V, 55A).

    Самовостанавливающийся предохранитель нашел только на 250 градусов.

    Надеюсь что при включении столп искры не увижу=)

    • илья:

      RFP70N06 этот транзистор подойдет запас по амперам это даже лучше дольше не сгорит:grin:
      сколько он стоит?

    • Sam:

      У меня даже стандартные транзисторы на 55А не то, что не греются, а даже теплыми не становятся.

      Сопротивление нагревательного резистора в печатающей головке порядка 6 Ом. При напряжении 12В ток = 2 А, а транзисторы ставятся на 55 А :) запас круче некуда!

      • илья:

        все верно вот именно по этому я и предложил использовать более дешевые транзисторы IRFZ44N и очень нераспространенные по крайней мере у меня в городе где всего один магазин радио деталей но даже тут стоимость не превышает 30 руб. просто я за то чтобы этот принтер был более дешовый

  10. Саша:

    простите за тупизм. но для чего на ось вертикали два двига?

  11. Sailanser:

    Надо было вам брать готовую заводскую плату для RAMPS 1.4 на алишке они есть http://www.aliexpress.com/item/HOT-SALE-1pc-Ramps-1-4-PCB-board-Reprap-3D-printer-control-panel/1031998768.html цена считаю вполне приемлема для заводской платы ;-)

    • Sam:

      В то время, когда я собирал принтер, они не продавались на aliexpresse, только на ebay по 100 $ в сборе. Время идет, и за каких-то пол-года на ebay и ali появилось много комплектующих и самих принтеров.. иногда даже обидно становится, что столько сил потрачено, а можно было подождать пару месяцев и купить готовый узел в сборе :)

      • Роман:

        Добрый день! Спасибо за ваши статьи. Я пока только изучаю и структурирую информацию. Скачал на всякий случай на компьютер :-)
        Подскажите, пожалуйста, список электроники в китах, уже установленную на плату. Просто для меня совершенно темный лес про травление и т.д. И боюсь наломать дров при пайке. Мне бы для первого принтера максимально все упростить.
        Заранее спасибо за ответ.

        • Sam:

          Проще купить готовый комплект RAMPS 1.4 + ардуина+ драйвера 4(5)шт + экранчик+ ридер флешки +концевые датчики +провода. Все стоит порядка 150$. Я бы сейчас сам именно так и поступил бы. Просто, когда я строил принтер, киты еще не продавались, приходилось все самому паять. В худшем случае придется залить прошивку Marlin или любую другую, в лучшем — только подключить двигатели и датчики.

      • Роман:

        Точнее, даже так.
        Я нашел на алиэкспрессе плату, но она идет на Менделя (http://www.aliexpress.com/item/RAMPS-1-4-3D-Printer-Control-Panel-Printer-Control-Reprap-MendelPrusa-FZ0583-Free-Shipping/1190960469.html), а на Принрбота нет (все 632 лота просмотреть не успел, но поиском не находит). Есть ли какое-то принципиальное различие? Я так понимаю, что на любой плате работать должно?
        Извините, если вопрос глупый, я только начал разбираться.

        • Sam:

          Все платы Ramps одинаковые по сути. В прошивке настраивается только шаг двигателя под конкретный ремень и под экструдер и указывается тип терморезистора. Остальное все задается в слайсере.
          Если плата Ramps, то уже не важно какой принтер: Mendel, или Printrbot, или самодельная неведомая конструкция :)

          • Роман:

            Спасибо! Теперь стало немного понятнее :-)
            Правильно ли я понял, что после сбора корпуса (из фанерного каркаса, который есть на сайте), направляющих (продаются на алиэкспрессе), шпилек (в ближайшем строймаге), ремней, подшипников, хотэнда (нашел на makergear.com), электроники в ките (включая двигатели, драйвера, платы и т.д.), основная проблема будет в настройке принтера (если исключить фактор кривой сборки, перкосов и т.д.)?
            Т.е. проблем с тем, что компьютер не видит принтера или электроника не видит те же двигатели, например, не может возникнуть? :?:

  12. Sailanser:

    Ага, точно :smile: Сейчас еще и киты продают так что есть варианты можно отдельно плату и детали самому искать а потом паять, можно кит купить плата+детали и самому спаять. :???:

  13. Вячеслав:

    Здздравствуйте !Пожалуйста отправьте файл исходник платы (sprint layout) на почту varvik85@mail..ru

  14. Eduard_A:

    Вопрос по Ramps 1.4 не пойму куда подключить вентилятор для охлаждения хотенда хочу приспособить. На робофоруме сказали что на площадку подключения второго екструдера. подключать только красный и черный провод. Эффекта ни какого. По аналогии с рампс 1.2 там на схеме показано подключение к D09 но тож никакого эффекта. Хотелось бы не занимать штатные места для второго екструдера и нагревателя мож буду использовать в будущем, сейчас подумал может напрямую с блока питания вывести 12В и подключить, пусть постоянно работает, или через выключатель.

    • Sam:

      К сожалению не могу точно подсказать, не разбирался с этим вопросом. Но написано, что подключается к входу D9 и D10.

      Судя по константам в прошивке, там как раз указывается пин, к которому подключен вентилятор:

      #define FAN_PIN 9

      Как я подозреваю, схема подключения подразумевает 2 варианта включения:
      1. включение 2 экструдеров
      2. 1 экструдер+1вентилятор

      Лично я для охлаждения деталей ставлю вентилятор, напрямую подключенный к 12в через выключатель.

      Если не лень разбираться, то у ардуины полно свободных пинов — покупаете любой подходящий Мосфет и цепляете к свободной ноге. В прошивке указываете эту ногу, как вентилятор. По идее должно заработать.

  15. Вячеслав:

    Не пойму по печатке что за два слоя ?
    как их совместить ? сказано что односторонний текстолит

  16. Василий:

    Доброго времени суток у меня появился вопрос при сборке рамы 1.25, не могу найти принципиальную схему и описание деталей. Подскажите где скачать можно.

  17. Владимир:

    Очень круто

Оставить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

WordPress темы