Archiv der Kategorie: Grundlagen

Hier wird Grundwissen vermittelt

Gravieren mit der CNC-Minifräse

In einem früheren Beitrag hatte ich den Weg der Schaltkreisentwicklung bis zur Erstellung der Platine per Fräsen und Bohren auf meiner CNC-Minifräse erklärt. Aber mit der Maschine geht ja noch mehr!

Vor kurzem war der Bedarf nach einem Kofferanhänger entstanden. Mir schwebte da ein Anhänger aus Aluminium vor. In den Baumärkten gibt es die verschiedensten Aluminiumprofile, da prinzipiell dafür geeignet sein sollten. Ich hatte hier noch 60mm breites und 3mm starkes Material liegen. Ein Schild mit 60mm x 100mm schwebte mir vor.

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Alles rund um den Arduino: ein empfehlenswerter Link

Wer meinen Blog kennt, weiß, dass ich schon Einiges mit dem Arduino realisiert habe. Auch ich weiß das natürlich nicht alles auswendig und muss mir meine Informationen auch zusammensuchen. Genau bei so einer Suche ist mir gestern eine sehr empfehlenswerte Seite untergekommen, die ich hier kurz vorstellen möchte. Alles rund um den Arduino: ein empfehlenswerter Link weiterlesen

Die Sache mit den Zähnen: Zahnräder, Grundlagen

Was wäre die ganze Technik ohne Zahnräder? Kein Getriebe würde es geben und damit auch keine Anpassung von Drehzahlen an den gewünschten Geschwindigkeitsbereich. Egal ob Maschinen oder Autos oder eben der Extruder unseres Druckers: Alle haben Zahnräder.

Ich wurde jetzt langsam neugierig darauf, wie man Zahnräder und deren Paarungen selbst berechnet, konstruiert und druckt. Der letzte Teil ist mir ja schon oft geglückt. Bei dem Einen oder Anderen meiner Leser verrichten von mir gedruckte Zahnräder ihren Dienst im Extruder. Ich will in zwei Beiträgen zunächst die Theorie und die notwendigen Berechnungen vorstellen und dann im zweiten Teil auf die Konstruktion in FreeCAD eingehen.

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Atheros WLAN-Treiber unter Windows 7 (Win8 auch?) führt zu BlueScreen BSOD

Eigentlich passt es ja gar nicht in meinen Blog. Trotzdem der Hinweis, weil ich nirgends im Internet eine gute Lösung für das Problem gefunden habe ….

Wer den Atheros Chipsatz für WLAN in seinem Notebook oder Netbook hat, wird bei Treiberversionen ab 10.X eine böse Überraschung erleben, – BlueScreen.

Nach stundenlangem Probieren habe ich dann rausgefunden, dass die letzte 9.X-Version installierbar ist und nicht zu BSOD führt.

Zudem musste ich feststellen, dass die Atheros-Seite mit Firefox auf Kriegsfuss steht. Die Seiten durchblättern geht ja noch. Treiberdownload Fehlanzeige. Meine Lösung war das Ausweichen auf den Internet Explorer von Microsoft. Da geht es dann.

Vielleicht hilft es ja dem Einen oder Anderen.

Projekt: Drahtführung für Wickelautomat (Teil 3)

Jetzt werde ich die ersten Gehversuche mit einem Schrittmotor wagen. Ich verwende dazu den schon aus dem letzten Teil bekannten Arduino Nano, einen Treiberbaustein Pololu DRV8825 und natürlich einen Schrittmotor. Der Schrittmotor hat die Typbezeichnung 17HS5425. Wichtig ist daran eigentlich nur, dass es ein bipolarer Schrittmotor ist. Daher hat er 2 Paare Anschlussdrähte, die jeweils eine Motorwicklung ansteuern.

Die Schaltung ist eigentlich zwischen DRV8825 und dem etwas bekannteren Typ A4988 gleich. Besser gesagt, in eine Schaltung für einen A4988 kann man auch einen DRV8825 einsetzen. Andersrum ist das nicht sichergestellt. Ich verwende deshalb diese Schaltung:Pololu DRV8825 Beschaltung

In dieser Schaltung kann sowohl der A4988 als auch der DRV8825 verwendet werden, auch wenn eine Pinbezeichnung verändert ist. Beim DRV8825 gibt es einen FAULT-Eingang. Der gleiche Pin ist am A4988 mit VDD bezeichnet. Und tatsächlich wird dieser Pin auch mit der Ausgangsspannung des Nano beschaltet. Am Nano  ist das der PIN „+5V“. Der liefert beim Anschluss an USB (oder andere) Strom. Zum Vergleich die A4988-Schaltung.Pololu A4988 Beschaltung

In dieser Schaltung bleibt bei mir „logic power supply“ unbeschaltet, da ich den Nano mit USB-Strom versorge. Am Arduino Nano gibt es übrigens für GND zwei Pins, die zu verbinden sind.

Kleine Hintergrundinfo:
Am DRV8825 ist FAULT intern über einen Widerstand mit SLEEP verbunden. Somit macht dann auch die Brücke zu RESET Sinn.

VMOT und GND werden mit der Stromversorgung für den Schrittmotor versorgt. Ja, da benötigt man extra Strom. Deshalb ja auch der Treiberbaustein. Denn der stellt den Motorwicklungen gezielt Strom zur Verfügung. Die läppischen Milliampere über USB reichen da bei Weitem nicht. Die Stromversorgung sollte unbedingt mit dem 100 µF (Mikrofarad) -Elko geglättet werden. Jetzt noch den Schrittmotor selbst anschließen und die Schaltung ist fertig. Die Verbindung zum Schrittmotor sollte unbedingt sehr sicher angelegt werden. Sollte auch nur ein Pin während des Betriebs keinen Kontakt haben löst sich der Treiberbaustein per Rauchwolke in wertlosen Schrott auf.

Zuletzt darf natürlich die Datenverbindung zwischen Nano und Treiberbaustein nicht fehlen. Welche Pins am Nano genommen werden ist egal, solange es digitale Pins sind. Die analogen sollten hier nicht genommen werden. Ich habe Pin D2 und D5 genommen.

Hier (Youtube) noch ein kleines Video zur Schaltungserklärung auf dem Breadboard.

Nachdem alles verdrahtet ist, kontrolliert wurde und die 12V-Stromversorgung für den Schrittmotor eingeschaltet ist lade ich ein erstes extrem simples Testprogramm auf den Arduino Nano. Einziges Ziel ist die Funktionskontrolle der Schaltung.Stepper ansteuern

Zum leichteren Kopieren nochmal als Text …

/*
Schrittmotor
alle 200ms ein Schritt in eine Richtung.

This example code is in the public domain.
*/

void setup() { 
// setzen der Digitalpins 1 und 2 als Ausgang.
pinMode(5, OUTPUT);
pinMode(2, OUTPUT); 
}

void loop() {
digitalWrite(5, HIGH); // DIR an Pin D5
digitalWrite(2, HIGH); // STEP an Pin D2
delay(100); // warte eine zehntel Sekunde
digitalWrite(2, LOW); // Gnd an Pin D2
delay(100); // warte eine zehntel Sekunde
}

Das Programm habe ich vor einiger Zeit in einem Forum entdeckt und gleich kopiert. Leider finde ich die Quelle nicht wieder. Auch wenn es als PD gekennzeichnet ist: Wenn jemand die Quelle weiß, wäre ich für den Hinweis dankbar.

Wenn das Programm übertragen wurde, sollte sich der Schrittmotor im Zehntelsekundentakt in Bewegung setzen. Bei mir hat es auf Anhieb funktioniert.

Projekt: Drahtführung für Wickelautomat (Teil 2)

Ich hatte ja schon erwähnt, dass ich mit dem Filawinder nicht ganz glücklich bin, weil die Führung des Drahtes auf der Spule nicht so gut funktioniert. Das liegt aber nicht etwa an einer schlechten Konstruktion des Gerätes, sondern daran, dass ich wesentlich größere Spulen verwende und 3mm-Draht produziere. Das Gerät ist aber wohl eher für 1,75mm-Draht und kleine Spulen ausgelegt.

Ich habe mir überlegt, dass ich die Konstruktion mit einem Schrittmotor antreiben will. Die Steuerung soll letztendlich von dem bereits im Gerät verbauten Arduino Nano erledigt werden. Das vorhandene Programm werde ich erweitern und die Anteile der Servosteuerung entfernen.

Zur Entwicklung in den ersten Schritten fange ich mit einem Breadboard an. Wer es nicht kennen sollte: Ein Steckbrett für elektrische Komponenten.

Ich fange mal klein an: Arduino Nano soll blinken.

Also den Nano per USB an den Rechner anschließen. Das kann problemlos bei laufendem Rechner passieren. Die Arduinos brauchen keinen zusätzlichen Strom. USB reicht.

Neben dem Arduino Nano wird die Entwicklungsumgebung gebraucht. Etwas Programmiersprache C sollte man beherschen dafür.  Nach der Installation findet man sich auf der Oberfläche wieder. Die sieht dann so aus:Arduino EntwicklungsoberflächeZuerst muss das Board ausgewählt werdenBoardauswahl in Arduino

… und jetzt noch das erste Testprogramm: BLINK…Blink auswählen in ArduinoDann sieht es so aus:

Arduino BlinkJetzt den Upload-Button Upload-Button drücken und dann wird diese Software, auch Sketch genannt, auf den Nano geladen. Danach blinkt die rote LED im Sekundentakt.Blink ErfolgDie grüne LED darunter zeigt an, dass der Nano mit Strom versorgt ist.

Pololu (Schrittmotortreiber) einstellen

Mal wieder ein wenig Grundlagen. Und diesmal voller Eigennutzen, denn ich brauchte die Information selbst, um etwas zu experimentieren.

Die üblichen Schrittmotortreiber im Bereich 3D-Druck kommen von der Firma Pololu. Es gibt da zum einen den A4988 und zum anderen den DRV8825. Der Letztgenannte hält höhere Ströme aus, wird zudem nicht so heiß und bietet 1/32 Mikrosteps. Bei Neubauten würde ich dazu raten.

Diese Treiberbausteine müssen eingestellt werden, denn die Bausteine und die Schrittmotoren können ja mit einem großen Spannungsbereich betrieben werden. Die Nennspannung des Schrittmotors ist eigentlich völlig uninteressant. Entscheidend ist der Strom, – zumindest, wenn man über einen Schrittmotortreiber steuert. Bei der alten Beschaltung mit H-Bridges war das anders. Aber das nur am Rande. Die Nutzung höherer Spannungen führt letztendlich dazu, dass der Motor wesentlich schneller höhere Drehmomente aufbaut. Der DRV8825 erlaubt Eingangsspannungen von 8,2V bis 45V. Üblicherweise arbeiten wir mit Schaltnetzteilen aus dem PC-Umfeld. Da sind 12Volt üblich.

Weiterer kleiner Exkurs: Neben der präzisen Einstellmöglichkeit mit Mikrosteps, die immerhin statt 200 Steps pro Umdrehung ganze 6400 Steps ermöglicht, bringen Mikrosteps noch den Vorteil des besseren Einschwingverhaltens beim Anfahren einer Position. Die Motoren sind nämlich nicht in der Lage einfach den Punkt genau anzufahren, sondern schwingen sich um den Zielpunkt ein. Die Mikrosteps reduzieren die Schwingungen erheblich.

Die einfache, aber auch völlig unpräzise Art der Einstellung will ich nicht verschweigen:
Zu wenig Strom -> Der Motor hat keine Kraft eine Position anzufahren
Zu viel Strom -> Der Motor „singt“ und wird übermäßig heiß
Diese „Methode der Einstellung“ würde ich aber nicht einmal für das schnelle Experiment vorschlagen.

Jetzt schaue ich mir mal meinen Beispiel-Schrittmotor an. Es ist ein NEMA 17HS5425:

NEMA 17HS5425 Daten

Die für uns entscheidende Formel lautet …
Vref = Imax x (5 x Rs)
Rs ist der auf der Treiberplatine verbaute Widerstand. Der ist laut Datenblatt beim DRV8825 0,1Ohm.
Im Internet findet man in den Foren die Aussage, dass die Einstellung nicht mit dem Maximalstrom sondern mit 70% davon erfolgen soll. Das wäre dann 2,5A x 0,7 = 1,75A.
Damit ergibt sich Vref = 1,75A x 5 x 0,1Ohm=0,875Volt
Wenn die vollen 2,5A gebraucht werden, bekommen wir mit dem DRV8825 übrigens schon Probleme, denn er liefert laut Datenblatt bis zu 2,2A.

Die gleiche Rechnung jetzt noch für den A4988:
Hier ist die Formel etwas anders und lautet …
Vref = Imax x (8 x Rs) mit Rs zu 0,05Ohm. Damit wäre die Referenzspannung 0,7Volt.

Die Referenzspannung kann recht leicht auf dem Motortreiber gemessen werden. Legt man vom Multimeter eine Seite einfach irgendwo auf Masse kann man am Schleifer des Potis auf dem Treiberbaustein die Spannung messen.

Zur Sicherheit noch ein paar Hinweise:
Während Strom auf dem Treiber ist, darf der Schrittmotor keinesfalls abgetrennt werden. Das ist der sichere Tod des Treibers.
Höchste Konzentration ist bei der Messung angebracht. Ein Abrutschen mit der Messspitze kann schnell einen Kurzschluss verursachen.

Teilesatz für einen Mendelmax 1.5

Hier eine Auflistung in Bildern, welche Plastikteile für einen Mendelmax 1.5 benötigt werden. Diese Teile sind für 20mm-Extrusionen und 8mm-Wellen ausgelegt. Vorstellbar sind natürlich auch andere Werte. So werden zum Beispiel gerne 10mm-Wellen genommen um die Stabilität zu erhöhen.

Den dargestellten Teilesatz kann ich auf Anforderung gerne fertigen. Auch bei anderen Wünschen versuche ich gerne zu helfen. Bitte einfach Kontakt aufnehmen.

Die Teile sind aus Terluran GP-35 (ABS) ungefärbt hergestellt.  Die Teile sind cremeweiß. Außerdem sind die Teile noch nicht bearbeitet. Sämtliche Stützkonstruktionen sind noch vorhanden und die Löcher haben noch nicht das richtige Maß. Das muss jeder selbst bearbeiten, – ist ja schließlich ein Hobby.

Die alten Bilder habe ich gelöscht, denn mittlerweile gibt es neue und wesentlich bessere Bilder hier.