Schlagwort-Archive: Schrittmotor

Der Drucker – X/Y-Ebene, Teil 8, Zusammenbau und Riemen auflegen

Alle Einzelteile für die Y-Achse sind nun fertiggestellt. Die genaue Platzierung wird erst zum Schluss vorgenommen, damit die Riemen auch möglichst gerade laufen.

Die beiden Pulleys hatte ich noch auf meiner Säulenbohrmaschine von 5mm-Achse auf 6mm aufgebohrt. Na, – und genauso ist es dann auch geworden: Es eiert. Die kann man aber später nochmal austauschen.

Ein kleines Teil muss ich hier aber noch nachliefern. Bis jetzt hat der X-Balken keinerlei Anschlussmöglichkeit für einen Riemen. Dieser Befestigungspunkt sollte natürlich möglichst so liegen, dass kein Kippmoment auf die Schlittenkonstruktion wirkt. Denn dann könnte das Ganze sperren. Also muss der Befestigungspunkt recht niedrig liegen. Gewisse Grenzen setzen natürlich die Riemenführungen aus den letzten Beiträgen. Der Drucker – X/Y-Ebene, Teil 8, Zusammenbau und Riemen auflegen weiterlesen

Der Drucker – X/Y-Ebene, Teil 3, Bewegung

Der Titel des heutigen Blogeintrags ist eine kleine doppeldeutige Anspielung:

Bewegung

Zum einen tut sich endlich mal wieder was bei diesem Projekt. Ich möchte ja gerne schneller vorwärtskommen, aber leider reicht die Zeit nicht mal ansatzweise für alle meine Interessen und Verpflichtungen. Das Thema 3D-Druck ist nunmal nicht gerade überlebenswichtig und fällt daher so ziemlich als Erstes hinten runter. Das geht wohl nicht nur mir so, deshalb gehe ich mal vom Verständnis meiner Leserschaft aus. Apropos Leserschaft: Ich sehe ja, dass mein Blog recht gut angenommen wird. gute 1000 Besucher pro Monat freuen mich wirklich sehr. Ich würde mich über mehr Kommentare freuen. Ehrlich gesagt kommt da nahezu nichts. Selbst zu meinem Angebot ein Forum zu öffnen führte zu keinerlei Reaktion. Das es grundsätzlich technisch funktioniert, beweisen die wenigen angekommenen Kommentare (… und natürlich die Spameinträge). Ich glaube auch nicht, dass die Hemmschwelle zu hoch ist. Woran liegt es? B-I-T-T-E gebt mir eine Rückmeldung.

Wesentlich wichtiger ist aber der Ausdruck „Bewegung“ in Bezug auf dieses Projekt. Außer ein paar Aluprofilen ist ja noch nicht viel zusammengekommen. Damit kann man wohl kaum drucken. Jetzt kommt die Montage des ersten Schrittmotors für die x-Achse.

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Aufbau der Steuerelektronik – Teil 2

Der nächste Schritt besteht aus dem Aufkleben des Kühlkörpers auf den Schrittmotortreiber. Die Treiber werden im Betrieb recht heiß. Hier werden bezogen auf die Größe des Chips ziemlich hohe Ströme geschaltet. Das ist auch notwendig, denn die Motoren, die den Strom abnehmen, sollen ja kräftig und drehmomentstark arbeiten.

Auch hier gilt wieder, dass sauberes Arbeiten spätere Korrekturen verhindern kann. Fettfreiheit ist das Wichtigste dabei.

Wir benötigen den Schrittmotortreiber, den Kühlkörper und ein Spezialklebeband für Kühlkörper. Das Klebeband sieht zwar fast aus wie Teppichklebeband, hat aber definitiv ganz andere Eigenschaften. Ich benutze und versende mit meinen Elektroniksätzen das „thermal adhesive tape“ von „akasa“. Zu finden ist es u.a. bei Amazon. Es ist in der Lage über die Klebeschicht Wärme abzuleiten. Eine Anleitung liegt dem Klebeband bei, – egal ob nun von mir oder woanders gekauft.

Zunächst wird die benötigte Fläche ermittelt:

Treiberabmessung 2

Treiberabmessung 1

Nur die Größe des kleinen Chips auf der Trägerplatine ist entscheidend. Die benötigte Größe wird sauber aus dem Klebeband ausgeschitten, – möglichst mit einem sehr scharfen Messer.

Klebestreifen zuschneiden

Beide Klebeflächen die miteinander verklebt werden sollen, Chipoberfläche und Kühlkörperunterseite, müssen vor Aufbringen des Klebebands entfettet werden. Dazu eignet sich hochreiner Alkohol am besten, zum Beispiel Isopropylalkohol. Bei Alkohol kann der Elektronik auch nicht passieren. Alkohol auf ein Stück Papiertuch (Küchenrolle) oder einen Q-Tipp geben und damit die Oberflächen vorsichtig reinigen.

Jetzt wird die gelbe Schutzfolie vom Klebestreifen entfernt. Das kann recht fummelig sein. Sollte sich die die rote Folie lösen macht das auch nichts, dann ist das halt die erste Klebeseite. Wichtig: Erst die Folie auf den Chip. Dann den Kühlkörper aufsetzen. Nicht anders herum! Es empfielt sich unbedingt eine feine Pinzette für das Positionieren des Klebestreifens auf dem Chip zu benutzen.

Klebestreifen aufbringen

Treiber mit Klebestreifen 1

Der Klebestreifen muss die gesamte Chipoberfläche einnehmen !! Damit man das kontrolliert durchführen kann, wird die Reihenfolge genau so gewählt wie beschrieben.

Jetzt wird die verbleibende Schutzfolie (üblicherweise die rote) entfernt.

Treiber mit Klebestreifen 2

… und der Kühlkörper wird positioniert …

Treiber mit Kühlkörper

Die Richtung der Kühlrippen ist völlig egal.

Bitte jetzt nicht am Kühlkörper zerren, um zu prüfen, ob er fest sitzt. Genauso darf der Kühlkörper auch nicht nochmal abenommen werden um ihn neu zu positionieren. Dann muss die ganze Klebefolie sauber entfernt werden und das Ganze muss erneut durchgeführt werden.

Wer seine RAMPS-Platine etwas verbessern will, tauscht vor dem Aufsetzen der Treiber die Anschlüsse gegen hochwertigere  PTR-Stecksysteme aus. Ich kaufe die üblicherweise vom Elektronikhändler meines Vertrauens, nämlich hier.

Heizungsanschlüsse PTR

Die blaue Anschlussleiste (D10, D09, D08) für die drei Heizungen (Hotend 1, Hotend 2, Heatbed) kann relativ leicht gegen die PTR-Anschlüsse getauscht werden. Dazu wird die blaue Leiste ausgelötet und die grünen Buchsen werden eingelötet. Man sollte allerdings schon etwas Erfahrung mit soetwas haben.  Wenn es ordentlich gemacht wird, sieht es wie im Bild unten aus. Wer sich das nicht zutraut sollte es aus Sicherheitsgründen lieber sein lassen. Denn über diese Anschlüsse fließen relativ hohe Ströme. Sind die Lötungen nicht perfekt, gibt es hohe Übergangswiderstände und das führt zu Überhitzungen und gegebenenfalls zum Brand. Also Vorsicht!

Heizungsanschluss mit PTR Oberseite

Auf der Oberseite auf Ausrichtung und flaches direktes Aufliegen auf die Platine achten.

Heizungsanschluss mit PTR Unterseite

Auf der Unterseite müssen die Lötungen schön gleichmäßig glatt mit einer geschlossenen Oberfläche ringsherum um den Anschlussstift aussehen. Im Idealfall sieht es genauso aus, wie die vier bereits vorhandenen PTR-Anschlüsse für die Stromversorgung.

Wenn jetzt alle Schrittmotortreiber mit Kühlkörpern versehen sind, werden sie in die entsprechenden Positionen auf dem RAMPS gebracht. Alle Steckplätze sind bei guten Platinen mit Signalnamen der jeweiligen Pins beschriftet.

Pinsignale RAMPS

Pinsignale Treiber

Durch Klicken auf das Bild kann man es besser erkennen:  Ziemlich genau in der Mitte des oberen Bildes vom RAMPS sieht man die Pinbezeichnungen  „STEP“ und „DIR“. Und genau die gleichen Bezeichnungen findet man auf der Rückseite der Treiber auf der linken Stiftreihe oben. Das gilt für die A4988 und für die hier behandelten DRV8825 identisch, da sie pinkompatibel sind.

Daraus folgt, dass die Einbaulage so sein muss:

Einbaulage Treiber

Für den A4988-Treiber sieht das so aus:

Pinsignale Treiber A4988Einbaulage Treiber A4988

In gleicher Weise und Richtung werden die anderen Positionen auf der RAMPS-Platine mit Treibern bestückt. Das Eindrücken der Treiberplatinen erfolgt, indem man auf die Kontaktreihen oben und unten möglichst gleichmäßig drückt. Niemals auf die Platinenmitte oder den Treiberchip mit dem Kühlkörper drücken. Das könnte den Baustein zerstören.

In die untere Reihe passen drei Treiber für die Achsenbewegungen des 3D-Druckers. Abgesehen von der Logik für Deltadrucker, von der ich bisher keine Ahnung habe, ist das üblicherweise von links nach rechts: x, y, z. Die Bezeichnungen sind auf der Platine auch zu sehen.

In der oberen Reihe sind die Treiber für die Extruder angesiedelt. Sofern nur ein Extruder und ein Hotend verbaut werden, braucht nur die linke Position E0 gesteckt werden. Bei einem Doppelextruder benötigt man zudem noch den rechten Steckplatz E1.

Wenn nur ein Extruder genutzt wird sollte der rechte obere Steckplatz E1 frei bleiben.

Ein voll bestücktes RAMPS 1.4 sieht zum Schluss so aus:

RAMPS mit Treibern

RAMPS mit Treibern Seitenansicht

Die Seitenansicht zeige ich deshalb hier, weil es sehr wichtig ist, dass die Treiberplatinen ringsherum komplett in den Fassungen stecken. Wenn das nicht sofort geht, muss man sich ansehen, wo es hakt und dann gegebenenfalls etwas Kunststoff mit einer Feile oder einem Messer beseitigen.

Aufbau der Steuerelektronik – Teil 1

Der Aufbau der Steuerelektronik ist für viele Neulinge auf dem Gebiet des 3D-Drucks eine gewisse Herausforderung. ich spreche hier natürlich die Puristen an, die sich ihren Drucker komplett selbst zusammenbauen.

Die Teile für den Drucker kommen dabei meist aus den unterschiedlichsten Quellen. Egal ob nun im großen Internetshop oder über ebay der Einkauf stattfindet: Der Zusammenbau muss wieder im Internet oder bei Freunden gelernt werden. Bevor ich gerade mit diesem Artikel angefangen habe, habe ich noch schnell eine kleine Recherche über google gemacht. Speziell der Zusammenbau der Elektronik ist nicht so leicht zu finden. Ich habe mir damals auch mein Wissen über diverse Internetseiten zusammengesucht. Vielleicht schaffe ich es ja mit dieser Anleitung  verständlich und nachvollziehbar den Aufbau und die Programmierung zu beschreiben. Ich bediene mich dabei der Teie, die ich sowohl selbst benutze als auch hier oder per ebay verkaufe.

Und das sind die Einzelteile:

arduino

Arduino MEGA 2560 oder ein Clone davon

ramps

Ein RAMPS 1.4 mit Steckern und Jumpern

schrittmotortreiber

Ein Schrittmotortreiber mit Kühlkörper

Klebestreifen

Kleber um den Kühlkörper auf den Schrittmotortreiber aufzukleben

Bei allen Arbeiten mit der Elektronik ist immer darauf zu achten, dass sich keinerlei statische Aufladung übertragen kann. Wenn am Arbeitsplatz öfters mal ein Funke überschlägt, weil man vorher mit den Pantoffeln über den Teppich gelaufen ist, ist das eine denkbar schlechte Vorraussetzung für solche Arbeiten. Die Teile können schnell deswegen zerstört werden. Wenn sich eine geerdete Lampe am Arbeitsplatz befindet, reicht es in der Regel aus, zum Beispiel den Metallschirm der Lampe kurz anzufassen, um die statische Aufladung los zu werden. Weiter Tips für Arbeiten an elektronischen Schaltungen findet man im Internet. Das wüde hier zu weit führen ….

Auf der RAMPS-Platine ist eine Besonderheit zu beachten, wenn man die Elektronik über verschiedene Anschlüsse mit Strom versorgen will. Das wird insbesondere dann wichtig, wenn die Elektronik nicht über einen PC per USB angeschlossen wird, sondern mit einer Displayelektronik gesteuert werden soll. In diesem Fall wird das Arduino-Board nicht per USB mit Strom versorgt. Das muss in diesem Fall über die 12V-Leitung am RAMPS erfolgen. Die RAMPS-Platine muss dafür aber an einer bestimmten Stelle mit einer Diode bestückt sein. Auf dem folgenden Bild ist die Lage und Einbaurichtung der Diode zu erkennen:

Besonderheit D1

Im unteren Teil der Platine in der Mitte ist im Bild die betreffende Diode (D1) mit einem grünen Kasten umrandet und mit einem grünen Pfeil gekennzeichnet. Nur wenn diese Diode vorhanden ist, kann die Elektronik sowohl mit USB als auch über den 12V-Anschluss auf dem RAMPS betrieben werden. Es dürfen selbstverständlich auch beide Anschlüsse vorhanden sein. Die Elektronik weiß dann selbst, welche Versorgung sie nehmen soll. Sollte eine Nachbestückung notwendig sein, muss eine Diode vom Typ 1N4004 benutzt werden.

In jedem Fall tabu ist für unsere Anwendung die Anschlussbuchse auf dem arduino-Board, die im folgenden Bild rot durchgestrichen ist. Nicht benutzen !!!

Versorgung arduino

Bevor ich jetzt auf die Spezialitäten des RAMPS 1.4 eingehe, möchte ich noch auf das englischsprachige Wiki verweisen. Hier wird auch alles sehr gut erklärt. Schaltpläne, Bestückungspläne und Hintergrundwissen sind dortzu finden.

Der zentrale Zweck des RAMPS-Shields ist es, eine Verbindung zwischen der Prozessorlogik des arduino und der Hardware, wie zum Beipiel Schrittmotoren, Heizungen und Sensoren, herzustellen. Der Begriff Shield hat sich in diesem Zusammenhang eingebürgert, weil die Funktionsplatine wie ein Schutzschild auf das arduino-Board aufgesteckt wird.

Auf dem RAMPS werden nun zunächst die Jumper für unsere Schrittmotoren gesetzt. Die Steckplätze sind im folgenden Bild grün umrandet dargestellt.

ramps Jumper

Es gibt Steckplätze für 5 Schrittmotortreiber und deshalb muss man auch fünf mal die Schrittweite einstellen. Die Steckplätze der Jumper werden von link nach rechts jeweils mit MS1, MS2 und MS3 bezeichnet. Gemäß folgender Tabelle wird für A4988-Treiber die Schrittweite (Microstepping) eingestellt:

MS1 MS2 MS3 Schrittweite
0 0 0 1 -> Vollschritt
x 0 0 1/2 -> Halbschritt
0 x 0 1/4 -> Viertelschritt
x x 0 1/8 -> Achtelschritt
x x x 1/16 -> Sechzehntelschritt

Beim höherwertigen DRV8825-Treiber von Pololu sind noch mehr Möglichkeiten gegeben:

MS1 MS2 MS3 Schrittweite
0 0 0 1 -> Vollschritt
x 0 0 1/2 -> Halbschritt
0 x 0 1/4 -> Viertelschritt
x x 0 1/8 -> Achtelschritt
0 0 x 1/16 -> Sechzehntelschritt
x 0 x 1/32 -> Zweiunddressigstelschritt
0 x x 1/32 -> Zweiunddressigstelschritt
x x x 1/32 -> Zweiunddressigstelschritt

Da nahezu alle Konfigurationen im 3D-Druckerbereich von 1/16-Mikrostepping ausgehen, rate ich dazu, dies auch beim Aufbau einzustellen. Das heißt:

Beim A4988 werden alle Jumper gesteckt.

Jumper A4988

Beim DRV8825 wird nur der rechte Jumper gesteckt. Mitte und Links bleiben frei.

Jumper DRV8825

Projekt: Drahtführung für Wickelautomat (Teil 8)

Hier nun der Schaltplan der kleinen Zwischenplatine mit dem Treiberbaustein von Pololu. Es ist völlig egal, ob ein A4988 oder ein DRV8825 verwendet wird. Die Beiden sind in Bezug auf diese Schaltung pinkompatibel.

Die Anschlüsse auf der linken Seite verweisen auf die entsprechenden Anschlüsse auf der Filawinderplatine.

Zwischenplatine Drahtführung

Zur besseren Orientierung hierzu noch eine Abbildung der Filawinderplatine.

Platine Oberseite gedreht

Beim Anschließen des Steppermotor ist natürlich die Referenzspannung auf dem Treiber richtig einzustellen. Das habe ich an anderer Stelle im Blog beschrieben.

Weil es hier passt, nochmal der Hinweis, wie die Endstopps (schließende Mikroschalter) angeschlossen werden:

Endstop li 1    an H1  „Guide Max +“ D8
Endstop li 2    an H1  „Guide Max -“ GND
Endstop re 1    an H1  „Guide Min +“ D3
Endstop re 2    an H1  „Guide Min -“ GND

Selbstverständlich werden die beiden Taster für die Servo-Endpositionierung nicht mehr angeschlossen. Eine manuelle Positionierung gibt es hier nicht. Wohl aber kann der Nutzer in der Firmware einstellen, ob die Anfangsposition der Führung auf der linken oder rechten Seite der Spule liegen soll. Zum Start des Gerätes bewegt sich dann die Führung dorthin und wartet auf die erste Spulenumdrehung.

Übrigens bin ich bei meiner Suche nach einen Programm zur Erstellung von elektronischen Schaltplänen auf TinyCad aufmerksam geworden. Mal abgesehen vom Bild des Treiberbausteins ist der Rest des obrigen Bildes damit erstellt. Scheint nicht schlecht zu sein und ist vor allem immer kostenlos.

… und zum Abschluss der aktuelle Stand der Firmware:

FilaWinder_t_v1

Die Firmware basiert auf der originalen Firmware für den Filawinder. Die Hinweise sind im Programm auch deutlich sichtbar. Zudem sind alle weiteren Anteile aus der originalen Firmware notwendig um ein funktionsfähiges System zu bekommen. Diese Anteile lassen sich über die Filastruder-Seite im Netz finden.

Besten Dank auch an den Programmierer der Filawinder Firmware Ian Johnson, der mir erlaubt hat auf diese Firmware aufzubauen.

Ich kann leider erst gegen Mitte Dezember weiter auf dieses Projekt eingehen. Dann werde ich die Firmware im einzelnen besprechen. Ich habe mich aber bemüht möglichst gut zu kommentieren, sodaß ein Nachbau jetzt möglich sein sollte.