Elektronikpaket för CNC -> 3D-skrivare
Postat: 2 november 2012, 20:59:26
Jag har länge funderat på att göra ett tillägg till min CNC så att jag kan köra den som 3D-skrivare också. För detta har jag nu beställt en StepStruder MK7 från MakerBot. Det kanske inte är den billigaste extrudern (199 USD), men jag tror det är en av de bättre man kan köpa löst.
Jag är inte så sugen på att ändra en jäkla massa på fräsen och dra ett stort gäng nya kablar, så jag tänkte försöka sätta ihop ett kretskort med en d-sub-kontakt in med alla signaler och kraftmatning, och sedan kontakter ut för alla grejer som behövs ute vid extrudern. Fattar inte att det inte redan finns ett litet smidigt sånt kort som löser alla problemen att köpa. Eller har jag bara missat det?
De funktioner jag identifierat är:
1. Värmare för hotend (x2?)
2. Temperaturavläsning för typ K (x2?)
3. Stegmotordrivning (x2?)
4. Processor för temperaturreglering och övervakning
5. Spänningsgenerering för processor och annat digitalt på kortet
Eftersom jag har Granite Devices servomotorsystem på min fräs med deras BOB så tänkte jag göra den kompatibel med det interfacet. Det finns en axel över på BOB-en. Det innebär väl bara egentligen att det finns en enable-signal in till kortet och en error-signal tillbaka. Sedan kanske det är bra att se till att det går att köra utan dessa signaler. Via byglar tex.
Anledningen till "(x2?)" är tanken att tillåta körning av två extruders. Får se om jag implementerar det.
Jag tänkte använda stegmotordrivarchip från Allegro MicroSystems. De är billiga, step dir in, klarar 2,5A vilket borde duga för en extruder med stegmotor. Jag tror jag läst mig till att StepStrudern från MakerBot drar 850mA/lindning, var inte så lätt att hitta definitiv information. Den drivare jag tänkte använda har 8 mikrosteg, vilket kanske inte behövs på en stegmotordriven extruder? Men den kanske kan gå lite tystare/mjukare med dem? Jag tänkte hur som helst sätta på switchar för antal mikrosteg. "I fall att" så tänkte jag lägga in kontakt för att plocka ut step och dir om man av någon anledning vill köra extern motordrivning. En pot för ströminställning känns bra.
Trissan för värmare blir någon enkel MOSFET med TTL-styrning. Funkar ju fint med en N-kanalare på en sån här värmare, så det skall inte vara något problem.
När det kommer till temperaturavläsningen tänkte jag använda mig av någon av Maxims dyra men enkla chip. Det är väl MAX6675 eller nått många använder sig av? Den är dock NRND, så kanske MAX31855 istället (billigare också), fast då behöver man köra med 3V3 på prolle. Får se om alla andra komponenter stödjer det. Signalerna över kabeln behöver väl ändå vara optokopplade antar jag, så där kan man stödja 3V3 på kort-sidan. Borde inte vara så stort problem i övrigt att implementera mätningen om man följer design notes från tillverkaren och folks tips. Regleringen av temp förstår jag inte riktigt varför det inte skall räcka med vanlig P. Men med en processor på kortet kan man välja fritt efteråt om/när P inte fungerar.
Processorn blir säkert någon i Atmels AVR Megax8-serie. Mega88:an räcker helt klart i storlek, men jag får se vilket av dem jag har hemma.
Kortet i sig minimalt i storlek. Allt som går ytmonterat. Skruvplintar för kabelanslutningar på extrudersidan och som sagt en D-Sub för ingående data/kraft. Outline så att den passar bra att montera direkt på extrudern om det går.
Så till frågan hur man ställer in temperaturer på hot-end, eventuella reglerparametrar mm. Jag gillar inte riktigt display-grejen. Det blir för stort. Möjligen en kontakt för en display man kan sätta dit om man vill. Eller så får man helt enkelt koppla in datorn till den. Hur ofta gör man inställningar när man väl hittat parametrarna? Några knappar kan behövas. Det finns ju USART på mikroprocessorn, kanske finns det tåtar över i D-Suben att dra över dem, och så kan man ha ett litet progg gående på datorn där man läser av och ställer in.
Hur mycket kraft går åt? Är det 40W heater alla kör med, eller är det i minsta laget? 3.5A där. Fläkt hade jag tänkt ha, så några hundra mA till den också. Stegmotorn 2 x 2.5A, fast det är ju inte från 12V utan snarare runt 3-5V? Kan det gå 2A till stegmotordrivarna? 6A där. Och med dubbla extruders så är vi uppe i 12A. Nja, det lirar inge bra D-Subben. Jag tror jag går på att D-Subben matar tillräckligt för om jag kör en StepStruder från MakerBot. Så landar jag på 4-5A kanske. Och så kan man skruva in sladdar i en skruvplint för extra power. En finare D-Sub klarar väl 2A/stift. Kanske 4 stift matning, 4 jord, där matningarna är separerade i kablen så att elektroniken och fläkt får ett par, motordrivningen ett par och heatern två par. Step/Dir/Enable in/Error ut ger sammanlagt 12 poler, alltså en 15-polig D-Sub och tre kablar över för RX/TX/GND för kommunikation till PC. Alternativt RS485 för komm. Jag tror inte att jag har 5A över på mitt 12-voltsagg, så jag behöver ett nytt sånt. Borde få plats i någon av mina styrlådor.
Efter att jag skrivit texten ovan känns det som att ett kort per extruder duger bra, och det blir två kort om man vill köra två.
Finns det någon poäng i att ha alternativet att mikrocontrollern kan styra STEP/DIR in till motordrivaren? Om man har mikrocontrollern kopplad via seriekomm till datorn.
Värmeplatta kan man köra med samma kort fast med bara komponenter för värmestyrning/mätning monterade.
Något jag glömt, något feltänkt som behöver tänkas om?
Jag är inte så sugen på att ändra en jäkla massa på fräsen och dra ett stort gäng nya kablar, så jag tänkte försöka sätta ihop ett kretskort med en d-sub-kontakt in med alla signaler och kraftmatning, och sedan kontakter ut för alla grejer som behövs ute vid extrudern. Fattar inte att det inte redan finns ett litet smidigt sånt kort som löser alla problemen att köpa. Eller har jag bara missat det?
De funktioner jag identifierat är:
1. Värmare för hotend (x2?)
2. Temperaturavläsning för typ K (x2?)
3. Stegmotordrivning (x2?)
4. Processor för temperaturreglering och övervakning
5. Spänningsgenerering för processor och annat digitalt på kortet
Eftersom jag har Granite Devices servomotorsystem på min fräs med deras BOB så tänkte jag göra den kompatibel med det interfacet. Det finns en axel över på BOB-en. Det innebär väl bara egentligen att det finns en enable-signal in till kortet och en error-signal tillbaka. Sedan kanske det är bra att se till att det går att köra utan dessa signaler. Via byglar tex.
Anledningen till "(x2?)" är tanken att tillåta körning av två extruders. Får se om jag implementerar det.
Jag tänkte använda stegmotordrivarchip från Allegro MicroSystems. De är billiga, step dir in, klarar 2,5A vilket borde duga för en extruder med stegmotor. Jag tror jag läst mig till att StepStrudern från MakerBot drar 850mA/lindning, var inte så lätt att hitta definitiv information. Den drivare jag tänkte använda har 8 mikrosteg, vilket kanske inte behövs på en stegmotordriven extruder? Men den kanske kan gå lite tystare/mjukare med dem? Jag tänkte hur som helst sätta på switchar för antal mikrosteg. "I fall att" så tänkte jag lägga in kontakt för att plocka ut step och dir om man av någon anledning vill köra extern motordrivning. En pot för ströminställning känns bra.
Trissan för värmare blir någon enkel MOSFET med TTL-styrning. Funkar ju fint med en N-kanalare på en sån här värmare, så det skall inte vara något problem.
När det kommer till temperaturavläsningen tänkte jag använda mig av någon av Maxims dyra men enkla chip. Det är väl MAX6675 eller nått många använder sig av? Den är dock NRND, så kanske MAX31855 istället (billigare också), fast då behöver man köra med 3V3 på prolle. Får se om alla andra komponenter stödjer det. Signalerna över kabeln behöver väl ändå vara optokopplade antar jag, så där kan man stödja 3V3 på kort-sidan. Borde inte vara så stort problem i övrigt att implementera mätningen om man följer design notes från tillverkaren och folks tips. Regleringen av temp förstår jag inte riktigt varför det inte skall räcka med vanlig P. Men med en processor på kortet kan man välja fritt efteråt om/när P inte fungerar.
Processorn blir säkert någon i Atmels AVR Megax8-serie. Mega88:an räcker helt klart i storlek, men jag får se vilket av dem jag har hemma.
Kortet i sig minimalt i storlek. Allt som går ytmonterat. Skruvplintar för kabelanslutningar på extrudersidan och som sagt en D-Sub för ingående data/kraft. Outline så att den passar bra att montera direkt på extrudern om det går.
Så till frågan hur man ställer in temperaturer på hot-end, eventuella reglerparametrar mm. Jag gillar inte riktigt display-grejen. Det blir för stort. Möjligen en kontakt för en display man kan sätta dit om man vill. Eller så får man helt enkelt koppla in datorn till den. Hur ofta gör man inställningar när man väl hittat parametrarna? Några knappar kan behövas. Det finns ju USART på mikroprocessorn, kanske finns det tåtar över i D-Suben att dra över dem, och så kan man ha ett litet progg gående på datorn där man läser av och ställer in.
Hur mycket kraft går åt? Är det 40W heater alla kör med, eller är det i minsta laget? 3.5A där. Fläkt hade jag tänkt ha, så några hundra mA till den också. Stegmotorn 2 x 2.5A, fast det är ju inte från 12V utan snarare runt 3-5V? Kan det gå 2A till stegmotordrivarna? 6A där. Och med dubbla extruders så är vi uppe i 12A. Nja, det lirar inge bra D-Subben. Jag tror jag går på att D-Subben matar tillräckligt för om jag kör en StepStruder från MakerBot. Så landar jag på 4-5A kanske. Och så kan man skruva in sladdar i en skruvplint för extra power. En finare D-Sub klarar väl 2A/stift. Kanske 4 stift matning, 4 jord, där matningarna är separerade i kablen så att elektroniken och fläkt får ett par, motordrivningen ett par och heatern två par. Step/Dir/Enable in/Error ut ger sammanlagt 12 poler, alltså en 15-polig D-Sub och tre kablar över för RX/TX/GND för kommunikation till PC. Alternativt RS485 för komm. Jag tror inte att jag har 5A över på mitt 12-voltsagg, så jag behöver ett nytt sånt. Borde få plats i någon av mina styrlådor.
Efter att jag skrivit texten ovan känns det som att ett kort per extruder duger bra, och det blir två kort om man vill köra två.
Finns det någon poäng i att ha alternativet att mikrocontrollern kan styra STEP/DIR in till motordrivaren? Om man har mikrocontrollern kopplad via seriekomm till datorn.
Värmeplatta kan man köra med samma kort fast med bara komponenter för värmestyrning/mätning monterade.
Något jag glömt, något feltänkt som behöver tänkas om?