RepRap Mainboard alá GSG
Angefangen hat alles damit, dass ich mit Faszination feststellen musste das 3D-Drucker im Eigenbau endlich erschwinglich und auch von der Druckqualität akzeptabel geworden sind.
Die ersten Anfänge solche Drucker für den Heimgebrauch zu entwickeln gehen zurück auf Fab@Home, aber Die Damaligen Silikondrucke konnten mich nicht ganz überzeugen, dies änderte sich damit, dass das RepRap Projekt mit FDM (Fused Deposition Modelling) einen Drucker entwickelt hat, der zugleich günstig im Aufbau ist, aber auch belastbare stabile Modelle erzeugen kann.
Das Prinzip ist das Aufschmelzen eines 3mm starken ABS oder PLA Filaments in einer Düse, der geschmolzene Kunststoff wird dann durch eine 0,5mm Düse auf eine Plattform gedruckt. Mit dieser Methode wird dann Lage für Lage ein 3D-Objekt nach einem CAD-Modell erzeugt.
Nachdem ich mich entschlossen hatte einen solchen Mendel-Drucker zu bauen kam für mich antürlich als erstes die Frage nach der Steuerelektronik. Es gab Lösungen die auf zusammengesteckten Arduino-Boards basieren, oder eine kommerzielle All-In-One Lösung. Beides sagte mir nicht sonderlcih zu, die kommerzielle nicht wegem dem recht hohen Preis von ~140€ und die Arduino-Boards sind zum umständlich da es mehrere Platinen sind und auch die relativ viel Geld kosten. Also stand fest, ich muss das selber machen, natürlich auf GSG-Art, möglichst kompakt und in vorallem in SMD.
Angefangen hat es damit das ich zuerst einfach nur die Generation 6 selber neu layouten wollte und zwar von 4-Layer, die ich selber nicht hätte herstellen können, auf eine 2-Layer Platine.
Was jetzt am Ende herauskam hat alle Funktionen der Generation 7, nur in SMD und einen USB-RS232 Wandler direkt auf der Platine.
Ich kann also behaupten das es eine neue All-In-One Lösung ist, mit integrierten Steppertreibern , die ich bisher auch bei der härtesten Misshandlung noch nicht zum Abrauchen bringen konnte.
So entstand dann ein zweilagiges Layout in zusammenarbeit mit einem Freund:
Features
- Kompakte 96mm x 91mm Abmessungen
- USB-RS232 On-Board (TUSB 3410, in der nächsten Revision wird es ein FT232)
- Effizienter 5V-Schaltwandler integriert
- Hohlbuchse (~90W maximale Eingangsleistung)
- Max/Min-Optoendstops (insgesamt 6)
- Extruder-Anschluss (Thermistor und Heater samt Statusled) wird vom Board mit Stromversorgt
- Heatbed-Anschluss mit Statusled, wobei für das Heatbed eine externe Strombquelle benötigt wird
- Vier Schrittmotor-Controller
- Schaltbarer Lüfter Ausgang mit Statusled
- Reset-Taster
- SPI-Interface mit Debug-Led
- I²C-Interface
- Cooles RepRap-Logo im Lötstopp (wird nächstes mal im Kupfer mitgeätzt)
Hier sieht man das schöne Stück nach dem Bestücken, es ist der erste Prototyp, deswegen wurde so ziemlich überall mehrfach dranrumgelötet, dementsprechend sieht es natürlich auch aus.
Wie das bei Prototypen so ist, lief natürlich auf Anhieb gar nichts, ausser der Schaltwandler und es war noch ein wenig debugging nötig, wobei wenig noch geschmeichelt wäre und ich an dieser Stelle ein großes Dankeschön an meine beiden Mitbewohner richten möchte, die auch nicht grade wenig Zeit mit Fehlersuche an dem Mainboard verbracht haben.
So in etwa sieht das dann bei der Fehlersuche aus:
Das Board ist für einen Betrieb an einer Spannung von 12V bis 25V gedacht, der Schaltwandler sorgt für eine stabile 5V Versorgung und ein 12V Festspannungsregler sorgt dafür das die Lüfter auch bei höherer Spannung noch funktionieren. Zudem bleiben die Schrittmotortreiber bei einer höheren Betriebsspannung wesentlich kühler als bei einem Betrieb an 12V. Ausserdem kann man so ein gut erhältliches Notebook-Netzteil zur Stromversorung benutzen, die Stepper, inklusive Extruder Heizung und Lüfter sollten meiner Meinung nach nicht mehr als 90W verbrauchen und die meisten Netzteile sind in ungefähr dieser Leistungsklasse. Wenn jemand einen Vorschlag für eine andere Buchse hat wäre ich dafür auch offen.
Wie auch bei der Generation 7, sollten die meisten Firmwares auf dem Board laufen, man muss nur die Pins entsprechend anpassen.
Ich habe aktuell noch ein Problem, mangels eines Mendels kann ich das ganze schwerlich testen. Die einzelnen Funktionen habe ich auf Funktion überprüft. Sprich die Steppertreiber treiben, die Heaterausgänge werden geschaltet und die Optoendstops reagieren auf ein Signal.
Und noch ein paar Opto-Endstops
Und weil ich grade dabei war, habe ich noch die Opto-Endstops überarbeitet, natürlich in SMD. Die Platinchen funktionieren mit jeder normalen Standard Lichtschranke, wie es sie zum Beispiel bei Reichelt oder Condrad gibt.
Damit sie zuverlässig funktionieren brauchts einen zusätzlichen Transistor, aber das ist relativ unkritisch, es sollten die meisten NPN-Transistoren tun. Ich habe auf der Platine auch wieder eine Led integriert, die anzeigt ob grade etwas die Schranke blockiert oder nicht, wenn man einfach ein 1mm Loch durch die Pads der SMD-Led bohrt, kann man auch eine konventionelle dranlöten, oder wenn die Led durch die Position der Lichtschranke verdeckt ist, grade auf die andere Seite verlegen.
Revision 2.0
Es gibt Neuigkeiten zum ReRap_GSG-Mod-Mainboard, die zweite Revision ist heute fertiggeworden. Ich habe eure Anregungen mit aufgenommen und noch ein paar kleine Änderungen vorgenommen.
Neue Änderungen/Features sind:
von 10A schalten.
Da das ja auch mit dazugehört gibt es hier ein Bild vom aktuellen Stand meines persönlichen RepRap-Mendels. Es ist noch allerhand zu erledigen, aber der Anfang ist gemacht.