adapter DUAL Stepstick do drukarki 3D, według kaktusa

W końcu zeszłego roku stałem się posiadaczem urządzenia o nazwie: Geeetech Prusa I3 M201 Dual extruder Mixcolor 3D printer. Krótko mówiąc jest to zestaw do budowy, z którego po złożeniu otrzymamy drukarkę przestrzenną o powiększonej powierzchni stołu roboczego i możliwości mieszania kolorów podawanego materiału w trakcie pracy. Więc podstawowa funkcjonalność jest nietuzinkowa. Ciekawostką jest również zastosowany kontroler, zbudowany w oparciu o 32bitowy µC serii ARM Cortex M3. I tyle słowem wprowadzenia by nie wychwalać tego produktu ... nadmiernie.

Jak zdecydowana większość tego typu konstrukcji drukarka ma szkielet ramowy, a mechanizmy poszczególnych osi napędzane są silnikami krokowymi. No i fajnie. Ale jest pewien szkopuł. Oś Z posiada dwa napędy, jeden po prawej i jeden po lewej stronie ramy. Muszą być one zsynchronizowane by podczas ruchu nie powodować usterki typu zakleszczenie...
W tym momencie można by napisać wiele o chińskiej "inżynierii" ale po co. Efektem tej ideologii jest podłączenie dwóch silników krokowych do jednego specjalizowanego sterownika silników krokowych w połączeniu szeregowym. W mojej ocenie nieco nieszczęśliwe rozwiązanie.
Jest zawodne w funkcjonowaniu bo raptownie zmniejsza prąd każdego z silników obniżając tym samym wartość momentu obrotowego.

Efektem tego rozwiązania jest niestabilna praca obu silników, czasem zdarza się, że jeden lub drugi gubi kroki. Co kolejnie powoduje inne problemy, a w efekcie zaburza wygląd powstającego modelu, i może w skrajnym efekcie doprowadzić do zablokowania mechanizmu. W tym miejscu nadmienić trzeba, że wszystko w dużej mierze zależy od jakości montażu pionowych prowadnic, śrub pociągowych ... itd.

Ponieważ uzyskałem dostęp do schematu posiadanej płyty kontrolera GTM32Pro vB, po krótkiej analizie okazało się, że próba poprawy funkcjonowania tej części drukarki nie będzie kłopotliwa.




Koncepcja pojawiła się bardzo szybko, było też parę chwil zadumy i zdobywania informacji w temacie.
Problem okazał się być dość powszechnym

Moje rozwiązanie ma na celu zastąpienie wybranego modułu sterownika silnika krokowego, dwoma egzemplarzami modułów sterowników. Wszystko bez cięcia, przeróbek i fizycznej modyfikacji mozaiki PCB i istniejącego okablowania.
Drukarka wyposażona została w moduły sterowników AD4899, wprawiające w ruch napędy wszystkich osi. Główny układ scalony modułu sterownika potrzebuje kilku sygnałów cyfrowych i niezłożonej konfiguracji sprzętowej do sprawnego i owocnego działania.
Wybrane wejścia sterujące dwóch modułów w moim rozwiązaniu zostały połączone ze sobą.
Wejścia konfiguracyjne postanowiłem oddzielić by indywidualnie móc wpływać na pracę każdego z modułów. I co najważniejsze wyjścia prądowe sterują indywidualnymi cewkami silników.
Adapter DUAL STEPSTICK kaktusa dostał też dodatkowe kondensatory i diody flyback. To drugie dodatkowe zabezpieczenie, nie jest moim pomysłem, a jedynie podpatrzyłem je i zaadaptowałem. Rzadko zdarza się, że poruszam mechanizmami ręcznie ... ale jednak.

Ze względu na potrzebę stworzenia PCB adaptera o minimalnych wymiarach konieczne było posłużenie się laminatem dwustronnym. Niewielki moduł adaptera DUAL STEPSTICK kaktusa posiada:


[*:486f618f17]główne złącze krawędziowe,
[*:486f618f17]dwa gniazda na moduły sterowników silników krokowych,
[*:486f618f17]indywidualne wejście konfiguracyjne drugiego modułu,
[*:486f618f17]gniazdo do indywidualnego podłączenia drugiego silnika.

Ponieważ wykonanie płytki drukowanej zleciłem sobie, była to kolejna praktyczna próba zastosowania znakomitych przelotek w postaci nitów miedzianych. Rozwiązanie to jest mi znane od pewnego czasu i polecę je każdemu kto chce samodzielnie budować dwustronne płytki dla swojej elektroniki.
Sprawdza się doskonale


Moduł głównego adaptera posiada też malutką dodatkową płytkę ze złączem szpilkowym zapewniającą jego osadzenie w dotychczasowym gnieździe sterownika. Ta część została przeze mnie zaprojektowana tak, by uniemożliwić błędne osadzenie adaptera, zapobiegając uszkodzeniu kontrolera drukarki. Wszak mylić się jest rzeczą ludzką.
Kierunek montażu modułów sterowników, zachowałem zgodny z tymi na kontrolerze z tego samego powodu.

Od czasu podłączenia adaptera DUAL STEPSTICK kaktusa Moja drukarka działa zupełnie inaczej niż wcześniej. Nie obserwuję już zjawiska utraty kroków któregoś z napędów. Działanie mechaniki osi Z stało się bardziej niezawodne i pewne.

Z czego jestem bardzo zadowolony.

Po zamontowaniu w kontrolerze nowy moduł prezentuje się następująco:



Osoby lubiące oglądać "produkcje własne" mogą nacieszyć oko tutaj, oraz tutaj .
Strona domowa projektu.
Wcinek schematu zamieściłem za zgodą producenta, firmy Getech Technology (Geeetech).

Fajne! Ranking DIY

Silnik krokowy gubi kroki gdy ma zbyt mały prąd względem ciężaru który dźwiga lub zbyt duża prędkość/przyspieszenie ustawiłeś. Oś Z tak naprawdę porusza się o dziesiąte części mm pierwsze słyszę żeby to ktoś modyfikował.

Si.. Sprawdź, czy nie masz za dużych oporów na śrubach poruszających osią z (nasmaruj ewentualnie smarem silikonowym), ewentualnie wymień na leadscrew (śruby trapezowe) I po kłopocie..
Co do drukarki.. Prusa i3 mk2/mk3 to IMHO najbardziej bezobslugowe konstrukcje wygrywające wiele plebiscytów jakości do ceny..

kisi napisał:

Silnik krokowy gubi kroki gdy ma zbyt mały prąd względem ciężaru który dźwiga lub zbyt duża prędkość/przyspieszenie ustawiłeś. Oś Z tak naprawdę porusza się o dziesiąte części mm pierwsze słyszę żeby to ktoś modyfikował.

To co mówisz to szczera prawda.
Pozwolę sobie to przyrównać do jazdy samochodem.
Gdy jedziesz rozpędzony i zaczniesz gwałtownie hamować pęd i masa pojazdu utrzymują go dalej w ruchu.
To samo dotyczy gwałtownego ruszania. Koła się obracają (palenie gumy), a pojazd stoi jak wryty, lub zaczyna się leniwie poruszać.
Podczas takiego startu, gdy silnik nie ma wystarczającej mocy wtedy możesz go zadusić.

I tutaj jest podobnie.
Gdy parametry silnika nie zostaną odpowiednio dobrane, i w dodatku dwa napędy kontrolowane są jednym sterownikiem występuje zjawisko, o którym wspomniałem wyżej.

szymon.rychu napisał:

Si.. Sprawdź, czy nie masz za dużych oporów na śrubach poruszających osią z (nasmaruj ewentualnie smarem silikonowym), ewentualnie wymień na leadscrew (śruby trapezowe) I po kłopocie..
Co do drukarki.. Prusa i3 mk2/mk3 to IMHO najbardziej bezobsługowe konstrukcje wygrywające wiele plebiscytów jakości do ceny..

Twoje spostrzeżenia w moim mniemaniu są bardzo trafne, ponieważ mają ułatwić poruszanie się mechanizmu i pracę napędowi.
Cała mechanika musi być odpowiedniej jakości. Montaż jest tutaj bardzo ważny.
Nieprawidłowo ustawione mechanizmy mogą powodować zakleszczenie, lub utrudniać pracę napędowi.
Używam profesjonalnych olejów stosowanych w dużych obrabiarkach CNC, dla prowadnic liniowych wolnobieżnych. Nie łapią kurzu i zapewniają odpowiednią lepkość oraz uszczelnienie tych powierzchni.
Konstrukcja którą eksploatuję w standardzie posiada śruby pociągowe, o których wspomniałeś ( a dokładnie TR8x2).

O tym modelu drukarki mogę powiedzieć, że na dziś dzień jest już dziadkiem technologicznym, ale bardzo interesującym. Współczesne modele tego samego producenta zapewniają dużo żwawszą prędkość drukowania, które może przebiegać nawet do 3x szybciej. Ale to bardzo wdzięczna maszyna o bardzo dużych możliwościach modyfikacji. No w końcu to model DIY.

Też mam klona prusa i u mnie tego problemu nie było, choć dla pewności zwiększyłem prąd tak by jeden stepstick obsługujący dwa silniki dostarczał do nich znamionowy ich prąd.
Wkurzało mnie natomiast to, że silniki rozjeżdżają się z czasem, więc pod maszynką połączyłem obie osie silników osi Z paskiem zębatym.

Owe rozjeżdżanie, o którym wspomniałeś później, moim zdaniem jest spowodowane właśnie utratą kroków jednego z napędów.

Rozwiązanie które zastosowałeś jest mi znane i to prawdziwy majstersztyk dla mnie.
Niestety jest poza moim zasięgiem w realizacji.

Wybrałem takie, które byłem w stanie szybko i małym nakładem pracy i kosztów zrealizować.

Chętnie zobaczę fotki twojej realizacji.

Silniki w drukarce napędzane przez stepsticki pracują w mikrokroku. Jak jeden silnik stoi powiedzmy na 6 mikrokroku, a drugi na 15 to po wyłączeniu drukarki wirnik przekręci się do wygodnej pozycji. A nawet jak nie, to później przy włączeniu zasilania przeskoczy. No i jeden przeskoczy w prawo, a drugi w lewo. Kilka razy tak się stanie i silniki rozjechane.

Fotka:

Silniki miały oś jednostronną ale długą. Imadłem przepchnąłem ją jakieś 12mm, dorobiłem na tokarce adaptery i założyłem koła na pasek zębaty. Trzecia rolka to napinacz, bo kupienie paska na idealną długość jest nie możliwe.
Aha, drukarka stoi na skrzynce ze sklejki do której jest przykręcona, bo anet a6 sztywności właściwie nie ma. Pasek jest więc w skrzynce jakby.

Haa

Pierwsze co mi przyszło na myśl gdy zobaczyłem Twoje rozwiązanie to zaskoczenie, dlaczego nie zdecydowałeś się zastąpić dwóch silników jednym w miejscu naciągu

Wtedy całkowicie problemy o których sobie rozmawiamy zastają wyeliminowane.

Ja przyglądałem się takiemu rozwiązaniu:

Oczywiście tylko na ekranie ... a szkoda.

Mój sposób eliminuje problemy całkowicie. I mniej roboty. Trzeba jakieś bloki łożyskujące robić i wstawić zamiast silników i mocowanie nowe na silnik robić. Bez sensu. Teraz w przypadku oporu na jednej śrubie, drugi silnik mu pomaga, bo są spięte razem, a tak miałbyś połowę momentu.