Все о ЧПУ

Блок питания 3D Принтера

admin — Tue, 05 Feb 2013 20:27:11 GMT

Блок питания

Выбор блока питания штука тоже интересная. Сразу напрашиваются два варианта/типоразмера стандартных источников, которые можно найти в продаже.

Первый и наиболее знакомый всем нам - ATX блок питания для компьютера.

У него есть несколько плюсов:

широкий выбор в продаже, можно найти на свой вкус и цвет
уже имеются выходные провода с коннекторами
Имеет выходные напряжения 5В, 12В.

Второй часто применяется для питания различных светодиодных систем. И не только.

У него явных преимуществ по сравнению с предыдущим может и нет... Хотя выбор тоже достаточно широк, причем есть варианты на разное выходное напряжение: 12В, 24В и т.д. Есть клеммы на плате, проводов нет. Выходное питающее напряжение в одном блоке лишь одно, в нашем случае 12В.

Первый описанный блок питания используется во многих Reprap-ах. Однако вы видели его когда-нибудь на фотографиях 3D-принтеров? В большинстве случаев их не показывают, так как зрелище не очень красивое, когда у вас на столе кроме самого принтера валяется (в прямом смысле) блок питания с кучей проводов, тянущихся к контроллеру. Более того, блок питания чаще всего не входит в комплект поставки такого принтера. И покупать его придется самому.

Второй описанный тип блока питания имеет габариты (высота всего 5 см), позволяющие спрятать его внутрь 3D-принтера Люмен (между направляющими по оси Y), таким образом все соединения оказываются внутри шасси принтера. Снаружи остаются всего два провода - 220В и USB.

Так как у этого источника питания только одно выходное напряжение - 12В, то необходимо использовать преобразователь на 5В, который располагается на плате контроллера.

Что касается мощности источника. Если вы не используете теплый стол, то мощности в 200Вт вам хватит за глаза. При использовании подогрева стола стоит остановиться на мощности 300-350Вт. Не помешает иметь запас примерно 50%.

Если грубо прикинуть требуемую мощность, то основное потребление составляет:

теплый стол: 12 В / 1 Ом = 12А
Термоголовка: 12 В / 6,8 Ом = 1,8А
Двигатели: 5 шт * 1,2 А (или 1,68А, в зависимости от используемых моторов) = 6А (8,4А).

Видим, что общий ток примерно 20А (22,2 А) при 12В. Итоговая мощность 238Вт (266Вт).

Это примерный расчет. Реальные параметры будут зависеть от действительных параметров вашего 3D-принтера.

Источник: http://cnc.maket-city.ru

Интерфейсная плата с опторазвязкой LPT порта для ЧПУ (CNC) станка.

admin — Sun, 27 Jan 2013 18:12:26 GMT

Мы продолжаем неспешное создание домашнего станка под управлением ЧПУ.

Так как большинство доступных программ для управления станками используют LPT (K-cam, Mach, CNC Turbo и прочие) было решено делать управление именно под этот интерфейс.

Исходя из принципа «дучше перебдеть, чем недобдеть» =) была нарисована схема и разведена плата интерфейса с опторазвязкой. По данной схеме порт получился полностью электрически изолирован от другой электроники станка и ему в случае каких либо неприятностей ничего не грозит.

Схема основывается на обширном зарубежном опыте и на стандартных включениях элементов. Основой опторазвязки являются оптроны фирмы SHARP PC817. Они недороги и достаточно распространены. Их можно заменить любыми другими оптопарами с аналогичными характеристиками и схемой включения.

Плата интерфейса позволяет управлять четырьмя любыми драйверами шаговых двигателей с поддержкой STEP/DIR сигналов (от сигнала ENABLE в силу его необязательности мы отказались). Так же на плате установлены пара транзисторных ключей для управления шпинделем, и каким либо другим силовым элементом станка (данные ключи используются для управления платой силовых реле). В качестве транзисторных ключей можно использовать любые NPN транзисторы в корпусе ТО-220.

Со стороны порта имеются выводы второстепенных управляющих сигналов и разъемы для подключения концевых датчиков (LIMIT, HOME) с контрольными светодиодами.

Питание схемы со стороны порта берется с USB разъема управляющего компьютера либо с отдельного блока стабилизированного питания на 5 вольт. Питание схемы со стороны станка организуется посредством собственного 5-вольтового стабилизатора на основе L7805.

Плата прошла успешное тестирование под управлением программы K-cam. Двигатели управлялись с различной частотой без проблем. Так же нормально работало управление шпинделем и дополнительным силовым элементом. Единственно что не испытывалось – концевые выключатели (пока они в наличии отсутствуют).

Печатная плата разведена в одностороннем варианте с единственной перемычкой. Токопроводящие дорожки имеют достаточную толщину, что не вызовет проблем при повторении.

Скачать схему и печатную плату можно ТУТ

Драйвер шагового двигателя

admin — Mon, 14 Jan 2013 16:57:45 GMT

Здесь будет рассматриваться драйвер как отдельный блок. Т.к. я использую блочную конструкцию. Т.е. три драйвера, интерфейсная плата, блок питания.

Схема:

Пункт первый (набившим плату можно не читать J). После травления, лужения, и сверловки, внимательно осмотрите всю плату на предмет косяков. Сопли, протравленные дорожки, и т.д. могут серьезно обломать весь кайф. Далее набиваем плату, сначала все перемычки, затем сопротивления, диоды, панели, емкости и биполярные транзисторы. Хочу обратить особое внимание на Ваше внимание, извините за… Не ленитесь перед впайкой проверить деталь на исправность. Прозвонка иногда спасает от дыма… Я зная цветовую кодировку резисторов на ура, подкалывался несколько раз, причем со спец. эффектами. Когда используешь резисторы из загашников которые годами выпаивались из всего что под руку попадет, забываешь, что при нагреве красный может стать оранжевым, а оранжевый - желтым… Впаиваем провода питания +5В, степ, GND, и провода контроля Vref. Примерно вот так это выглядит:

Пункт второй (настраиваем режимы работы и удержания). 555 я лично впаиваю в плату, кто поставил панель, значит втыкаем, блок индикации должен быть отключен. Подстроечники на середину. Вывод степ замыкаем на общий (раб. режим). Прозваниваем цепь +5В и если нет короткого, включаем питание. Тестер подключен к контрольным точкам Vref (молодец Dj_smart, предусмотрел на плате), если номиналы подстроечников и сопротивления между ними соответствуют схеме, то подстроечником раб. режима можно регулировать напряжение около 0 – 1В т.е. ток 0 – 5А. Настроим на 1А. Тут все просто. Rизм. у нас 0,2 Ом. Нам нужен 1А. 0,2х1=0,2В. Т.е. если мы установим Vref – 0,2В, ток в обмотке будет 1А. Если нам нужен ток в обмотке скажем 2,5А, то Vref=0,2х2,5=0,5В.

Короче мы выставили 0,2В.

Теперь размыкаем степ и общ. Если все элементы в норме и по схеме, то после размыкания примерно через полсекунды Vref снизится вдвое (если второй подстроечник посередине) Настраиваем им Vref удержания. У меня 50 проц. от рабочего:

Главное обратите внимание на обязательную задержку при переключении. При замыкании степ на общий, мгновенно должен включаться рабочий режим, а при размыкании уходить на удержание с задержкой 0.5с. Если задержки нет ищите проблемы, иначе при работе будут не хилые глюки. Если не заводится, идите в тему форума, не устраивайте пожаров.

Пункт третий (настраиваем блок индикации). Печатка разведена под 315-361, как и у Dj_smarta тоже мешок, надо куда то паять… Но в принципе туда можно паять любую пару, из наших я испытывал 502 – 503, 3102 – 3107, все пашет, только будьте внимательны с цоколевкой! Если все правильно впаяно и рабочее, то работает без проблем. Индикация вносит небольшую корректировку в Vref, так что после подключения индикации, окончательно отрегулируйте ток под свой ШД (лучше для начала 70% от номинального). Фотки как горят светодиоды делать не стал J.

Пункт четвертый, важный (297) Выключив питание втыкаем 297 на свое место. Еще раз проверяем монтаж, и элементы обвязки, если все ОК (при любом сомнении проверяем дважды) врубаем питание. Проверяем осциллографом сигнал на первой ноге, он такой:

Либо на 16 ноге, он такой:

Это означает что шим запустился, счастливчики имеющие частотомер могут померить частоту, она очень приблизительно должна соответствовать 20кГц.

ВНИМАНИЕ!!! Это важно!!! Даже если шим не запустится, логическая часть 297 будет работать, т.е. при подключении нагрузки все сигналы пойдут… Но прикиньте 24В без шима на ШД 2Ом. Так что важно убедиться в запуске генератора микросхемы.

Пункт пятый. Опять выключаем питание и вставляем IR, впаиваем полевики. При использовании ШД с током обмотки более 2,5А, необходимо полевики вынести на радиатор. Обратите внимание при впайке диодов, они могут различаться по меткам. Мне правда не встречалось (у меня в перемешку 522 и 1N4148 (аналог) у них цоколевка совпадает) Но учитывая что людям IR с неправильной логикой работы попадаются, будьте внимательны. По цепям питания проверяем на коротыш, проверяем монтаж. Я сразу включал все питание, только вместо ШД припаивал соединенные встречно параллельно светодиоды:

Если они шагают, значит все ОК, подрубаем мотор, подключаем к ЛПТ или интерфейсной плате с опторазвязкой (кому как нравиться) и балдеем .

Данное описание не претендует на бестселлер, оно может дополняться и критиковаться но только по существу…

Проверяем L297 с помощью ТМ2

Короче суть прикола .

Шим у нас около 20кГц. Не услышим. Собираем на ТМ2 делитель на 2, при 10 кгц - уже будет пищать на всю. Вот схема

Вывод 3 соединяем с выводом 1 L297. Вывод 5 через конденсатор 0,01-0,1 мкф на наушник, второй конец наушника - на массу. Тэкс... Да, питание у неё - 14-я +5, 7-я - масса. Остальные ноги оставляем свободными.

Скачать схему и печатную плату можно ТУТ

Видео работы устройства:

Дампер (Dumper).

admin — Wed, 09 Jan 2013 21:34:10 GMT

Дампер (Dumper).

В этом разделе я хочу рассказать, что такое Дампер, для чего он нужен и как его сделать самостоятельно.

При резком замедлении шагового двигателя, он превращается в генератор и начинает заряжать конденсаторы фильтра блока питания. Диоды выпрямителя блока питания закрываются и напряжение на конденсаторах фильтра бесконтрольно растет до тех пор пока не превысит предельно допустимое значение для данных микросхем драйверов, осуществляя начало пробоя микросхем. Напряжение на конденсаторах фильтра начинает падать, диоды выпрямителя блока питания открываются, поддерживая процесс пробоя. После этого одна или несколько микросхем уже с помощью всей мощности блока питания сгорает, выходя из строя даже печатные дорожки.

Вот сама схема:

Эта схема защищает драйвер шагового двигателя или серво-двигателя от повреждений во время периодов возврата энергии, при работе около максимально допустимого напряжения питания драйвера.

Энергетическая отдача возникает, когда большие инерционные нагрузки быстро тормозятся из высокой скорости. Энергия, запасенная в момент инерции (кинетическая энергия) должны быть удалена и рассеяна. Драйвер (через внутренние диоды) будет возвращать эту энергию обратно к источнику питания, как возвратный ток, который приведет к росту напряжения источника питания (заряжаются конденсаторы на плате и в блоке питания). Если напряжение питания уже около максимально допустимого для драйвера, это дополнительное напряжение пробивает сам драйвер.

Эта схема чувствительна к направлению тока. Когда ток идет к драйверу, то схема ничего не делает. Если ток меняет направление (то есть, возникает возвратный ток), то он шунтируется на землю.

Описание схемы:

Обычно ток питания проходя через открытый диод D1, закрывает Q2 с помощью R2. Если направление тока меняется, D1 закрывается и обратное напряжение возникает на R1. Это напряжение открывает составной транзистор Q1. Возвратный ток теперь течет с драйвера, через Q1 на землю, через R3 33 ома 10W. Основная цель R3 является ограничение рассеиваемой мощности Q3 в пределах безопастной области вторичного пробоя (SOA).

Детали:

Q1 TIP147 (коэфф. усиления примерно 1000, предельное напряжение 100в, составной p-n-p) можно заменить на отечественные аналог - КТ825 или собрать из двух транзисторов.

D1 любой с током больше чем у блока питания, предельное напряжение 100в (лучше Шотки, или сборка Шотки с диодами в паралель, меньше грется будет, тогда предельное напряжение придется выбрать меньше 100в). Нужен небольшой радиатор.

Если диод D1 кремневый (мощный) то мощность выделяющиеся на диоде равна 0,8В (прямое падение напряжения на диоде) умноженная на максимальный ток постоянно потребляемый контроллером 6А (при длительной работе всех шаговиков) равна 4,8 Вт, диод греется и нужен небольшой радиатор

если диод D1 Шотки, то мощность выделяющиеся на диоде равна 0,4В * 6А=2,4 Вт, меньше греется и наверно нужен совсем небольшой радиатор.

если диод D1 сборка Шотки с диодами включенными в паралель (выглядит как мощный транзистор, прямое падение напряжения 0,3В), то мощность выделяющиеся на диоде равна 0,3В * 6А=1,8 Вт, грется еще меньше и наверно можно использовать без радиатора, или в качестве небольшого радиатора можно использовать саму печатную плату, оставив на ней побольше медной фольги около сборки Шотки, прикрутив её болтиком.

Можно попробовать взять мощную сборку Шотки из двух диодов соединить их в паралель (меньше прямое падение напряжения) и пропустить через них ток в 6А и посмотреть в течении продолжительного времени, как будут грется и нужен ли небольшой радиатор.

Все вышеописаное, относиться к блоку питания с током 6А.

Для других токов, потребляемых контроллером можно легко прикинуть мощность выделяющиеся на диоде.

Составной транзистор Q1 TIP147 в штатном режиме не греется совем, он закрыт. В момент гашения возвратного тока мощность выделяющиеся на составном транзисторе м.б. оценена как 2В * 6А=12Вт, но за очень короткое время. Транзистор просто не успеет нагреться, т.е. среднея рассеиваемая мощность очень мала. Практически вся мощность возвратного тока выделяется на R3 33 ом 10Вт, т.е. транзистору Q1 радиатор не нужен. Два резистора 1Ком (R1 и R2) обычные маленькие резисторы 0,25Вт. Конденсатор С1 - уже находиться в самом драйвере, на плате Дампера его можно не ставить.

Это все относительно дампера по схеме Geckodrive.

Вот та же схема Дампера, на составном транзисторе:

T1 любой маломощный p-n-p транзистор Uкэ>60В Iкэ>100ма

T2 любой мощный (недорогой) n-p-n транзистор Uкэ>60В Iкэ>8А (КТ819)

R4 - 1Ком обычный маленький резистор 0,25Вт.

Конденсатор уже находиться на плате драйвера.

И на последок, другая схема, в которой вообще ничего не греется.

Отличие заключается в том что схема из Гекодрайва работает с блоком питания на любое напряжение и может использоваться и как отдельный универсальный дампер. Эта схема расчитана на фиксированное напряжение блока питания 24В и это менее удобно (хотя заменой стабилитрона настраивается на любое напряжение). Но зато в ней нет проходного диода, который постоянно греется (диод D1 в схеме из Гекодрайва).

Это просто аналог мощного стабилитрона с напряжением стабилизации в 27В (напряжение блока питания 24В плюс 3В на превышение из-за возвратного тока) подключенный паралельно питанию микросхем драйверов. Как только напряжение питания превысит 27В стабилитроны D1, D2 пробиваются, ток через них открывает составной транзистор T1,T2 подключая мощный резистор R3 33 ом 10Вт к источнику питания, тем самым удерживая напряжение питания на безопастном уровне 27В (как паралельный стабилизатор). Т.е. возвратный ток через R3 33 ом замыкается на землю не вызывая опастного для микросхем драйверов превышения напряжения источника питания.

Транзистор также холодный, на всякий случай тоже можно привинтить к печатной плате.

В схеме со стабилитроном:

D1, D2 обычные маломощные стабилитроны с напряжением стабилизации в сумме равным 27В (напряжение блока питания 24В плюс 3В = 27В), тип либой, можно заменить одним стабилитроном на 27В если такой есть.

R1 - 220 Ом, R2,R3 - 1Ком обычные маленькие резисторы 0,25Вт

Всё остальное то же самое, что и в других схемах, конденсатор есть в самом контроллере.

Во всех трех схемах, параллельно резистору R3, можно подключить светодиод (анод к транзистору, катод на общий) который будет включаться когда напряжение на драйвере превысит напряжение блока питания - когда дампер включиться. Последовательно со светодиодом подключить токоограничивающий резистор. Светолиод будет служить индикатором срабатывания дампера.

Скачать Схемы RAR

Источник: http://cnc-controller.ru/dumper.html

Контроллер управления шаговыми двигателями на микросхемах ТМ

admin — Wed, 09 Jan 2013 21:20:13 GMT

Блок питания: 12в 3А – для питания шаговых двигателей от дисковода (5.25”) и 5в 0.3А для питания микросхем контролера. Если вы используете шаговые двигатели от принтера то блок питания должен быть мощнее. Расчет прост: 3 двигателя х по две запитанные обмотки в каждом х ток одной обмотки (допустим 1А) то = 3х2х1=6А.

Контролер VRI-cnc: Разработанный контроллер может обслуживать до 32 (в моей схеме 3) шаговых двигателей последовательно, т.е. одновременно может работать только один двигатель. Параллельная работа двигателей обеспечивается программно. Контроллер управления шаговыми двигателями собран на микросхемах 555TM7 серии (3шт). Не требует прошивки.

Электрическая схема контролера:

Описание и назначение выводов разъема порта LPT.

Выв.
1	STROBE	ввод и вывод	устанавливается PC после завершения каждой передачи данных
2/9	DO-D7	вывод	8 линий данных
10	АСК	ввод	устанавливается в "0" внешним устройством после приема байта
11	BUSY	ввод	устройство показывает, что оно занято, путем установки этой линии в «1»
12	Paper out	ввод	для принтеров
13	Select	ввод	устройство показывает, что оно готово, путем установки на этой линии «1 »
14	Autofeed	ввод и вывод
15	Error	ввод	индицирует об ошибке
16	Initialize	ввод и вывод
17	Select In	ввод и вывод
18/25	Ground	GND	общий провод

Для эксперимента был использован шаговый двигатель от старого 5,25-дюймов

8 бит идущих от LPT разделяем на две группы по 4бит: данные и управляющие. При получении сигнала одним из трех триггеров, данные записываются в триггер ТМ7 и соответственно поступают на драйвер шагового двигателя. При снятии с ТМ7 разрешающего сигнала данные в триггере сохраняются (триггер с защелкой) и т.д.

Биты LPT
0	1	2	3	4	5	6	7
данные				Управляющий сигнал –определяет на какой двигатель придет сигнал

Т.е. для подачи на второй двигатель сигнала 0101 необходимо подать разрешающий сигнал на второй ТМ7 т.е. выдать в порт LPTсигнал:

Биты LPT
0	1	2	3	4	5	6	7
0	1	0	1	0	1	0	0
Предаваемые данные на шаговый двигатель				Данные идут на 2 двигатель

В моей схеме 7 бит не используется т.к. применено 3 двигателя. На него можно повесить ключ включение главного двигателя (фреза или сверло).

Для подключения к схеме 32 двигателей необходимо на управляющие биты установить дешифратор 4бит=32 в десятичной системе.

Скачать схему + плату LAY

Источник: http://vri-cnc.narod.ru/elec.htm