CURSO IMPRESIÓN 3D (IV)

Actividades Enseñanza Secundaria
III Taller Impresoras 3D

Electrónica de ComunicacionesImpresoras 3D : Electrónica
3
Electrónica
+12V
G-codes
STL
STL
G-codes

4
Motores Paso a Paso
Posicionamiento muy preciso
• giros en intervalos fijos : pasos (200)
• velocidades no muy elevadas
• voltage nominal : 3-5 V
• a mayor voltaje más potencia y velocidad (12 V)
• mayor consumo de corriente
• necesario limitador
Drivers : circuitos electrónicos de control
• dirección de giro
• nº de pasos
• corriente necesaria
• posible pérdida de pasos
• calibración del limitador

5
Motores PaP
Tipos

6
Paso completo
• las bobinas se activan secuencialmente una a una
• las bobinas se activan secuencialmente de dos en dos
Medio paso
• se alternan los modos anteriores
• A  AB  B  BC  C  CD  D  DA
Motores PaP
Unipolares

7
Rotor
• núcleo central magnetizado longitudinalmente
• cada polo recubierto de un bloque dentado de acero
• bloques desalineados ½ diente
• múltiples polos N-S (“imanes simples”)
Cada paso corresponde a un ángulo menor
• 200 pasos  1.8º/paso
Motores PaP
Estructura

8
Mayor precisión en el ángulo de giro
• posiciones intermedias menores que un paso
• 1, 2, 4, 8, 16, 32 micropasos
• se combinan distintas intensidades en las bobinas (1/2 1/4 1/8 ...)
• reducción de vibraciones mecánicas
• mejor estabilidad de la velocidad
Drivers
• generan las corrientes necesarias para el movimiento
• “etapa de potencia” (amperios)
• reciben las señales de control “digitales” (5V)
• utilizan microcontroladores
• limitan la corriente para evitar calentamiento o destruccion
Motores PaP
MicroPasos

9
Motores PaP
Driver A4988 ...
Alimentación
Motor
9-35 V
Alimentación
Control Digital
5 V
ON / OFF
Nº pasos
Dirección

10
Motores PaP
Driver A4988
Líneas digitales de control (0/5 V)
• STEP : cada el motor gira un paso
• DIR : dirección del movimiento
• MS1, MS2, MS3 : micropasos : 0V /5V
Potenciómetro de ajuste para limitar la corriente
• 200-400 mA
+ -
MS1 MS2 MS3 P
L L L 1
H L L 2
L H L 4
H H L 8
H H H 16

11
Motores PaP
Driver DRV8825
Sustitución directa del A4988
• soporta 1.5 A sin disipador
• hasta 32 micropasos (MX)
• diseño térmico mejorado
• tensión alimentación más elevada (45V)
+ -
M0 M1 M2 P
L L L 1
H L L 2
L H L 4
H H L 8
L L H 16
H L H 32
L H H 32
H H H 32

12
Electrónica de Control : Arduino + RAMPS
Arduino + placa RAMPS
• Arduino Mega y una placa para control de potencia
• operación del Arduino limitada a 5 V
• motores y resistencias de calefacción requieren 12 V
• necesario un interface entre ambos : RAMPS

13
Arduino
Mega 2560
Características
• ATMega 2560 (16MHz)
• 256KB de memoria Flash
• 8KB de RAM
• tension alimentación :5V
• externa : 7-12 V
• puerto USB
Entradas/salidas
• 54 I/O digitales (0-53)
• 16 entradas analógicas (A0-A15)
• voltaje  número : 0-1023
• 14 salidas analógicas (2-13)
• valor medio ajustable

14
Placas de Control
RAMPS
RepRap Arduino Mega Pololu Shield
• drivers para motores X, Y, Z (2), E0, E1
• A49888 (MSX) / DRV8825 (MX)
• “jumpers” para selección de pasos
• control cama caliente y extrusor
• transistores MOSFET de potencia
• termistores para medir temperatura
• end-stops para origen de movimientos
• diodo D1 opcional para alimentar el Arduino
MS1 / M0
MS2 / M1
MS3 / M2

15
RAMPS
Drivers para Motores
A4988
DRV8825
+ -
+ -


16
RAMPS
Calibración de los Drivers
Placa RAMPS sin ningún driver
• corriente de reposo : I = IR 80mA
• driver a ajustar en zócalo X : I = IR + Idriver
Pronterface para control de la impresora
• activar el movimiento X y medir la corriente
• ¡¡ desactivar motor !! (reset, motors off)
• ajustar potenciómetro para corregir el valor
• repetir ciclo hasta resultado correcto
• igual para los otros drivers
+ -

Motor Corriente
X, Y IR + 200 mA
Z IR + 400 mA
Extrusor IR + 300 mA
I
X Y Z

17
Placas de Control Integradas
RAMBo
Meltzi
Una única placa incluye
• microcontrolador
• drivers para los motores
• conectores para todos los componentes
• problemas en caso de averías
• numerosas alternativas
RUMBA

18
RAMPS : Dispositivos
EndStops ...
Sensores de inicio de recorrido
• mecánicos, ópticos, magnéticos ...
• posición inicial en cada eje
• origen de coordenadas (0,0,0) (“home”)
• endstops Xmin,Ymin, Z min
Final de recorrido
• máximo desplazamiento de los ejes
• hardware
• interruptores mecánicos
• endstops Xmax,Ymax, Z max (no se usan)
• software
• valores máximos establecidos previamente
• configuración del firmware

19
EndStops
Pasivos
• interruptores que cierran (NO) / abren (NC) un circuito
• activar resistencias de alimentación (+5V)
Marlin : #define ENDSTOPPULLUPS
Activos
• señal de 0 o 5 voltios
• más inmunes a interferencias
• visualizan con LED su estado

20
Termistores
Thermally Sensitive Resistor
• sensor resistivo de temperatura
• Negative Temperature Coefficient
Configuración firmware
• seleccionar tipo en tabla
#define TEMP_SENSOR_0 1 (extrusor)
#define TEMP_SENSOR_BED 7 (cama)
Medida de temperatura
• circuito : 4,7K + termistor
• se mide el voltage
• se lee temperatura en tabla correspondiente

21
Base Caliente (Hot Bed)
Potencia considerable : 100-150 watios
• cristal para una superficie plana

22
Extrusor (Hot End)

23
Pantalla LCD ...
Operación autonoma de la impresora
• movimientos de los ejes X Y Z y extrusor
• configuracion de temperaturas
• ajuste proporcional de velocidades
Tipos de pantalla
• “Smart Controller” : 4 líneas de 20 caracteres
• “Full Graphic Smart Controller” : matriz 128x64 puntos

24
Pantalla SD ...
Tarjeta SD
• imprime ficheros .gcode generados previamente
• tarjeta micro sd extraible compatible con USB
Conexiones
• 2 conectores de 10 pines con cables planos
• EXP1 : para mostrar datos en pantalla y para su alimentación (5 V)
• EXP2 : para transmitir datos desde la tarjeta SD hasta Arduino
Gcodes

25
Pantalla SD
Configuración del firmware Marlin
• descomentar (//) línea correspondiente a pantalla instalada
Sección LCD and SD support
//#define ULTRA_LCD //general lcd support, also 16x2
//#define DOGLCD // Support for SPI LCD 128x64 (Controller ST7565R graphic Display Family)
//#define SDSUPPORT // Enable SD Card Support in Hardware Console
//#define SDSLOW // Use slower SD transfer mode
//#define ULTIMAKERCONTROLLER //as available from the ultimaker online store.
//#define ULTIPANEL //the ultipanel as on thingiverse
// The RepRapDiscount Smart Controller (white PCB)
// http://reprap.org/wiki/RepRapDiscount_Smart_Controller
//#define REPRAP_DISCOUNT_SMART_CONTROLLER
// The GADGETS3D G3D LCD/SD Controller (blue PCB)
// http://reprap.org/wiki/RAMPS_1.3/1.4_GADGETS3D_Shield_with_Panel
//#define G3D_PANEL
//The RepRapDiscount FULL GRAPHIC Smart Controller (quadratic white PCB)
// http://reprap.org/wiki/RepRapDiscount_Full_Graphic_Smart_Controller
//
// ==> REMEMBER TO INSTALL U8glib to your ARDUINO library folder: http://code.google.com/p/u8glib/wiki/u8glib
//#define REPRAP_DISCOUNT_FULL_GRAPHIC_SMART_CONTROLLER
// The RepRapWorld REPRAPWORLD_KEYPAD v1.1
// http://reprapworld.com/?products_details&products_id=202&cPath=1591_1626
//#define REPRAPWORLD_KEYPAD
//#define REPRAPWORLD_KEYPAD_MOVE_STEP 10.0 // how much should be moved when a key is pressed

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RAMPS : Conexiones
Diagrama General ...

27
RAMPS : Conexiones
Diagrama General

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