Zestaw wszystkich podstawowych elementów elektronicznych niezbędnych do zbudowania drukarki 3D RepRap: Arduino MEGA 2560 Rev3, Sterownik RAMPS 1.4 oraz 4 szt. Sterowników silników krokowych Stepstick A4988

Zestaw zawiera:

• Arduino MEGA 2560 Rev3 - 1szt.
• Reprap RAMPS 1.4 - sterownik drukarki 3D - 1 szt.
• Stepstick RAMPS A4988 RepRap - sterownik silnika krokowego - 4 szt.

Arduino MEGA 2560 Rev3

Specyfikacja

• Napięcie zasilania: 7V do 12V (zalecane), 6V-20V (maksymalne)
• Mikrokontroler: ATmega2560
• Maksymalna częstotliwość zegara: 16MHz
• Pamięć SRAM: 8 kB
• Pamięć Flash: 256 kB (8kB zarezerwowane dla bootloadera)
• Pamięć EEPROM: 4kB
• Piny I/O: 54
• Kanały PWM: 14
• Ilość wejść analogowych: 16 (kanały przetwornika A/C)
• Interfejsy szeregowe: 4xUART, SPI, I2C
• Zewnętrzne przerwania
• Podłączona dioda LED

Opis

Arduino Mega jest z jedną z najbogatszych wersji projektu. Posiada mikrokontroler ATmega2560 wyposażony między innymi w aż 54 cyfrowe wyjścia/wejścia z czego 14 może służyć jako kanały PWM, a 16 jako wejścia analogowe. Układ taktowany jest sygnałem zegarowym o częstotliwości 16MHz. Posiada także między innymi: złącze USB, gniazdo zasilające DC, przycisk RESET oraz wyprowadzenia służące do podłączenia programatora AVR. Do rozpoczęcia pracy z modułem Arduino wystarczy przewód USB oraz oprogramowanie z strony producenta.

Co nowego w wersji Rev3?

• Atmega8u2 zastąpiona została układem ATmega16u2 - konwerter USB-SERIAL
• Dodany został pin IOREF umożliwiający bezpośredni dostęp do napięcia z jakim pracują wyprowadzenia I/O
• Ulepszony został układ resetu

Pierwsze uruchomienie

Aby ułatwić użytkownikom rozpoczęcie przygody z modułem, przygotowaliśmy krótki poradnik, dotyczący instalacji i pierwszego uruchomienia środowiska Arduino.

Zasilanie

Moduł można zasilać poprzez przewód USB oraz urządzenie zewnętrzne np. zasilacz sieciowy, baterię czy akumulator. Przełączanie źródła zasilania odbywa się w sposób automatyczny. Zasilacz podłączany jest do standardowego gniazda DC. Akumulator bądź inne źródło podłącza się do pinów złącza POWER.

Moduł może być zasilany napięciem z zakresu: 6V-20V. Producent zaleca jednak wybór wartości 7V-12V. Przy napięciu poniżej 7V, stabilizator 5V nie będzie pracował w sposób prawidłowy (napięcie wyjściowe<5V będzie niestabilne). Przy wartości powyżej 12V, podczas poboru stosunkowo dużego prądu, stabilizator może ulec przegrzaniu, co prowadzi do uszkodzenia całej płytki.

Wejścia/wyjścia

Arduino Mega posiada 54 cyfrowe wejścia/wyjścia (I/O). Każdy pin pozwala na pobór prądu o maksymalnym natężeniu 40mA, co umożliwia bezpośrednie podłączenie diod LED z rezystorami oraz sterowanie innymi układami scalonymi. Oprócz standardowego I/O niektóre wyprowadzenia posiadają także funkcje specjalne.

Programowanie

Tworzenie i wgrywanie oprogramowania umożliwa darmowe środowisko dostarczane przez producenta. Zaimplementowany bootlader pozwala na przesłanie programu bezpośrednio poprzez przewód USB. Złącze ISCP daje możliwość podłączenia zewnętrznego programatora AVR. Szczegółowy opis można znaleźć w dokumentacji oraz tutorialu.

Reprap RAMPS 1.4 - sterownik drukarki 3D

Dla kompletnej elektroniki dla drukarek 3D potrzebujesz modułu RAMPS 1.4, Arduino MEGA 2560 oraz stepstickerów. RAMPS to specjalnie zaprojektowany moduł elektroniczny wykorzystywany do sterowania drukarkami 3D typu Reprap. Według oceny rynkowej jest to jedno z tańszych rozwiązań oferujący zarazem szereg funkcjonalności opisanych poniżej. Podstawą dla RAMPS jest elektronika Arduino z potężną platformą Arduino MEGA 2560, która posiada szeroki zakres rozbudowy. Opisywana osłona zawiera miejsce na pięć sterowników silników krokowych oraz dwie wytłaczarki plastiku (Extrudery). Znajdują się tam również dodatkowe wyjścia AUX umożliwiające rozszerzanie funkcjonalności o wyświetlacz LCD, czytnik kart SD, alarm o błędzie filamentu, bluetooth itp.

Większość komponentów RAMPS w wersji 1.4 (wszystkie oporniki, kondensatory, diody) to elementy typu SMD (Surface Mount Devices) przystosowane do montowania powierzchniowego. W przeciwieństwie do wersji 1.3 polepszyło to estetykę elektroniki i zwiększyło przejrzystość pomiędzy komponentami.

RAMPS to zespół elektroniczny cieszący się wielką popularnością w społeczności konstruktorów drukarek 3D. Za stosunkowo niewielką cenę możemy ożywić drukarkę którą budujemy. Dzięki pomysłowemu designowi i bazy w postaci Arduino Mega 2560 rozbudowa o dalsze segmenty nie stanowi żadnego problemu. Wersja 1.4 jest najwyższą dostępną na rynku wersją osłony.

Stepstick RAMPS A4988 RepRap - sterownik silnika krokowego

Specyfikacja:

• Napięcie zasilania silnika: 8 V - 35 V
• Prąd: maks. 1A na cewkę (maks. 1,5A), i 2A dla układu A4988
• Prosty interfejs sterowania
• Praca w 5 różnych trybach: pełny krok, 1/2, 1/4, 1/8 oraz 1/16 kroku
• Możliwość regulacji prądu pobieranego przez silnik za pomocą potencjometru
• Ochrona przed przegrzaniem układu
• Moduł jest w pełni kompatybilny ze poprzednikiem: A4983

Zestaw zawiera:

• Moduł ze sterownikiem silnika krokowego A4988 - 4 szt.
• Radiator - 4 szt.

Opis

Układ umożliwia sterowanie silnikiem krokowym przy pomocy urządzenia pozwalającego generować stany logiczne np. Arduino. Moduł charakteryzuje się bardzo prostą obsługą. Aby obrócić silnik o krok należy podać na wyprowadzenie STEP stan wysoki (logiczną jedynkę), kolejna sekwencja zera i jedynki przesunie silnik o kolejny krok itd. Wybór kierunku odbywa się poprzez podanie odpowiedniego stanu na wyprowadzenie DIR (np. stan niski - obroty zgodnie ze wskazówkami zegara, stan niski - przeciwnie). Sterownik posiada również możliwość wyboru rozdzielczości pracy silnika.

Podłączenie sterownika

Aby sterować silnikiem krokowym bipolarnym należy podłączyć układ zgodnie z poniższym rysunkiem. W przypadku sterowania silnikiem unipolarnym należy zapoznać się z instrukcją. Jeśli nominalne napięcie silnika jest niższe niż wymagane zasilanie sterownika (8V) należy ręcznie, za pomoca potencjometru ustawić limit prądu.

Rysunek przedstawia minimalne podłączenie sterownika. Pin RESET nie jest domyślnie podłączony, aby uruchomić układ należy na niego podać stan wysoki. Można tego dokonać łącząc go z sąsiadującym pinem SLEEP.

Zasilanie

Do zasilania części logicznej modułu wymagane jest napięcie z zakresu 3 V do 5,5 V, które należy doprowadzić do pinu VDD. Napięcie zasilania silnika z zakresu od 8 V do 35 V podawane jest na pin VMOT. Układem można sterować silnikami o nominalnym napięciu niższym niż wymagane 8 V. W tym celu należy ograniczyć maksymalny pobór prądu za pomocą potencjometru, tak aby nie przekroczyć dopuszczalnej mocy silnika.

Rozdzielczość

Rozmiar kroku wybierany jest za pomocą wejść MS1, MS2, MS3. Możliwe ustawienia pokazane zostały w tabeli poniżej. Wejścia MS1, MS2 oraz MS3 mają wewnętrzny rezystor pull-down (100kOm).

Pozostałe wejścia

Jeden impuls podany na pin STEP powoduje jeden krok silnika w kierunku wybranym poprzez podanie odpowiedniego stanu logicznego na pin DIR. Wyprowadzenia STEP oraz DIR nie są wewnętrznie podciągnięte. Jeśli silnik ma się kręcić tylko w jednym kierunku pin DIR można na stałe podłączyć do VCC lub GND.

Układ posiada jeszcze trzy wejścia do kontrolowania poboru mocy: RESET SLP i EN ich opis znajduję sie w dokumentacji. Należy zwrócić uwagę, że pin RESET nie jest do niczego podciągnięty. Jeśli nie będzie używany można podpiąć go do sąsiadującego pinu SLEEP.

Ograniczenie prądu

Moduł A4988 pozwala na aktywne ograniczenie prądu przy pomocy potencjometru. Jednym ze sposobów wprowadzenia ograniczenia jest ustawienie sterownika w tryb pełnego kroku oraz pomiar prądu przepływającego przez jedną cewkę bez podawania sygnału na wejście STEP. Zmierzony prąd to 70% ustawionego limitu (obie cewki są zawsze włączone i ograniczone do 70% w trybie pełnego kroku). Innym sposobem jest pomiar napięcia na wyprowadzeniu REF (oznaczonego kółkiem na płytce drukowanej) oraz obliczenie aktualnego limitu (rezystory pomiarowe mają wartość 0.05Ω). Więcej szczegółów w dokumentacji układu A4988.

Odprowadzanie ciepła

Płytka została zaprojektowana tak, aby mogła odprowadzić ciepło przy poborze prądu około 1A na cewkę. Jeśli prąd będzie znacznie wyższy należy zastosować zewnętrzny radiator do którego montażu można użyć kleju termoprzewodzącego.