RepRapPro Huxley

Seite 10: Yeah, Mikrocontroller

Schritt 1: Stromstärke einstellen

1x USB-Kabel
1x Melzi Ardentissimo Steuerboard

Die NEMA14-Schrittmotoren haben intern Spulen mit 3 Ohm Widerstand und vertragen etwa 1A Strom. Da der Huxley aber mit 19 Volt Spannung betrieben wird, ergibt sich hier ein Problem: I=U/R

Oder anders gesagt: Uns brennen entweder die Spulen weg oder die Motortreiber (vermutlich zuerst letzteres). Jedenfalls, um dem entgegenzuwirken kann man die Stromstärke variabel einstellen. Dazu befindet sich rechts neben jedem Schrittmotortreiber ein kleines Potentiometer mit dem man die Stromstärke einstellen kann. Damit nichts kaputt geht stellt man den Spannungsbereich zwischen Masse und dem linken Fuß der Potentiometer auf 0,4 bis 0,6 Volt ein (nicht vergessen das Melzi-Board zuerst via USB-Kabel mit Strom zu versorgen). Am Besten ist es, wenn man zuerst den unteren Wert für alle 4 Motortreiber einstellt (0,4 Volt) und erst später bei Druckproblemen (Schrittverluste der Achse, etc.) die Spannung dieser einzelnen Achse erhöht.

Im Betrieb sollten die Motortreiber ausserdem nur etwa 10°C über Raumtemperatur liegen, werden sie also heiß läuft was falsch und man sollte möglichst schnell den Stecker ziehen (oder hat jemand Lust SMD-Teile zu löten? Ich jedenfalls hab keinen Reflow-Ofen)

Kurz zum Technischen:

Ein NEMA14-Motor hat alle 1,8° eine Wicklung, weshalb man 200 Schritte braucht für eine vollständige Umdrehung. Lustigerweise unterstützen die Treiber sogenanntes Mikrostepping, dabei wird jeder Schritt wiederum in 16 kleinere Schritte unterteilt. Dadurch hat man nicht mehr 200 Schritte pro Umdrehung sondern stolze 3200. Die Motoren lassen sich genauer positionieren, das Anfahren geht sanfter und die Achse fährt weniger „rucklig“. Die Wahrscheinlichkeit, dass Fehler beim Verfahren der Achse auftreten, ist dadurch geringer.

Zudem unterstützt der Treiber ein Positionsfeedback via EMF. Was genau heißt das? Ganz einfach: Die Schrittmotoren werden im Prinzip blind angesteuert: Die Steuerung weiß nicht, ob der Motor gerade wirklich eine Umdrehung gemacht hat oder nicht, da ein Inkremental- oder Absolutwertgeber fehlt. Jede Spule erzeugt aber, wenn sie von Strom durchflossen wird, ein Magnetfeld, welches beeinflusst wird, sobald sich der Motor dreht. Die Schrittmotortreiber können diese Information auswerten und der Steuerung genau sagen, ob sich der Motor jetzt verfahren hat oder nicht. In meiner vorinstallierten Firmware wird diese Funktion leider noch nicht unterstützt, aber wer weiß, eines Tages…

Schritt 2: Steuerboard am RepRap befestigen

Gedruckte Teile:
- 2x2 PCB-Holder
1x Melzi Ardentissimo Steuerboard

Das Board wird mittels der 4 PCB-Holder auf der Vorderseite des RepRaps festgeklemmt:

Schritt 3: Die Stromversorgung

Gedruckte Teile:
- 1x Power-clip
1x Buchse für Stromversorgung
2x 2-adriges Kabel, ~40cm und ~20cm
1x M3x25 Schraube, Tasche 7/20
1x M3 Mutter, Tasche 13/20
1x M3 Beilagscheibe (gerne auch eine etwas größere), Tasche 15/20

Die beiden 2-adrigen Kabel werden zur Stromversorgung für das Steuerboard sowie dem Heizbett benötigt, beide werden an der Buchse angelötet. Die markierte Seite des Kables verwende ich für die beiden Minuspole:

Den Power-clip sowie die Buchse befestigt man mittels der M3-Schraube rechts vorne am Drucker.

Das längere Kabel der Stromversorgung führt man sauber am Rahmen entlang (mit Kabelbindern befestigen) bis zum Steuerboard. Die linke Seite der Schraubklemme „Power“ ist der Pluspol, die rechte Seite der Minuspol. Ein vertauschen von Plus und Minus hätte hier fatale Folgen, also aufpassen.

Das freie Kabel führt man freihängend zum Heizbett, die linke Schraubklemme bleibt frei (NC=Not connected), die mittere ist der Minuspol und die rechte Schraubklemme der Pluspol. Auch hier wieder darauf achten, dass man nicht zufällig die Pole vertauscht. Die Zuführung muss so positioniert werden, dass, egal in welcher Position das Heizbett steht, sich das Kabel frei bewegen kann. Hängt es sich irgendwo ein, kann es die Achse blockieren.

Revision 8 | 2014-03-20 19:36:09