Parę zdjęć i filmów wydruków z h-bota. Jakość jaką udało się osiągnąć jest dużo lepsza niż przypuszczałem.
Oraz filmy:
Wydruki robione na warstwie 0.1mm i 0.2mm.
I oto po prawie roku h-bot wydrukował pierwsze kostki:
Ostateczne pole robocze to 30x30x20cm koncowo bedzie okolo 30x30x30 po przeprojektowaniu osi Z. Drukarka nie chodzi jeszcze z pełna prędkością ze względu na bug w smoothieware, ale w okolicach najbliższego tygodnia powinno być już wszystko skończone.
Różnica wymiarów miedzy osia x a y to około 0.05mm. Nie ma żadnych widocznych przesunięć warstw, prążków w osi Z i tym podobnych rzeczy.
Od jakiegoś czasu bardzo często słychać o tym jak ludziom zaczyna brakować mocy w sterownikach silników krokowych. Powszechnie używane A4988 montowane na płytkach pololu pozwala na maksymalny prąd w okolicach 2A, a rzeczywiście na coś w okolicach 1.5A. Takie wartości znacznie ograniczają wybór silników krokowych. A, że ludzie chcą budować większe i szybsze drukarki to problem zaczyna robić się coraz większy.
Moim rozwiazaniem było znalezienie sterownika który nie tylko pozwala na większą moc silnika ale i jest nieco inteligentniejszy. Wybór padł na scalak firmy On Semiconductor, a dokładniej Amis 30421 w parze z mostkami H FDMQ8403 które pozwalają na maksymalny prąd w wysokosci 3A [5A chwilowego].
Tak prezentuje się testowy driver. Niestety polutowanie tego okazało się problemem i udało się dopiero z chyba 4 podejściem. Ale miedzy czasie dowiedziałem się sporo rzeczy o samym układzie i o tym jak przydatne jest raportowanie błędów 
Oto jak to działa pod kontrola smoothieboard Teraz czas na ujarzmienie i stestowanie parametrów drivera a później na pierwsza elektronikę wykorzystującą nowe funkcje, takie jak na przykład wykrywanie zgubionych kroków i 1/64 mikrokroku.
I oto po paru miesiącach udało mi się skompletować dwie elektroniki do reprapów nowej generacji. Obydwie oparte na mikrokontrolerach ARM. 4pi zaprojektowana przez Klimenta Yaneva [autor pronterfaca, sprintera] oraz Smoothieboard autorstwa Arthura Wolfa z Trinitylabs. Obydwie elektroniki na pierwszy rzut oka prezentują się bardzo dobrze. Wykonanie są profesjonalnie i solidnie a ich ceny są bardzo podobne.
Czyli to co w projektach openhardware najważniejsze. Jak łatwo się do niej dobrać, gdzie szukać, jak jest napisana i czy jest czytelna?
Dokumentacja dostepna jets na githubie Klimenta. https://github.com/kliment/reup Jest w niej wszystko czego potrzeba, schematy, layouty i BoM. Jednak jesli chodzi o czytelność schematu to można utonąć w gąszczu lini.
Moim zdaniem przydało by się nieco to uprzątnąć, poukładać kondensatory odprzęgające. Na początku jest to strasznie trudne do odczytania.
Jeśli chodzi o layout płytki to jest ok, po za tym, ze polygony sa strasznie niedbale porobione, linie sa nierównolegle, ścieżki poprowadzone niedbale. No ogólnie to bałagan.
BoM za to zawiera wszystko co zawierać powinien. Jedna wada to, ze opisy elementów zawierają czasami coś w stylu „U$12″ co jest domyślną wartościa wstawianą w eagla, można by to poprawić i usunąć tego dolara, a było by dużo lepiej.
Strona projektu to… no właśnie https://0xfb.com/shop.html to jest strona która wychodzi w google po wpisaniu frazy „4pi”. Brakuje linka do githuba, dodatkowych informacji. Dla osób niezorientowanych trudno znaleźć konkretne informacje. Brakuje strony opisującej co zrobić z płytka po jej otrzymaniu, gdzie i jak załadować firmware. Jest strona http://wiki.arcol.hu/blog:4pi, ale znalezienie jej nie jest łatwe.
Dokumentacja dostępna jest tutuaj: https://github.com/arthurwolf/SmoothieBoard. Schemat jest bardzo czytelny, podzielony na arkusze, od razu wiedomo co gdzie jest.
Layout płytki jest tez dużo schludniej zrobiony, płytka jest 4 warstwowa. Polygony dużo lepiej porobione, wszystkie… no przynajmniej większość ścieżek jest równoległych i nie ma innych katów niż 45*.
Strona projektu to http://smoothieware.org/, i tu miła niespodzianka, jest to pierwszy wynik w google a na stronie jest wszystko czego trzeba. Jak wgrać firmware, rysunki jak co podłączyć. Wszystkie informacje w jednym miejscu. Dla zielonych jest to dużo lepsza opcja, bo mogą szybko się wgryźć w temat i nie zostaną na lodzie.
Podsumowując jeśli chodzi o czytelność i łatwość w znalezieniu dokumentacji to wykrywa smoothieboard.
Obydwie płytki są bardzo podobne. Używają tych samych sterowników silników krokowych A4982, czyli w sumie standard jeśli chodzi o reprapy. Mikrokrok 1/16, maksymalnie 2A na cewkę. $ pi ma sterowanie na 5 osi, smoothieboard na 4 osie, wiec 4pi może działać z dwoma ekstruderami.
Jeśli chodzi o grzanie to jest podobnie. Smoothieboard ma dwa wyjścia wysoko prądowe na hotend i hotbed, dwa tranzystory AOT240L, oraz dwa na mniejsze prądy do sterowania wentylatorami lub czymś innym. 4Pi ma jeden tranzystor na hot-bet dwa na hotendy i dwa na wentylatory lub coś mocniejszego [te same tranzystory co hotend].
Obydwie płytki maja gniazda kart microsd. Na uwagę zasługuje to, ze 4pi ma stabilizator impulsowy, a smoothieboard dalej liniowy, jeśli wiec chodzi o straty energii to smoothieboard wypada gorzej. 4pi ma tez 10 amperowy bezpiecznik, ogólnie więc jest dużo lepiej pomyślany od strony zasilania niż smoothieboard, elementy są lepiej dobrane.
Jeśli chodzi o sam layout płytki i rozmieszczenie elementów to obydwie płytki są bardzo podobne. W 4pi jedna wada jest to, że nie wszystko wyjścia na silniki są z jednej strony, ale dzięki temu rozmiar płytki mógł być mniejszy. Zaleta smoothieboard jest natomiast to, ze można wlutować albo terminale zaciskowe, albo złącza zgodne z rampsem, wiec nie trzeba przerabiać okablowania. Na 4pi są tylko złącza zaciskowe, których podłączenie zajmuje więcej czasu, a gdy ktoś często grzebie w okablowaniu to może się okazać problemem.
Smoothieboard ma jedna znaczącą zaletę którą jest karta sieciowa 100Mbit, czyli można podłączyć drukarkę do sieci lokalnej i sterować nią z interfejsu na stronie www, jednak ta funkcjonalność nie jest jeszcze zaimplementowana. Należy tez pamiętać, ze na dzień dzisiejszy, płytka jest sprzedawana bez wtyczek, klient musi je sam dokupić i polutować.
Bardzo fajny rozwiązaniem na obydwóch płytkach jest ustawianie prądu silników za pośrednictwem softu. Nie trzeba nic już ustawiać potencjometrem. Wpisujemy jaki chcemy prąd i już. Na 4pi możemy dodaktowo ustawiać mikrokrok, na smoothieboard niestety brakło wolnych pinów.
4pi korzysta ze przeportowanego Sprintera, czyli generalnie jeśli chodzi o soft to dalej stoimy w miejscu, jest parę nowych funkcji, ale pod maska jest dalej ten sam kod. Smoothieboard korzysta ze smoothieware, całkiem nowego pisanego praktycznie od zera firmwaru. Jego zaleta jest modularność, łatwo pisać swoje własne dodatki, wszystko jest na swoim miejscu i łatwe w modyfikacji, czego nie można powiedzieć o Sprinterze. Smoothieware stawia na łatwość modyfikacji i dokładność sterowania silnikami.
Jeśli chodzi o łatwość konfiguracji i wgrania firmwaru, to 4pi stoi bardzo mocno z tylu. Dalej mamy plik config.h, wieczne rekompilowanie, lub zapisywanie ustawień w eepromie, same wgranie firmwaru jest dość zagmatwane. U mnie trwało to 30 minut od momentu nauczenia się, do wgrania sterowników aż do pierwszego uruchomienia. Problemem jest tez zdobycie jakichkolwiek informacji.
Smoothieboard jest nieco lepiej pomyślane, pliki konfiguracyjne są na karcie SD, można je modyfikować bez problemu edytorem tekstu i wgrać bo sama elektronika jest wykrywana jako port seryjny, oraz dysk wymienny. Wystarczy na niego wejść i mamy wszystko co trzeba. Aktualizowanie firmwaru jest tez proste, wystarczy wgrać plik na kartę, wcisnąć reset, a elektronika sama go zaktualizuje. Są małe problemy ze sterownikami pod Win, ale powinny być rozwiązane. Bardzo też we wszystkim pomaga dokładny opis co i jak robić napisany przez samego autora.
Podsumowując trudno powiedzieć która elektronika jest lepsza. Od strony sprzętowej 4pi wydaje się bardziej zaawansowane i lepiej pomyślane, jednak od strony softu i łatwości obsługi wygrywa smoothieboard. Obydwie elektroniki na dzień dzisiejszy oferują podobna funkcjonalność. Obydwie elektroniki w porównaniu z rampsem czy sanguinololu to duży krok na przód. Ale tutaj zostawię sobie nieco czasu aż faktycznie przetestuje je na podpiętej drukarce, co musi niestety nieco poczekać.
A poniżej jeszcze porównanie rozmiarów elektronik. Od prawe Sunbeam 2.0 [prototypowe pcb], Smoothieboard i 4pi.
I oto po paru miesiącach pojawia się nowa wersja elektroniki Sunbeam opartej o mikrokontroler AT90USB1287.
Oto zmiany jakie zostały wprowadzone:
Jak widac zmiany nie zmieniaja funkcjonalnosci płytki, ale za to bardzo poprawiaja jej parametry i czynią znacznie bezpieczniejsza.
Elektronika bedzie za jakis czas dostępna w ofercie sklepu mojreprap.pl.
Po długiej kalibracji offsetu ekstrudrów udało sie wydrukować pierwsza dwu kolorową kostkę. Jednak slic3r wywala sie przy bardziej skomlikowanych rzeczych, a do tego robienie wlasnych modeli jest problematyczne, bo każdy kolor musi być osoba bryłą. Ale udało sie, do czasu aż jeden z ekstruderów się zatkał, przy czyszczeniu uszkodziłem termistor. Jednak firma mojreprap.pl przyszła z pomocą i dwa dni później miałem części zamienne .
Poniżej krotki filmi z tego jak wyglada dwukolorowy druk:
Teraz pora na udoskonalenie oprogramowania, jednak najbliższy czas muszę poświecić na lutowanie prototypów układu o którym może niedługo będzie można usłyszeć.
Wczoraj otrzymałem paczke od firmy TrinityLabs, wiec mogłem ruszyć z pracą nad dwoma ekstruderami, czyli głownym powódem dla jakiego powstała elektronika sunbeam.
Po rozpakowaniu wszystkiego przyszła pora na na uzbrojenie j-headów.
Duży plus dla Trinitylabs za dostarczenie nie tylko samych hotendów, ale także całego okablowania, izolacji z ptfe, izolacji termokurczliwych. Jedyne co musialem od siebie dodac to 4 pinowe molexy ktore juz standartowo wykorzystuje w swoich drukarkach. W jednej wtyczce mam termistor i rezystor do hotendu.
Nastepnie przyszla pora na drukowanie ekstrudera. Musialem dokonać pewnych zmian, obrocić go o 90*.
I drugiego.
Nastepnie przyszla pora na zmodyfikowana karetke osi X.
I dodrukowanie reszty rzeczy.
Porownianie starej i nowej karetki. Co ciekawe stara karetka waży wiecej
No i pierwsza przymiarka na drukarce. Trzeba bylo wypoziomowac glowice wzgledem stolu, Jedna z nich podnioslem stosujac podkladki z papieru, udalo sie uzyskac prawie identyczny przeswit.
Tak to wyglada po okablowaniu i zarobieniu wtyczek.
Drukarka w trakcie montowania estruderow. W trakcie pojawil sie problem, Sunbeam rev A ma inne polaczenia z drugim ekstruderem, musialem wiec podmiec elektronike na sunbeam rev B.
I po wymianie udalo sie, dziala zmiana ekstruderów. Na jutro pozostaje kalibracja i sprawdzenie czy wszystko dziala.
Tyle, dalsza czesc nastapi jutro
I po kilku dniach udąło sie zaprojektować płytke. Nie udało sie wdrożyć wszystkiego co chciałem. Martwia mnie też obudowy QFN bo odstepy padów sa mniejsz eniż 9mil co może być problemem w produkcji. Ale zobaczymy czy ktoś to wykona.
Tak prezentuje sie płytka:
Jak widac elementów jest sporo i nie było łatwo to wszystko ogarnąć. Jak szczęście dopisze to w przyszłym tygodniu wyśle projekt do zrobienia.
Dzisiaj udało mi się nieco przysiąść nad projektem nowej elektroniki i w trakcie pojawiły się pewne nowe pomysły jak i potencjalne, przynajmniej dla mnie, problemy.
Pierwszym problemem i wyzwaniem będzie zasilanie elektroniki. Chce aby sunbeam 2.0 oferował możliwość wyboru pomiędzy zasilaniem 12V i 24V, oraz pozwalał na zasilanie podgrzewania i silników z osobnych źródeł, co pozwoli na przykład zasilać silniki 24V a grzanie 12V. Wychodzą więc 2 złącza, każde z nich chciał bym zabezpieczyć bezpiecznikami, jednak bezpieczniki PTC 10A można dostać maksymalnie na zasilanie 16V :/ Dla hotendów nie ma więc problemu bo na nim maksymalnie pobieramy 2-3A, jednak HotBed potrafi wciągnąć 10-15A. Moja wiedza w tym zakresie jest jeszcze dość uboga.
Idąc dalej logika będzie musiała być zasilana ze źródła 9-12V bo inaczej usmażymy stabilizator, chyba ze zastosujemy stabilizator impulsowy, ale koszt 5V 1A to około 12zł… chociaż jak teraz myślę to było by najlepsze rozwiązanie bo wtedy można by ograniczyć się do dwóch złącz zasilających.
Co do zabezpieczenia wejścia przed odwrotną polaryzacja to już całkiem nie wiem, straty na diodzie przy prądzie 20A są ogromne i grzanie jej non stop na wypadek gdy ktoś źle podłączy kiedyś elektronikę jest marnotrawstwem, myślałem nad kilkoma patentami, ale żadnego nie jestem pewien. Znowu duże prądy dają się we znaki :/
Z rzeczy które wiem dla odmiany to:
Poniżej zamieszczam też stworzony dziś próbny layout płytki:
Ot paru tygodni myślę nad zmiana w elektronice. Aktualnie pojawia się tendencja to zmiany domyślnych mikrokontrolerów w RepRapach z AVR na ARM. Aktualnie są dwa główne projekty, Smoothieboard Arthura Wolfa, oraz 4Pi Klimenta.
Smoothie board jest oparte o Lpc1769, aktualnie produkuje sie pierwze 50szt serii testowej. Wada jest jednak to, ze obsluguje tylko 4 drivery silnikow krokowych. 4Pi za to obsluguje 5 driverow, oparta jest o SAM3U. Jednak pierwsza seria została źle zlutowana i wszystkie luty są zimne. Ogólnie wszystko się opóźnia. Po za tym wstępny koszt 4Pi to jakieś 600zł, a smoothieboard jeszcze nie wiadomo, ale sprowadzanie jej ze stanów nie było by czymś tanim.
Całość ma chodzić na bardzo fajnym i zgrabnym firwarze smoothieware. Ostatnie dwa dni analizowałem źródła i wydaje się to dużo bardziej przemyślane niż marlin czy sprinter pisane w arduino. Wszystko jest czytelne, łatwe w rozbudowie. Łatwo dodać własne moduły i połączyć je z jądrem firmwaru. Zamówiłem więc płytkę ewaluacyjną lpc1769, celem ogarnięcia i zdobycia doświadczenia, zobaczenia co i jak. Kod sterowania silnikami krokowymi jest zaczerpnięty z grbl tak więc jest już przetestowany i wiadomo, że działa jak powinien.
Dodatkowo spisałem pierwszy szkic tego co chciał bym mieć na płytce.
Sunbeam 2.0
Powoli będę zaczynać kompletować poszczególne elementy i testować jak się spisują.
Po paru godzinach walki udało się też skonfigurować IDE i skompilować smoothie bez używania platformy mbded.
Trudno mi określić jak szybko będą szły prace, wszystko zależy od finansów i czasu. Mam na głowie jeszcze YARRHA, poprzednia wersje sunbeam oraz H-Bota, oraz jak dostane nowe głowice to testy dwóch ekstruderów. Do pojawienia się pierwszej wersji dokumentacja będzie zamknięta, udostępniane będą postępy. Do tego czasu pierwsza wersja sunbeama będzie już zapewne otwarta.
Od razu mówię, że projekt wychodzi z mojej inicjatywy, nie jest przez nikogo finansowany, robiony na zamówienie itp itd.