自組的印表機,最常見的控制器莫非就是"RAMPS"了,自從釋出了RAMPS 1.4後,幾乎80%的DIY玩家都是由這片控制板入門,雖然整套不算是最經濟實惠的選擇,但如果將零件更換、擴充性納入考量,這片控制板就是不二之選!
RAMPS全名是RepRap Arduino Mega Pololu Shield ,也是基於Arduine單晶片所設計的擴展板,安裝方式是直接將擴展板插在Arduino Mega開發板上,其他如步進馬達驅動、顯示器、SD卡模組、RC伺服馬達,則是插在RAMPS上。這種模組化的好處就是,零件壞一個就換一個,比起整合型的控制板,不必因為壞了一顆IC而煩惱修繕,況且拆換IC也不是這麼好上手。因此我推薦入門玩家或是測試機器時,用RAMPS控制器最合適了。
輸入電壓:直流24V-50V
RAMPS全名是RepRap Arduino Mega Pololu Shield ,也是基於Arduine單晶片所設計的擴展板,安裝方式是直接將擴展板插在Arduino Mega開發板上,其他如步進馬達驅動、顯示器、SD卡模組、RC伺服馬達,則是插在RAMPS上。這種模組化的好處就是,零件壞一個就換一個,比起整合型的控制板,不必因為壞了一顆IC而煩惱修繕,況且拆換IC也不是這麼好上手。因此我推薦入門玩家或是測試機器時,用RAMPS控制器最合適了。
RAMPS1.4 ,底下是Arduino Mega,上方五片是步進馬達驅動模組。
雖說RAMPS好用,但其功能其實也是頗陽春,由於他只有支援三組功率輸出,可用來驅動熱床、噴頭加熱器、列印件冷卻風扇,使用在單噴頭的機器是沒問題,若要多噴頭,就必須犧牲掉熱床或風扇。
而我的機器目標是可支援多噴頭列印,所以使用的是另一款支援3組噴頭、2組冷卻風扇的控制板"RUMBA"。
RUMBA 控制板
(圖片來源http://reprap.org/wiki/)
在我開始製作控制器時,RUMBA控制板並不好取得,價錢頗高,但所有資料皆有開源,因此我是自行送PCB廠製作,再由淘寶購買元件焊接完成。自行製作的板子由於單晶片中沒有Arduino的Bootloader,USB處理晶片也沒有程式,所以需要自行用AVR燒錄器燒錄程式。過程會比較麻煩。如今淘寶已經有賣,售價大約是360RMB。
以下是此控制板的Reprap Wiki:http://reprap.org/wiki/Rumba
焊接並測試控制板(2014/07/08)
此控制板的處理器與Arduino Mega一樣,都是ATMEGA 2560,所以效能並未提升,只是較多I/O可以使用。控制板是半整合式,也就是主板包含了單晶片以及周圍輸出電路,但不含步進馬達驅動器的電路。這有個好處是可以使用外部驅動器,有些整合型的驅動板也會將步進馬達驅動器的控制訊號接出接腳(如SmoothieBoard),因此需要外接步進驅動,並不一定要用半整合式的控制板。
由於我的機器較大,步進馬達會用到57型,這種尺寸A4988驅動器難以勝任,所以必須使用另外的步進馬達驅動。
一般步進馬達驅動方式有1P (1‐pulse input)、2P(2‐pulse input)兩種,1P顧名思義是由一支腳位輸入脈波訊號,正反轉由另一支腳位的電位決定。2P則分別有兩支腳位輸入正轉或反轉的脈波訊號。A4988所使用的模式為1P,因此選購外掛驅動器時也要選擇1P模式,否則無法使用。有些驅動器則是1P、2P模式可切換。
(圖片來源:http://www.1111motor.com)
我所使用的驅動器為2M542-N,規格大致如下:
輸入電壓:直流24V-50V
輸出電流範圍:1.0A-4.2A
細分數:2-128,5-125
技術資料:2M542
使用此驅動器,須在外加24V的電源供應器。驅動器後方有功率晶體的散熱片,安裝時建議立著裝,對散熱較好。
2M542-N 外觀。
外接方法只需要在RUMBA的驅動器位置接出驅動訊號及可。
RUMBA電路圖中A4988的接腳,紅框即為驅動訊號EN、STEP、DR。
可由洞洞板製作轉接器,方便接線。
連接方式我是使用current sink,控制器的Vcc對應到2M542-N的三組訊號+, EN、STEP、DR分別對應到2M542-N的ENA-、PLS-、DIR-。
搞定馬達再來就是熱床的問題了,如此大的機器,目標又是列印ABS,熱床功率要非常高,我最後是使用大約50*60*6mm的鋁板,加熱器使用訂製的電熱片,尺寸50cm*50cm,瓦數1200W,電壓110V,由淘寶訂製的價錢是380RMB。
熱床的電熱片。
熱床電源我使用AC110V,是因為如此電流比較小,也不需另外使用高瓦數電源供應器。並使用外接繼電器的方式控制熱床,因為熱床溫度不需非常精準,因此基本的ON/OFF控制就足夠了。
繼電器使用線圈12V,耐電流15A,並由控制板的熱床輸出控制。
使用一陣子發現大電流的火花,導致接點附近稍微焦黑。未來會改用固態繼電器。
控制箱裝配,感覺上只是把模組排一排,線接一接,其實也大有學問。搞了兩三天才弄好,最麻煩的就是配線,目前這個樣子雖然能用,但也不是非常滿意。
配線的功力,還有進步空間。
三軸的驅動器用2M542-N,擠出機馬達用A4988。
裝在機器下方配上抽屜滑軌,還蠻好用的。
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