Marlin на стероидах. Часть вторая, сборка, первый дым и работа над ошибками.
Часть первая.Раньше SMD компоненты в таких объемах мне паять не приходилось и вполне получалось обойтись обычным паяльником. На этот раз пришлось признать, что D2-PAK можно распаять и паяльником, но фен для этой цели намного удобнее. Искренне ваш, К.О.
В следующий раз попробую использовать для этой цели утюг.
Для управления нагревателями стола и хотендов были выбраны транзисторы
IRLR8726PBF (30В 85А) с управлением через буферный элемент SN74AHC1G125DBVR.
Буферный элемент используется для повышения открывающего напряжения на затворе транзистора и снятия токовой нагрузки с вывода микроконтроллера. Схема управления честно подсмотрена на плате STEVAL-3DP001V1.
Для первичных испытаний на плату были установлены преобразователь 5V с обвязкой, транзистор стола с “обвязкой” и винтовые клеммы на 16 ампер. К выходу был подключен стандартный 12-ти вольтовый алюминиевый стол 200x200мм, ко входу - 20-ти амперный блок питания, разогнанный до 14.7 вольт.
“Smoke test” был быстрым и результативным - при включении блока питания в сеть из полевого транзистора дым тут же вышел. Расследование по обжигающе горячим следам показало, что буферный элемент с висящим в воздухе входом подобен коту Шредингера, а напряжение на его выходе во-первых есть, а во-вторых катастрофически недостаточно для нормального открытия полевого транзистора. На плате ST эта проблема успешно решена стационарно распаянным микроконтроллером, а на съемный шилд стоит добавить подтяжку к земле.
Также стало понятным, почему ST используют буферные элементы с пороговым напряжением 3.5 вольт. При наличии на входе напряжения в 3.3 вольта на выходе буферного элемента напряжение несколько ниже 5-ти вольт, но его достаточно для полного открытия полевого транзистора.
Для IRLR8726PBF уже 4-х вольт на затворе достаточно для пропускания 100А, при номинале транзистора 85А.
Повторное тестирование с подтяжкой к земле показало, что транзистор и плата вполне справляются с нагрузкой от стола даже без использования радиатора или активного охлаждения. Стол успешно разогрелся до 117 градусов, провода и клеммы если и нагрелись, то несущественно. Забегая вперед скажу, что более компактные 10А клеммы с этой нагрузкой так же справились и не нагрелись.
Для управления вентиляторами используются мелкие (SOT-23) транзисторы IRLML0030TRPBF (30В 5.3А) с пороговым напряжением 1.3-2.3 вольта. Преобразователь уровней для них не требуется, вполне достаточно пары резисторов - подтянуть затвор к земле и ограничить ток с ноги микроконтроллера. С нагрузкой от вентиляторов эти транзисторы справились на ура. Теоретически они справились бы и с нагрузкой от хотенда, но используемые для вентиляторов разъемы на такой ток не рассчитаны.
Наука о контактах
Следующим пунктом программы стояло подключение шилда к основной плате. Здесь меня терпеливо поджидала первая строчка будущей errata. При при маркировке контактов на левой гребенке земля и 3V3 были перепутаны местами, в результате чего толстенная земляная дорожка пришла аккуратно на контакт питания. Стабилизаторы основной платы (3V3) и шилда (5V) проявили свои свои лучшие качества как нельзя более наглядно - наглухо ушли в защиту, но не выпустили ни струйки волшебного дыма.
Исправление этой ошибки проектирования времен заняло существенно меньше, чем ее поиск, два поперечных разреза на кривой дорожке навеки разделили землю и питание, после чего основная плата успешно завелась. Организовывать дополнительную наземную линию связи шилда и основной платы не потребовалось, таких линий с самого начала было несколько и отказ от одной проблемы не составлял.
Дальнейшее тестирование выявило еще две ошибки в разводке платы. Линия E1_enable недосчиталась короткого, на пару милиметров, участка непосредственно перед колодкой драйвера. В разъеме SPI отсутствует дорожка между контактами CLK, из-за чего один из контактов висит в воздухе. Обе проблемы обходятся пробросом перемычек.
Итоговая errata:
- лишняя дорожка, соединяющая землю и 3v3
- дорожка E1_Enable не дотянулась пару миллиметров до разъема драйвера
- потерянная дорожка между CLK контактами SPI разъема
Все найденные проблемы оказались нефатальными и поддающимися операционному вмешательству, после чего плата была готова к знакомству с Marlin.
Исправленный вариант платы доступен на github. BOM ценами из ChipDip.
Стоимость комплектующих на одну плату в Чип и Дип - 1072 рубля, что означает стоимость самосборного набора из шилда и управляющей платы в районе 29$.
В моем случае расходы на электронику были несколько ниже, так как самый дорогой компонент (стабилизатор 5V) был заранее заказан на али по цене “два доллара пучок”.
Общая сумма расходов, с учетом стоимости производства 10-ти плат со скидкой для нового клиента, составила 34$. Сюда уже входит черная плата STM32F407VET6 за 9.5$
Разводка платы, после устранения обнаруженных ошибок.Планы на вторую ревизию
- подтягивающие резисторы на буферные элементы
- светодиодная индикация включенных нагревателей
- фильтрующие конденсаторы в обвязке LM2596-5.0
- диод на 2-3А на входе LM2596-5.0
- перенос гребенок разъемов COM и USB в центральную часть
- (возможно) отказ от использоваться EEPROM или перенос ее на темную сторону
- оптимизация стоимости, с учетом возможности заказа компонент на lcsc и али
Новая порция вопросов без ответов
- На плате RAMPS у шаговых двигателей присутствует подтяжка конфигурационного пина M0 к земле. У M1 и M2 такой подтяжки нет. Почему подтяжка нужна только для одного пина?
- У ATmega2560 размер EEPROM - 4КБ. На различных платах встречается внешние микросхемы EEPROM размерами 8КБ и более. Если ли практическая ценность от EEPROM размером более 4КБ?
Еще больше интересных статей
Быстрая печать ажурных стенок в Ultimaker Cura
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Антивоблинг на flyingbear ghost 5
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Собираем 3D-принтер своими руками. Пошаговая инструкция. Часть 1.
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Как уже анонсировал Серега, я начинаю публиковать цикл статей по сборк...
Комментарии и вопросы
Так это же оганичитель перимет...
С рабочим местом у меня чуть п...
Не пойму к чему вы клоните: че...
Здравствуйте! Примерно в серед...
skr 1.4 turbo на о...
Здравствуйте! Имеется на руках...
Добрый день. Достался на опыты...