3D печать для новичков. От А до Я. Платы и прошивка.

Как я уже начал в предыдущей статье, на данный момент выбор контроллеров для управления 3D принтером весьма велик.

Marlin, Repetier и все, все, все...

Основная часть сконцентрирована на 8-битном процессоре Atmega2560 и полностью повторяет все пины легендарной Arduino Mega2560.Сделано для удобства прошивки, так как можно взять любую готовую прошивку из среды Arduino IDE, откорректировать значения шагов, выбор дисплея и область печати под свой принтер и преспокойно ее залить на контроллер и принтер будет печатать.

Существует огромное множество, контроллеров, выполненных на одной плате, и способных заменить этот 'бутерброд' из Arduino Mega2560 и RAMPS 1.4.Одна из самых популярных - творение китайских инженеров из Makerbase - MKS Gen 1.4В ней имеются неплохие мосфеты для подключения горячего стола, 2 экструдеров, 1 вывод для подключения управляемого кулера для обдува детали, разъемы EXT1 и EXT2 для подключения достаточно распространенных REPRAP discount smart controller с символьным четырехстрочным дисплеем,и REPRAP discount full graphic smart controller с графическим дисплеем, разрешением 128*64 пиксела.Одна особенность, касающаяся плат от Makerbase - разъемы EXT1 и EXT2 перевернуты.То есть, для подключения обычного дисплея (не фирменного от Makerbase) необходимо черные рамки на пинах снять и развернуть на 180 градусов.

Как и в большинстве случаев, USB-UART схема FT232RL имеет серое происхождение, и вполне легко убивается официальным драйвером от FTDI. Поэтому рекомендуется ставить достаточно старые драйвера, которые гарантированно будут работать. Об этом я уже писал. По последним сводкам новостей FTDI отказалась от порчи поддельного оборудования, тем паче, что метод решения проблемы, ровно как и воскрешение микросхемы возможно.

В остальных платах, хоть от Keyes, хоть от BigTreeTech - ничего принципиально нового. Где-то получше мосфеты, где-то побольше пинов выведено, где-то колодки получше. Важно лишь проследить, что бы пины были аналогичны стандартному 'бутерброду'.Так же, Makerbase разработала более дешевые платы на Atmega2560 - MKS base, MKS Gen L и другие. Основное отличие в Base - уже впаяные драйвера и меньшее число выведенных пинов. Что характерно для плат со впаяными драйверами - в них имеется программная регулировка напряжения Vref. Для удешевления платы MKS встроило в плату стандартные резисторы для регулировки, максимально удешевив плату.Касательно MKS Gen L - сложно сказать на чем произошло удешевление, но они уместили и колодки под 5 внешних драйверов, и 3 термистора, но уместили все эти элементы в меньшем форм-факторе. Единственное отличие, что я увидел - отсутствует один разъем под управляемый кулер.Прошивка может быть от команды Marlin, так и Repetier. Конфигурацию последней я достаточно подробно разбирал.

Отдельно представлю контроллер на Atmega2560 от Ultimaker с собственным дисплейным модулем.Плата достаточно наворочена, за счет множества ШИМ-выводов, впаяных А4988 с программной регулировкой тока на драйверах, поддержкой термодатчиков Pt100. Дисплей графический, с разрешением 128*64 пикселя, крепится через шлейф к плате с кардридером и энкодером. Прошивка своя, модифицированный Marlin. Поддержка других плат выпилена. То есть они в configuration.h есть, но при попытке изменить плату прошивка не компилируется. В прошивке реализована настройка уровня стола, тока на драйверах, смена прутка и профили материала. То есть слайсер не пишет входной код с температурой, она берется в зависимости от выбранного материала.

Так же, Marlin и Repetier существуют под 32-битную версию Arduino - Due. Плата построена на 32-битном ARM-процессоре AT91SAM3X8E от Atmel.Для данной платы не подходит обычный RAMPS, так как он работает на 8 битах и логика у него 5В, в 32-битном же процессоре логика - 3,3В. Под нее существуют свои шилды - RADDS, RAMPS FD (for due), а так же недавно анонсированный на портале RURAMPS4D российской разработки.Прошивка осуществляется из Arduino IDE, которую так же, необходимо сконфигурировать под свои размеры области печати, концевые выключатели и т.д.

Smoothieware

Достаточно большой кусок рынка контроллеров и прошивки отвоевала открытая платформа Smoothie. После успешного проекта на Kikstarter они выпускают собственные платы на 32-разрядных процессорах LPC1768 на основе Cortex M3. Так же под них выпускается собственная прошивка с открытым исходным кодом - Smoothieware. О конфигурациях оной много раз писал Илья и я. Суть в том, что у чипа нет своей собственной энергонезависимой памяти EEPROM, поэтому в ее качестве используется карточка microSD. Конфигурационный файл хранится в текстовом формате (txt) и записью названия команды и пина, на который выводится сигнал данной команды. Для замены или исправления конфигурации нет надобности перепрошивать плату, достаточно вытащить карту и отредактировать файл. Поскольку проект полностью открыт, то появилось большое число производителей, решивших выпускать свою версию платы под данную прошивку.

Например платы от Panucatt Devices. Re-Arm - как полная замена Arduino Mega2560 и полностью поддерживает работу с RAMPS. Эту плату на момент старта проекта на Kikstarter описывал я, а после, по поводу работы - писал Илья.

Это не первая плата Panucatt Devices на LPC1768, в их арсенале уже есть Azteeg X5 GT, Azteeg X5 mini V3.Или, например платы от Cohesion3D:ReMix - плата с поддержкой до 3 экструдеров, Wi-Fi и другими 'плюшками'.Так же, есть платы подешевле, с меньшим функционалом. Скажем, для лазерного гравера/резчика нет необходимости в 3 экструдерах, то и плата попроще получается.Mini - плата предназначенная для лазеров, одноэкструдерных принтеров и фрезеров. Имеется небольшое и уютное комьюнити в G+.

Так же, существует несколько плат, от производителей из Поднебесной. Например, Makerbase Sbase.Плата имеет впаяные драйвера DRV8825 с программной регулировкой тока из конфигурационного файла, поддержку 2 экструдеров, внешних драйверов, термопар и прочего. Но есть один большой недостаток - плата не OpenSource, т.е. схемы есть только у китайцев. Для кого-то это не является проблемой, а вот для авторов Smoothieware это одно из обязательных условий, иначе они не смогут помочь с тем, что что-то в ней не работает.

Одно время на github Smoothieware часто открывали проблему (issue) по некорректной работы платы с прошивкой, и авторы запросили данные на плату у китайцев. Те отказали, в итоге, любая проблема открываемая на github по Sbase автоматически закрывается без ответа по причине закрытости платы.

Еще одна плата от этих же товарищей - MKS Smini.Плата по сути - тот же Sbase, но под 1 экструдер и без горячего стола, с драйверами собственного китайского производства - HR4982, имеющие перемычку на 1/16 и 1/128. Шумноватые. С запайкой под ethernet, но без обвязки оной. Ток программно не регулируется, для этого есть резюки на плате. Формул толковых для расчета нет, поэтому я подбирал методом тыка. Печать на h-bot разгонял до 250 без какиз либо проблем. Плата стоила существенно дешевле Sbase. А под конец, когда сняли с производства и начали распродавать остатки на алиэкспресс, вообще стоила порядка 900 рублей, что сравнимо по цене с ардуиной, рампсом и кучкой драйверов.

Проблема с горячим столом решилась установкой платки от Cheap3D и подключением ее на свободный пин платы.Так же, на алиэкспресс есть клон плат от Panucatt Devices - AZSMZ.Стоит немеренно - бесит моментально (с) Проблема заключается в том, что плата имеет свою собственную распиновку и для прошивки добрыми китайцами выдается только hex. Никаких опенсорсов, только закрытая китайчатина. Причем прошивка та же - Smoothieware.

REPRAP Firmware

Особняком стоит самая нафаршированная плата с собственной прошивкой - Duet.Плата имеет процессор как и у Arduino Due - 32-битный Atmel SAM3X8E. Установлены тихие драйвера TMC2660 с программным управлением напряжения, поддержкой 4 экструдеров, приятным сетевым интерфейсом и прочими приятными плюшками вроде картинки с картой высот кривизны стола.Прошивка, как и сама плата полностью открыты и выложены на Github.

Имеется в продаже 2 версии платы, подороже с Ethernet и подешевле с Wi-Fi. Для работы автономно, можно установить сенсорный экранчик, доступные диагонали - 4,3, 5 и 7 дюймов.

Linux

Более серьезное железо представлено компанией Texas Instruments и - это BeagleBone.Все это представляет собой 'бутерброд' из платы BeagleBone и шилда Replicape.Пламенный мотор платы - Cortex-A8 + Dual PRU (200Mhz). Драйвера на шилде - DRV8825 с программной настройкой тока на Rev A, TMC2100 - на Rev B. Шилд спроектирован для использования 2 экструдеров и горячего стола.Шилд полностью открыт, файлами со схемами можно поживиться тут.

Прошивка - линукс Ångstrom/Debian с установленным демоном Redeem (Replicape daemon) для Replicape.

Помимо дорогого Replicape существует более экономичный вариант - CRAMPS.Для подключения ATX блоков питания (ПК-совместимых) существует плата. Она имеет кнопку включения, клеммники под провода и разъемы USB для питания других устройств, как то самой платы или Raspberry/Orange Pi и других.Резюмируя тему плат могу сказать, что плат существует много, я лишь перечислил основные и самые популярные. Прошивок же не слишком много, их можно по пальцам одной руки пересчитать. Важно лишь выбрать ту, для которой вы сможете сконфигурировать прошивку и с которой вам будет удобно работать.