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
Линейная сушилка филамента.
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.
3RF модификации Sprite Extruder
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.
Ссылка для 3D-мо...
G-CODE по-русски для 3D печати (Мини-справочник)
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.
Комментарии и вопросы
Стоимость порошка больше стоим...
как считаете, сколько такой ор...
Это они в статье накосячили, в...
При печати стали появляться шв...
Здравствуйте, друзья. Сталкива...
Все печаталось нормально , но...
Пожалуйста подскажите, как реш...