Кремень FMZ Реклама
Kremen FMHM Реклама

Marlin на стероидах. Часть вторая, сборка, первый дым и работа над ошибками.

jmz
Идет загрузка
Загрузка
20.03.2019
7325
44
Техничка

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.

25
Marlin на стероидах. Часть вторая, сборка, первый дым и работа над ошибками.
Продолжение истории про Marlin, STM32F407VET6 и волшебный сизый дым.

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

На плате оказались представлены оба варианта возможных неисправностей - наличие контакта там, где его быть не должно, и отсутствие контакта там, где он быть должен.

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.
Marlin на стероидах. Часть вторая, сборка, первый дым и работа над ошибками.
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?

Продолжение следует...
Marlin на стероидах. Часть вторая, сборка, первый дым и работа над ошибками.

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.

25
Комментарии к статье