Электроника на печатающей голове

SergeyR7
Идет загрузка
Загрузка
06.03.2020
767
39
печатает на Flyingbear P905
Вопросы и ответы

Хочу разработать плату с электроникой на печатающую головку, к которой будут подключаться разные датчики, нагреватели и т.п. Идея в том, чтобы на плате стоял микроконтроллер и состояние всех датчиков передавал по витой паре (RS-485 или CAN). Получается интересное решение - датчиков может быть много и разных, а проводов от головки к основной плате управления принтером - всего 4 (два витая пара и два для питания) и для директ экструдера - плюс 4 провода на каждый мотор. Если делать сменные головки, то на каждой голове своя плата.

Эта идея решает проблему коммутации кучи проводов - видел решения, где на голове ставится плата с разъёмами и это тоже решение, но мне оно не очень нравится. 

Но вопрос вот в чём - какие датчики, нагреватели и другие устройства могут вешаться на голову и при условии, что количество проводов идущих от головы к основной плате, теперь не имеет значения? Кроме моторов и всего, того, что влияет на движение, т.к. будет небольшая задержка в получении результатов.

Предполагается, что плата будет универсальная для нескольких вариантов печатающих головок (одно сопло, два сопла - два нагревателя, две раздельных головы и т.п.) 

Что уже пришло в голову (в мою, не принтера): 

  1. прямое подключение датчиков температуры PT100 - 2 шт
  2. датчик температуры NTC3950 (стандартный) - 3 шт
  3. силовой выход ШИМ (нагреватели, вентиляторы) - 4 шт
  4. датчик для калибровки уровня стола (3DTouch и аналогичные, контактные и индуктивные)
  5. Возможность подключения тензодатчика - тоже для калибровки стола
  6. подсветка рабочей области печати
  7. датчик ускорения 3х-осевой - для контроля вибраций или как датчик уровня стола
  8. входы для подключения концевиков (контактные или оптические) - 5 шт - min/max по X/Y и один для оптического датчика уровня стола
  9. разъём для подключения внешних устройств - нужно ли что-то временно вешать на голову?

Кроме этого, сделать контроль работоспособности датчиков и нагревателей с защитой от замыканий и т.п. Например, включили нагрев, а он не нагревается - а тут будет понятно, что отвалилось - или нагреватель замкнуло/обрыв или датчик температуры выпал/замкнуло/обрыв. 

Для подключения к стандартной плате управления со стандартной прошивкой, можно сделать плату с микроконтроллером, которая “выведет” нужные датчики из цифровой шины.

Ответы на вопросы

Ответы

06.03.2020 в 22:20
1

Идея интересная, но не новая. У принтеров Artillery вертикально подходит тонкий широкий шлейф от платы к двигателю оси Z и там стоит плата, оттуда подобный шлейф по горизонтали уходит на голову. Выглядит эстетично и аккуратно. Но меня очень в этой конструкции смущает то, что высокий ток на нагреватель головы так же идёт по тонким проводам шлейфа (надеюсь, он хотя бы задействует их несколько). Плюс недавно видел i3mega, где голова подключена к плате пластиковым разъёмом с проводами внутри. Разъём оплавился и почернел, видимо вследствие движения головы разболтались контакты и увеличилось сопротивление, после того, как разъём оплавился, похоже, произошло кз и плата приказала долго жить. В вашем случае проводов будет меньше и жёсткость у пучка проводов будет ниже - им проще будет изгибаться под более острыми углами. Взвесьте все за и против, всё-таки нагревательный прибор и можно устроить пожар в худшем случае.

Если нужно уложиться в 2 провода + земля и питание плюс контроллер на удалённой стороне, я бы использовал i2c наверное или тот же uart. RS485 тут не особо нужен, а в современных микроконтроллерах, на базе которых делают платы, i2c или uart лишний вполне могут на борту найтись.

Когда-то заехал пинцетом в кулер и пришлось его менять - перепаивал, потом кулер не устроил, дребезжал - снова перепаивал, следующий не давал достаточный поток - тогда я плюнул и взял небольшие нажимные клеммники, впаял их на плату, развёл на них землю, вывел +24 с платы, +12 с понижайки, отдельно контакт для подключения обдува модели. Если вы всё-равно будете ставить плату на голову, советую поступить так же - вывести ряд клеммников, как минимум 4-5 только для земли и ещё пару-тройку для питания. С помощью таких же клеммников и прочее подключать - bl-touch например. У меня вот такие https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn%3AANd9GcSw8pgDT4vggAvur4fVfzifgn6XKM8Sy_jt_hsAFv3LsJn5ibVC в отличие от dupont держат надёжно.

Впрочем, достаточно толстые шнуры нагревательного блока всё-равно придётся к голове подводить отдельно. Если это боуден, то и трубка рядом пойдёт. Не вижу проблемы в подведении шлейфа или пучка проводов сразу к голове, потому что всю коммутацию намного удобнее сделать в коробке с электроникой, нежели на голове. В своём текущем принтере, да и в будущем хочу наоборот дополнительный шлейф заложить неиспользуемый контактов на 10, разделив на 2 по 5 и зараундить в ту же оплётку, а потом использовать по усмотрению. Скажем, подвести дополнительный термистор напрямую с октопринта и при расхождении показаний, получаемых напрямую и через uart с принтера с помощью реле выключать питание. 

06.03.2020 в 22:58
0

RS485 тут не особо нужен

Если взять RS-485 или CAN, то принтер может быть любого размера - длина проводов может быть и 2 метра и 10 метров без потери качества.

С помощью таких же клеммников и прочее подключать

Для себя выбрал DG141R 

По токам подходит и по надёжности, да и по габаритам. Делать буду из расчёта, что БП на 24 В, и на два нагревателя по 40 Вт можно легко обеспечить одним контактом во входном разъёме (ток 5 А на контакт).

07.03.2020 в 00:47
1

я бы использовал i2c наверное или тот же uart. RS485 тут не особо нужен

I2C - для коротких соединений в пределах платы, очень низкая помехозащищенность. RS485 - это физический уровень с высокой помехозащищенностью и большой возможной длиной линии, по нему можно пустить тот же UART :)

06.03.2020 в 22:40
2

А вы уже в прошивках реализовали эту идею, или договорились с "писателями" популярных прошивок, как и что реализовать? Без решения этого вопроса, ваша идея мертвая.

06.03.2020 в 23:01
0

Из прошивок смотрю в сторону Klipper, но для проверки идеи поставлю рядом с Klipper`ом плату для имитации аналоговых сигналов и передачи управления нагревателям. Потом можно будет и прошивку Klipper`a допилить, если всё устроит.

06.03.2020 в 23:48
1

Я себе давно реализовал Klipper. В очередной раз тут залез в конфиги и заинтересовался тем, что он поддерживает мультипроцессорность. Но там насколько я понял идет разделение на платы управления:

1 - XY,

2 - Z,

3 - нагреватели.

Если есть возможность как то настроить другую конфигурацию, то ткните меня мордой ))).

07.03.2020 в 00:00
0

Я пока так глубоко не влезал в Klipper - сам его только осваиваю.

06.03.2020 в 22:59
1

для дельт такие готовые есть туц

можите поизучать вопрос, там все схемы по ссылке, может кстати у дуэта не только для дельты такие есть, не интересовался за ненадобностью )

06.03.2020 в 23:07
0

Спасибо! Посмотрю как там сделано. По фото видно, что нагреватель подключён через винтовые клеммы, а так там и схема есть...

07.03.2020 в 00:14
0

Вооб-ще то по ссылке не совсем то что предложил ТС. там просто плата на которой разведены тензодатчики и атмега стоит для обработки этого тензо. И проводов к плате идет обычный набор.

07.03.2020 в 00:50
1

да точно ) прост у меня два укомплектованных эффектора намечается, один под 0.4 сопло и второй с вулканом под 0.8 для супер быстрой печати ) эта плата пока лучшее что я нашел для быстрой смены одного на другое ) буду следить за проектом автора, может у него более удобный варик получится, который их опознавать и настройки сам переключать сможет ))

07.03.2020 в 11:27
0

который их опознавать и настройки сам переключать сможет

В этом и задумка - настройки конфигурации головы будут храниться в ней же. На голове ещё будет установлен датчик уровня стола и если смена головы была без замены сопла или разборки, то смена головы не требует калибровки уровня стола. Хотя, если поставить тензо датчик на голову или на стол, то и необходимость калибровки уровня стола отпадает.

07.03.2020 в 14:05
0

у меня проблема проще ) на каждом эффекторе идентичный пт100 и нагреватель, одинаковые по два пропеллера ) разная только высота хотэнда )) именно их нужно как то менять в настройках принтера, возможно так же карту высот стола под каждый из них ))

провода теоретически можно сократить до минимума оставив одну общую массу от грелки ) тогда останется всего 5 проводов на все про все, только авто подмену высот нужно как то организовать )) 

fsr датчики в столе есть, но не очень хочу каждый раз калибровать все это дело ))

07.03.2020 в 14:53
0

Тут спасли бы профили оборудования, если бы были такие прошивки. Сменили голову - выбрали соответствующий профиль и всё.

06.03.2020 в 23:26
1

уменьшение количества хвостов мало сыграет с учетом боудена/директа/троса спидометра.

горя с прошивкой все хапнут 

ну и итоге будет ардуина в башке, lpc в подвале, broadcom неподалеку и управлять всем этим с PC  - это изврат как в шкодах - иммобилайзер в спидометре, ЭБУ под печкой, центрозамок под сиденьем и сигнала за бардачком  и Вася электрик прикуривающий сварочником без аккума

06.03.2020 в 23:59
0

уменьшение количества хвостов мало сыграет

Уменьшение количества проводов нужно для удобства отсоединения всей печатающей головки. Тут получаем возможность заменять головы без изменения прошивки основной платы, например, на одной голове стоит датчик температуры NTC3950, а на другой PT100 - просто так их не заменишь.

горя с прошивкой все хапнут 

Вот от этого и хочется избавить пользователя. Прошивка на голове будет одна и настраиваться будет программно с основной платы (через меню), если это понадобится. Понравилось, как сделано в Klipper - конфиг лежит на компе и прошивку в плате править не надо.

07.03.2020 в 00:50
2

Прошивка на голове будет одна и настраиваться будет программно с основной платы (через меню), если это понадобится.

В этом и будет проблема. У кого-то клиппер, у кого-то мэрлин, у кого-то вообще проприетарная прошивка. Если уж делать, то делать универсальное решение :)

07.03.2020 в 11:34
0

Если уж делать, то делать универсальное решение

Универсальное решение - ставить интерфейсную плату рядом с платой управления принтером и подключить все датчики с интерфейсной платы к основной. Ну и как вариант сделать ещё одну прошивку - свою. Но для своей прошивки идея схожа с Klipper`ом, поэтому сначала буду пробовать работать с ним.

07.03.2020 в 11:41
1

Универсальное решение - ставить интерфейсную плату рядом с платой управления принтером

Ну да. На голове и рядом с платой управления - Ваши платки преобразователей интерфейса, которые все сигналы упаковывают/распаковывают для передачи по двум проводам :)

07.03.2020 в 00:00
1

Если печать будет качественнее, то игра стоит свеч. В этом случае надежность можно и пододвинуть в сторону  :-)

А на самом деле, не так уж и много проводов идет к голове. Хороший разъем решает проблему быстрого подключения. 

07.03.2020 в 00:09
0

На качество печати это мало повлияет, скорее надёжность, обслуживание головы и возможность ранней диагностики улучшит.

07.03.2020 в 00:12
1

Никак не повлияет - так точнее. 

07.03.2020 в 00:28
0

Во время печати - не повлияет. Была мысль использовать датчик ускорения для контроля натяжения ремней. Например, запускаете тест, который двигает головой туда-обратно по одной оси несколько раз, потом по другой оси и показывает насколько ремни натянуты - это влияет на качество печати. Ещё пример, печатается модель и сопло начинает цеплять что-то - это обнаруживается и печать ставится на паузу с отводом головы в безопасное место. Оператор подходит, смотрит что там цепляет и если можно поправить ситуацию - многочасовая печать спасена. Это больше на фантазии похоже, но интересно попробовать.

07.03.2020 в 00:18
1

Если я правильно понял, то меняется количество проводов с 8 до 4 и появляется плата, которая может сломаться. И в чем прикол? 

07.03.2020 в 00:34
0

Прикол в том, что хочу добавить датчиков туда и убрать концевики с корпуса. Хотя сейчас у меня на голову идёт 8 проводов - это без обдува модели (внешний компрессор использую).

07.03.2020 в 00:19
1

А еще можно сделать все на 2-х проводах к голове: только питание. Все остальное - по радиоканалу. Плясать - так плясать. Дарю идею. Мог бы сам сделать, но некогда, хотя все для этого есть. 

07.03.2020 в 00:29
0

Спасибо за идею, но радиоканал я решил не использовать, хотя возможность такая может быть.

07.03.2020 в 00:34
0

Это же удобно. Если по WI-FI - вообще здорово: все можно контролировать на смартфоне.

Но понятно, что по стандартному радио протоколу лучше. Поэтому о вифи забудем. 

07.03.2020 в 00:47
0

Wi-Fi может отвалиться и тогда голова отключится. Это точно не надежно.

07.03.2020 в 06:47
2

Провода можно заменить на AWG22-24 в силиконовой изоляции, а на голове будет лишь плата коммутации. Провода как верёвочки, мягкие. Я так сделал на вентиляторы - здорово получилось.

07.03.2020 в 11:40
0

Я прикупил провода ПВАМ - тоже очень гибкие.

07.03.2020 в 12:05
1

Для duet3 есть такая плата, можно по фото прикинуть что к чему - https://www.duet3d.com/Duet3Toolboard1LC

07.03.2020 в 12:34
0

Спасибо, очень похоже на то, что хочется сделать. CAN шина там и мотор по ней же управляется. Интересно, как они там синхронизируют работу мотора с моторами для движения по осям...

07.03.2020 в 12:58
1

Железо с прошивкой проприетарны, так что можно только гадать. В новом поколении у них все платы расширения по CAN подключаются - https://www.duet3d.com/Duet3Expansion3HC

07.03.2020 в 13:21
0

Значит я на правильном пути :)

У меня даже есть аналог "Tool Distribution Board":


07.03.2020 в 13:05
1

RS-485 наверное не очень удобен  из-за топологии, если у вас больше 1 головы (а для одной головы смысла городить огород нет). Поэтому вероятно и используется CAN. Синхронизацию можно сделать передавая специальние пакеты.   

07.03.2020 в 13:23
0

Поэтому вероятно и используется CAN

Тоже склоняюсь в сторону CAN - там аппаратная поддержка адресации, подтверждение доставки, разрешение коллизий на шине и скорости хорошие...

07.03.2020 в 13:28
0

Синхронизацию можно сделать передавая специальние пакеты. 

Наверное, там можно броадкастные пакеты отправлять - принимают все устройства одновременно - это уже почти синхронизация.

07.03.2020 в 14:16
1

Там все пакты бродкастные если мне память не изменяет (все узлы получают все пакеты). Так что с этой стороны проблем вроде не должно быть.

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

3Д печать в сельском хозяйстве ч.2

Еще один принтер. Часть 2. Корректировки конструкции, ось Z.

Подставка под 3д ручку

Normandy sr2 на изоляции.

Haunebu III

бюджетный термобокс tronxy x5sa