Stampanti 3D “Prosumer” obsolete? si… grazie… (Parte seconda – l’elettronica e il piazzamento delle schede)

Ed eccoci finalmente al momento di approfondire il lavoro svolto su quella stampante elencando tutti i componenti necessari per la “revisione” e le operazioni da compiere.

Cominciando dall’elettronica.

Come detto la scheda utilizzata in questa versione è una “Rumba”, conosciuta scheda di buon livello, anche se con tutti i suoi limiti (processore 16 bit), scheda che infatti non linko perchè NON indispensabile, nel senso che può essere utilizzata qualsiasi scheda che possieda almeno 2 driver per gli estrusori, la libertà di scelta insomma è totale.

Al momento quindi mi limiterò a definire “genericamente” l’elettronica.
Sono però in via di realizzazione della versione “evoluzione” di questa stampante con l’utilizzo di una scheda a 32 bit (Alligator, ottima scheda progettata e costruita in Italia), ma al momento rimaniamo sul “già fatto”.
E iniziamo appunto con l’elettronica utilizzata.

A differenza del sistema originale che possedeva una unica scheda elettronica, ora ne abbiamo 2, una scheda di gestione, in questo caso appunto la Rumba, dotata di 2 soli driver su 3 che ne può alloggiare per gli estrusori, e la scheda “Arduino relè”, dotata di 8 relè Scheda relè 8 canali di cui metto un link di uno store italiano giusto per avere un’idea (non è certo il prezzo più competitivo).

Il primo problema quindi è “alloggiare” le 2 schede.
Il “generoso” chassis della BFB però offre molteplici alloggiamenti e posizioni e, liberando la base interna della stampante dai rotoli di filo che, essendo 4 invece che 3 massimi ospitabili dalla stampante in origine, trovano la migliore collocazione nel posteriore della stampante andando ad aumentare l’ingombro totale solo in profondità.
Nel caso della Rumba, le dimensioni similari alla scheda originale mi hanno permesso di alloggiare la scheda nel suo “cabinet” originale, insieme alla scheda LCD, come si vede dalle foto.
elettronica_frontalino elettronica_Rumba03 elettronica_Rumba02 elettronica_Rumba01
Non scendo nello specifico del piazzamento perchè potendo utilizzare schede “diverse” l’alloggiamento diventerà “specifico” per ogni scheda e non è un obbligo doverla montare nel suo cabinet originale anche se, avendo in origine un’ottima ventilazione forzata, utilizzare il suo contenitore originale, con l’utilizzo della “generosa” ventola in dotazione, garantisce un raffreddamento dei driver e dell’intera scheda ottimale
La base della stampante, liberata dalle matasse di filo, può ospitare qualsiasi elettronica e la scheda LCD può essere montata anche direttamente sul frontale dello chassis della stampante oppure, se l’elettronica utilizzata è particolarmente ingombrante, è possibile montare il solo LCD nel cabinet ed il resto dell’elettronica può tranquillamente risiedere di fianco all’alimentatore da 12V 30A.
La configurazione della stampante a piano fisso (asse Z), le sue generosissime dimensioni  e la costruzione “razionale” permettono, anche a piano completamente abbassato, di avere spazi disponibili più che sufficienti anche per prossimi futuri ed “eventuali” upgrade.

Ora passiamo alla seconda scheda, quella che con gli 8 relè permette la duplicazione degli estrusori.

Anche in questo caso il piazzamento non è un obbligo, possiamo quindi pensare che è possibile alloggiare la scheda relè di fianco alla scheda principale, ma come detto possiamo predisporre le posizioni dove più ci fa comodo avendo a disposizione un ampio volume alla base della stampante.

In questo primo piazzamento ho voluto rendere maggiormente “coreografica” la stampante piazzando la seconda scheda “di misura” di fianco al motore destro dell’asse Y
scheda relè carter aperto scheda relè carter aperto3

E’ piuttosto facile piazzare la scheda, come si può notare dalle foto, ha dimensioni perfette per essere piazzata con 4 fori nel piano “interno” di plexy, poi con 4 vitine di 3 mm, relativi spessorini isolanti (ma vanno bene anche dei dadi avendo la base isolante in plexy) e 4 dadi che fissano il tutto.

In questa fase la stampante deve essere “privata” dello chassis esterno che si smonta facilmente svitando le 8 viti che lo bloccano alla struttura e sfilandolo verso l’alto.

Anche in questo caso non approfondisco con foto o quant’altro, nel sito 3D Systems sono ancora presenti i manuali di uso e manutenzione di queste serie di stampanti dove sono descritte tutte le procedure per la rimozione dello chassis e dei vari componenti.
I manuali al momento sono reperibili in questo link.

Il risultato finale, utilizzando lo specifico carter stampabile pubblicato su thingiverse insieme a tutti i componenti stampabili del “refurbishing” a questo link A new life of BFB 3000 PPlus, è quello delle foto successive
scheda relè carter chiuso01

La totale scomparsa dei cavi dietro il carter e i led della scheda durante i cambi estrusore compiono quindi l’effetto “coreografico” voluto…..
Come spiegavo precedentemente però abbiamo spazi tali nella stampante che non è certo un obbligo quella posizione.
spazio sotto piano 01

In quest’ultima foto si evidenzia abbastanza bene lo spazio disponibile con il piano di stampa completamente abbassato, come si può notare lo spazio vuoto disponibile è veramente notevole e permette quindi di alloggiare ben più che delle schede elettroniche, si può quindi pensare che sarà possibile upgradare ulteriormente la stampante, un sistema di raffreddamento a liquido ad esempio sarebbe facilmente alloggiabile, anche se non se ne sente molto il bisogno al momento…. direi nulla…. ma col discorso del raffreddamento a liquido sto andando fuori argomento, rientro quindi e rimando il discorso ad uno specifico articolo che proporrò prossimamente.

Tornando in argomento continuiamo ad analizzare i piazzamenti.
Nell’elettronica comprendo anche l’alimentatore che è facilmente alloggiabile montandolo con gli appositi ganci stampabili e sempre scaricabili dalla pubblicazione su thingiverse
alimentatore_piazzamento
In questa foto si nota piuttosto bene come vengono montati i ganci di fissaggio dell’alimentatore che, agganciandosi sulla barra inferiore di 12 mm, lasciano ampia libertà di posizionamento, fermo restando che il carter di copertura è stato disegnato specificatamente per il piazzamento sulla “sinistra” della stampante.

Il piazzamento previsto prevede che l’alimentatore non vada al piano di fondo della stampante, questo perchè la posizione dei fori di fissaggio sulle fiancate dell’alimentatore non favoriscono il piazzamento più “in basso”, la distanza però del fondo dall’almentatore dalla base garantisce una più ampia circolazione d’aria per l’alimentatore che in questo modo mantiene al meglio il proprio raffreddamento.

E’ sufficiente quindi sempre lavorare, in questa prima fase, “senza” lo chassis esterno e, senza smontare nulla di più, per mettere a livello l’alimentatore basta quindi mettere 4 “piedini” (ma anche solo 2 all’esterno) che in questo caso sono semplici viti con dadi di bloccaggio inserite nei fori filettati M4 presenti nell’alimentatore, per sistemarlo adeguatamente a livello.

La foto successiva dell’alimentatore “ruotato” verso l’alto con i supporti, sia di fissaggio che di appoggio già montati, rende bene l’idea espressa.
alimentatore_piazzamento02
Ora passiamo alla parte complicata… se così la vogliamo chiamare, non è proprio “estrema” la difficoltà di cablaggio delle schede, richiede solo quel minimo di competenza che magari ha consentito “precedentemente” di costruire e far funzionare al suo ottimale una “semplice” Prusa I3, la stampante “base” per eccellenza, queste sostanzialmente le competenze richieste…. magari un poco affinate dall’esperienza….. e un poco di “manualità”.

Iniziamo con i cablaggi dicendo innanzitutto che occorre ovviamente “prima” smontare la scatola che contiene l’elettronica originale, prendere “il coraggio a 4 mani” e tagliare tutti i cavi che collegano la scheda facendo attenzione possibilmente ( per semplificarci la vita poi) ad annotare per ogni cavo troncato a cosa corrisponde cercando di identificare i colori dei fili e loro destinazioni.

cablaggi - scheda old bfb01 cablaggi - scheda old bfb02
Ed eccola qua…. eri una bella scheda… con driver integrati da 2 A e già il supporto a 3 estrusori, micro lcd, comandi e interruttore principale, il tutto integrato su una unica scheda…. non eri per nulla male per l’anno 2010 ma avevi un “carattere trooooppo chiuso”…. è un onor dirti… bye bye…

Dopo questa divagazione sentimentale torniamo ai cablaggi.
cablaggi - cavo principale
L’elettronica originale ha un unico grosso “raccoglicavi” che ne contiene altri 2 all’interno e che sono visibili nella parete frontale della stampante.
cablaggi - cavi principali divisi
Di questi 2 cavi che rimangono “distinti” fino all’accesso della scheda il primo a sinistra non lo toccheremo proprio mentre quello a destra andra completamente rifatto e sostituiti tutti i fili al suo interno.
cablaggi - cavi principali divisi2
Come si può vedere da quest’ultima immagine il cavo a sinistra è quello che collega i motori degli assi X Y e Z e gli end stop magnetici per gli assi X e Y.

Non andrà quindi proprio toccato se non per connettere gli opportuni terminali, precedentemente identificati durante il “taglio dei cavi”, nella scheda nuova.

Ora avremo quindi dal primo cavo:
Motore asse X
Coppia motori asse Y
Motore asse Z
End stop magnetico a 2 terminali (tipo Reed) asse X
End stop magnetico a 2 terminali (tipo Reed) asse Y

ora dobbiamo quindi collegare le rimanenti componenti “creando” un nuovo cavo che conterrà:
4 fili del motore E0
4 fili del motore E1
3 fili per l’end stop magnetico (anche se l’originale ne prevede solo 2 perchè “passivo”)
2 fili per l’alimentazione della resistenza del hotend
2 fili per il sensore di temperatura del hotend
2 fili per l’alimentazione delle ventole “software”
2 fili per l’alimentazione delle ventole “fisse”
2 fili (pin 5 e 6 nella Rumba) per la gestione della scheda relè di scambio
2 fili per l’alimentazione della scheda relè
Dobbiamo quindi comporre un cavo con un totale di “23” fili, cercate di utilizzare fili a piccola sezione altrimenti diventa difficile stivarli tutti nel raccoglicavo originale.
Possiamo però pensare di eliminare la coppia di fili per le ventole “fisse” utilizzando l’alimentazione della scheda relè e prolungandola poi nella catena che arriva al carro per usarla anche con le ventole “sempre accese” essendo collegati direttamente alla 12V.
Si potrebbe anche pensare a semplificare ulteriormente mettendo in comune altre connessioni ma sconsiglio di farlo al momento, è preferibile avere gruppi di cavi ben distinti e distinguibili, altrimenti il numero di connessioni e cavi può mettere in imbarazzo e creare perdite di tempo per testando i vari terminali per essere certi di ciò che si collega.

Di questi 23 (o meno) fili dobbiamo calcolarne la lunghezza tenendo presente che alcuni saranno più lunghi ed arriveranno, tramite la catena di trasporto originale, fino al carro di stampa.
Altri invece si fermeranno alla scheda relè e sono rispettivamente:
4 fili motore E0
4 fili motore E1
2 fili (pin 5 e 6 nella Rumba)
2 fili per l’alimentazione scheda relè
12 dei 23 (?) fili quindi si fermeranno alla scheda relè, degli altri 13, 11 andranno calcolati come lunghezza per attraversare l’intera stampante fino al terminale della catena di trasporto che porta i cavi al carro e sono
2 fili sensore temperatura hotend
2 fili resistenza hotend
3 fili end stop asse Z
2 fili alimentazione ventole sw
2 fili alimentazione ventole hw, come detto questi ultimi possono venire dall’alimentazione della scheda relè.

Una volta creati i cavi è ora di iniziare a connettere i fili.
Tralascio naturalmente il come vanno collegati i rispettivi fili alla Rumba rimandando alla sua wiki
http://reprap.org/wiki/RUMBA
Mentre veniamo invece ai collegamenti della scheda relè.
Abbiamo detto che alla scheda relè devono arrivare i fili di alimentazione della scheda che ovviamente andranno prelevati da una delle 3 uscite parallele dell’alimentatore a 12V 30A, gli 8 fili dei 2 motori degli estrusori e i 2 pin di controllo che serviranno per comandare i relè come “scambio” per raddoppiarli.
Il discorso dei pin di controllo andrebbe “affinato” perchè ogni scheda ha pin liberi “diversi” a seconda della propria circuitazione, in alcuni casi di schede con limiti hw è necessario “sacrificare” qualche altra funzione per poter “liberare”, tramite firmware, i pin di controllo necessari e riassegnarli alla funzione di controllo, ma di questo ne parleremo in un secondo momento, quando sarà ora di parlare di “firmware”…. ora è prematuro.

Torniamo quindi alle connessioni

da uscita driver
Riprendo questa vecchia serie di immagini già pubblicate in un precedente blog cercando di chiarire al meglio la questione “cablaggi”.
Da questa prima immagine si vede dove andranno collegati i fili in arrivo dal cavo “nuovo” più sopra descritto iniziando dai collegamenti delle uscite E0 e E1 dei driver della scheda principale.
I fili e relativi colori quindi che andrebbero collegati ai motori E0 e E1 se non volessimo “raddoppiare gli estrusori”, vanno collegati come da questa prima immagine seguendo sia la posizione nella giunzione dei relè, sia i colori (che possono anche non essere gli stessi)
Ora abbiamo quindi i 2 estrusori collegati alla scheda dalla quale dovremo prelevare le uscite per i 4 motori come da schemi successivi.
ai motori 1 e 2
Ecco infatti dove andranno poi realmente collegati i “motori” dei rispettivi estrusori partendo da E0 e E1
ai motori 3 e 4
e completando con i successivi estrusori pilotabili con i motori E2 e E3 che vanno collegati esattamente come da schema proposto.

Il collegamento “fisico” e relativo montaggio posteriore degli estrusori è destinato all’ultima parte di questa serie di articoli, altrimenti rischio non solo di annoiare… ma proprio di “confondere le idee” e l’ordine delle procedure.

Prenderemo quindi ora i 2  fili che andranno collegati nei pin di controllo della Rumba e creeremo delle prese che uniscono gli ingressi dei relè a gruppi di 4 distinguendo i primi 4 dai successivi 4,

Le immagini seguenti rendono bene l’idea dei collegamenti da effettuare per i pin di controllo.
collegamenti pin 5 - 6 e alimentazione
primo driver

In questo modo avremo creato dei pin di controllo che agiscono “contemporaneamente” su 4 relè alla volta permettendo quindi di scambiare i 4 fili dei motori raddoppiando le uscite.
A questo punto colegheremo anche i pin di controllo alla scheda principale che, nel caso “specifico” della Rumba sono i seguenti
pin su rumba
che quindi saranno poi collegati alla scheda relè in questo modo
collegamenti pin 5 - 6 e alimentazione 2
Non occcorre aggiungere una massa, già la massa in comune dovuta all’uso di un alimentatore ” condiviso” supplisce al problema, basta quindi limitarsi al collegamento dei pin  ai controlli dei relè.

SIamo quindi al punto di avere:
1) la scheda principale piazzata o nel contenitore originale o alla base di fianco all’alimentatore
2) i cavi pronti per essere portati al carro e ai motori degli estrusori
3) la macchina senza chassis per poter fare i fori necessari al passaggio dei cavi e per fissare la scheda relè (se la mettete li naturalmente)
4) lo chassis esterno pronto per essere forato per ospitare i supporti matasse e gli estrusori

Ovviamente al momento mi fermo qui perchè preferisco dividere la stesura in “fasi razionali” e soprattutto seguendo un ordine logico degli interventi da effettuare.

La prossima parte riguarderà il carro, le relative connessioni e componenti stampati e il collegamento”fisico” degli estrusori.

Spero di non aver “tediato” nessuno e rimango disponibile per eventuali quesiti o domande in merito.

Stay tuned


Annunci

Rispondi

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione / Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione / Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione / Modifica )

Google+ photo

Stai commentando usando il tuo account Google+. Chiudi sessione / Modifica )

Connessione a %s...

%d blogger hanno fatto clic su Mi Piace per questo: