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Electrónica de la impresora 3D

Escrito por Raúl Diosdado

En el tutorial anterior, cargamos en nuestro Arduino el firmware (Sprinter) necesario para hacer que nuestra electrónica funcione correctamente.

En este tutorial, vamos a ajustar la electrónica y a comprobar que todo funciona como debe antes de montarlo todo en la impresora, ya que si hubiera algún elemento que no funcionase adecuadamente, vamos a detectarlo ahora y nos va a ser mucho mas fácil solucionarlo que con la impresora montada, además, esto nos va a servir como ejercicio para irnos familiarizándonos con la impresora y tener mucha más soltura a la hora de enfrentarnos a posibles problemas.

Electrónica (partes)

Os pongo la imagen de un esquema general para que os hagáis una idea de los elementos que componen la impresora.

 

thumb esquema impresora

Antes de comenzar, voy a introducir los elementos que conforman la electrónica de nuestra impresora, ya que os puede ser de ayuda el conocer un poco estos elementos, sus características y las conexiones que poseen.

Arduino

Arduino va a ser la placa que controle todos los procesos de la impresora, en este caso se emplea un Arduino Mega 2560, ya que tanto por la extensión del programa que se le carga, como por la gran cantidad de entradas / salidas que necesitamos, esto no se podría hacer con otra placa Arduino.

ArduinoMega2560

La placa Arduino puede funcionar de dos maneras, recibiendo y ejecutando la información que le llega directamente del ordenador a través del puerto USB ó de manera autónoma leyendo los datos que le carguemos en la pantalla mediante la tarjeta SD. En este tutorial tan solo voy a trabajar de la primera forma, directamente con el ordenador, y en futuros tutoriales os diré como podéis conectar y configurar la pantalla, ya que aunque sea un elemento opcional, el tener una pantalla donde visualizar la información y desde donde poder controlar la impresora, facilita mucho las cosas.

RAMP's 1.4

La RAMP's 1.4 es el shield que le vamos a colocar a nuestro Arduino y que nos va a permitir controlar los elementos de potencia sin peligro a dañar el Arduino.

En la imagen de abajo, podéis ver de manera detallada todos los conectores y elementos que conforman la RAMP 1.4. Como elementos más destacados, podemos ver que hay espacio para 5 Pololus (driver's que gestionaran la potencia que se le entrega a los motores paso a paso), 3 Mosfet de potencia para calentar la cama y hasta 2 HotEnd`s, 1 conector para la pantalla LCD y los diferentes pines donde conectaremos tanto los sensores de temperatura como los finales de carrera.

ramps

Pololu

El Pololu es un driver que gestiona la potencia que se entrega al motor, este driver, va "pinchado" directamente sobre la RAMP's y regulará la corriente del motos mediante la variación del potenciómetro que tiene el mismo.

Existen varios modelos de pololus diferentes, aunque creo que la única duda que os puede surgir será entre los pololus que tienen 2 potenciómetros para el ajuste, en la imagen de abajo, podéis ver dos tipos diferentes de pololus, el de 1 potenciómetro basado en el A4988 y el G3D driver que posee dos potenciómetros.

Pololus

Más adelante os explicaré como ajustar cada uno de estos drivers.

Motor NEMA 17

El motor NEMA 17 es el más extendido y utilizado para la creación de impresoras 3D, debido a su robustez, a que tiene fuerza más que suficiente (3.2Kg/cm) y a que es muy fácil de encontrar a buen precio.

Nema 17Este motor es un motor bipolar con la capacidad de dar 200 pasos por vuelta, al exterior saca 4 hilos que dan acceso a las 2 bobinas que tiene internamente. La mayoría de estos motores usan un código de colores estándar para reconocer cada uno de los bobinados, lo normal es que los cables sean de color rojo, azul, negro y verde, correspondiendo el par (negro-verde) a una bobina y el par (rojo-azul) a la otra.

Si el motor no viene con los conectores ya preparados, y lo que trae son los cables sueltos, lo que hay que hacer es ordenarlos y ponerles un conector. El orden que seguiremos será el siguiente (Negro-Verde-Rojo-Azul), da igual el sentido en el que coloquemos estos colores, ya que luego podremos pinchar el conector de una manera u de otra, lo que si debe de seguirse es esa secuencia.

Si por lo que sea, vuestros motores no tienen esos colores, debéis de identificar las bobinas del motor. Esto lo haréis midiendo con un polímetro la resistencia del bobinado, que debería de ser del orden de 2Ω, cuando las tengáis localizadas tan solo tendréis que añadirle un conector poniendo los cables de una bobina primero y los de la otra después.

Sensor de Temperatura

En la impresora, el control de la temperatura es algo fundamental, tanto para conseguir piezas con un buen acabado, como para proteger los elementos de la misma, ya que si el HotEnd que estamos utilizando tiene partes no metálicas y superamos los 250 grados, es posible que nos lo acabemos cargando.

Para realizar el control de temperatura contamos con 2 termistores, uno que irá colocado en la cama y otro en el HotEnd. La regulación de temperatura, la hace Arduino por medio de un regulador PID que tiene programado en su interior y que funciona muy bien, llegando a estabilizar la temperatura con variaciones que no superan 1º arriba o abajo en el HotEnd.

Termistor

El tipo de termistor que utilicemos debemos de indicarlo en el firmware, ya que existen muchos tipos diferentes y cada uno funciona de una manera, el termistor más común que podemos encontrar es el de 100k, que es el que aparece en la imagen.

Finales de carrera (EndStop)

Los finales de carrera son los elementos que van a indicar a nuestra impresora donde está el inicio de impresión, el punto 0,0,0. Conociendo el punto de partida, solo hay que decirle a nuestra maquina cuando se puede mover en cada dirección antes de saliste de los límites de impresión.

La impresora cuenta con 3 finales de carreras (uno por cada eje), estos finales de carrera pueden ser los clásicos finales de carrera que todos conocemos ó pueden venir formando parte de una placa (como podemos ver en las imágenes). da igual si escogemos uno u otro, van a funcionar exactamente igual, la única diferencia va a llegar a la hora de fijarlos a la impresora.

Otra cosa que hay que tener en cuenta con los finales de carrera es la forma de trabajar con ellos, hay dos posibilidades, trabajar con ellos en la posición "normalmente abiertos" (en reposo, el circuito permanecerá abierto) y en la posición "normalmente cerrados" (en reposo, el circuito permanece cerrado). Yo normalmente trabajo con los finales de carrera en "normalmente abiertos", aunque se puede trabajar de las dos formas, habrá que configurar por firmaware el modo de funcionamiento.

EndStop

 

 

 

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Comentarios (46)

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  • Invitado - Vicente

    Hola Raúl.
    Tengo una RAMPS 1.4 que viene sin los jumpers que puentean los conectaros de debajo de los drivers. Según he leído, éstos jumpers sirven para la definición de los pasos del motor. Podrías confirmarme éste punto...? Yo utilizo el DRV8825. Creo que debería conectar los tres puentes con sus respectivos jumpers para lograr los 1/32 micropasos a los que permite trabajar el DRV8825... Estoy en lo cierto...?
    Por último (de momento, disculpa mi pesadez...) tengo entendido que el DRV8825 permite un mejor ajuste de la tensión que suministra a los motores y que no se calientan tanto, además de gestionar hasta 1/32 micropasos. Es conveniente que le coloque los pequeños disipadores (incluídos en la compra) que trae o puedo pasar sin ellos...? mi lógica me dice que se los ponga pero me gustaría conocer tu opinión.
    Gracias de nuevo

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  • En respuesta a: Invitado - Vicente

    Hola Vicente, siento haber tardado en contestar, me he tomado un descansito en navidades xD
    Todo lo que comentas es acertado, si usas los drivers DRV8825 y quieres usarlos a máxima resolución debes puentear todos los jumpers, tambien te digo que aunque estos drivers dan mas resolución y se calientan un poco menos, la diferencia no es apreciable a la hora de imprimir, la resolución de este tipo de impresoras esta marcado por la calidad del extrusor (o mejor dicho por el tamaño de la boquilla) la resolución de los motores con 1/16 es mas que suficiente y en una figura impresa no se va a notar la diferencia.
    Aunque se calientan poco, lo ideal es ponerle un disipador e incluso un ventilador, la electrónica fresquita suele durar mas, si por alguna razón se calienta mas de lo que debe es muy fácil que algo se estropee o se vaya deteriorando poco a poco por la acción del calor.
    Otra cosa que debes tener en cuenta con este tipo de drivers es la orientación en la RAMPs, se pone con el potenciómetro en sentido opuesto al que se ponen los pololus del tipo A4988

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  • Invitado - Benjamín

    Hola, muy buena info!
    En caso de que quiera empezar de a poco ¿Puedo conectar 3 motores paso a paso de lectoras de CD a sus respectivos Pololus y éstos directamente al Arduino, sin la necesidad de la RAMPS?, y en un futuro agregársela junto con el hotend, el motor del extrusador y el termistor.

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  • En respuesta a: Invitado - Benjamín

    Hola Benjamin, para hacer esto debes conocer muy bien que tipo de motor tienes en el lector de CD, si son motores paso a paso con 2 bobinados (4 cables) si podrías hacer esto que dices, de lo contrario te va a costar muchisimo, ya que adaptar un motor sin conocer sus especificaciones es muy complicado. Otra cosa que debes conocer también son las conexiones de los pololus, pero esto es mucho mas sencillo ya que toda la información que necesitas la puedes encontrar en las hojas de características de los pololus. Un saludo!

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  • Invitado - edwin gil

    hola raul, te agradezco por este completo tutorial gracias a ti ya tengo mi impresor 3d y funcionando perfectamente, te queria preguntar si puedo alimentar mi arduino a la fuente o me podrias indicar como puedo alimentar mi arduino sin conectarlo a la pc. gracias. saludos desde colombia.

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  • En respuesta a: Invitado - edwin gil

    Hola Edwin, para alimentar la impresora sin el ordenador tan solo hay que enchufarla a la corriente a través de la fuente de alimentación, si no se te enciende puede ser porque tu arduino tenga dañado el regulador de voltaje, si este regulador se estropea no va a funcionar a menos que se alimente por la entrada de USB del Arduino. Espero que no tengas el regulador estropeado, un saludo!

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  • Hola Raúl, Primero dar gracias, si no fuera por vosotros sería imposible. Estoy empezando y mi primera duda con la rampa 1.4 es el diodo 1. Por mas que busco nadie lo acaba de aclarar. Corrígeme please. Si está puesto, la ramps alimenta al arduino mediante el pin Vin como max 12v. Hasta aquí perfecto, que pasa si conectamos el USB del PC?? El USB alimenta después del regulador de tensiones ?? Nos podemos cargar el puerto del PC o el arduino?? En los vídeos se ve que está alimentada la ramps y el cable USB conectado al arduino. Gracias de nuevo por vuestro soporte y comprension:):)

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  • En respuesta a: Rull

    Hola Rull, no tengas miedo de conectar el USB y la alimentación externa, como bien dices, la RAMPs alimenta al Arduino a través de Vin, pasan los 12 voltios por el regulador y al final acaba alimentando al Arduino a 5V, si conectas el USB, la alimentación es directa, sin pasar por el regulador, por lo que en ningún momento van a pasar esos 12V al USB del ordenador, ambas alimentaciones estarán totalmente separadas

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  • Hola buen día Raúl. Te cuento q hace aproximadamente 3 meses termine de armar una prusa i3 con la cual si bien renegué bastante en un principio con la calibración luego de eso funciono sin problemas hasta ahora que empecé con uno.
    Hasta el momento la venia usando con una fuente de 12v de PC pero hace un par de días le puse una fuente switching de 12v 30A y acá casualmente empezaron mis problemas. Venía usándola normalmente hasta q empecé a sentir olor a quemado, revisando me di cuenta q la bornera de la ramps 1.4 se estaba derritiendo en el primer conector mas cercano a D8, seria el positivo que alimenta la cama. Cuestión q directamente cambie toda la ramps revise toda las conexiones cambie cables usando cables de 1mm de sección, instale un cooler para refrigerar la electrónica y volví a probar y nuevamente el mismo problema.
    Es acá donde te pregunto a ver si podes ayudarme...tenes idea cual puede ser el problema por el cual esta pasando esto?. Será problema de la cama o puede ser la fuente?. A la fuente le puse un voltímetro y el voltaje que brinda es el correcto...12v
    Desde ya agradezco mucho la colaboración de tu parte.
    Un saludo

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  • En respuesta a: Matias

    Hola Matias, siento haber tardado tanto en contestarte, el problema que tienes esta en la cama caliente, la resistencia que tiene es muy baja y demanda mucha corriente, con la fuente antigua seguramente no podia entregar mucha corriente y trabajaba al límite, por eso no se quemaba nada, pero al poner una fuente de 30A la fuente puede entregar de sobra lo que pide la cama caliente y la RAMPs que esta en medio esta sufriendo las consecuencias.... solo tienes dos soluciones, volver a la fuente antigua o seguir como estas cambiando la cama caliente.
    Para que puedas medir y comprobar todo, piensa que el limite de las bornas de la RAMPs son unos 10A y por ahi salen 12V, eso da que como poco la resistencia de la cama caliente debe ser de 1,2 Ohm si es menor, la corriente va a ser mayor de 10A y se va a quemar. Lo normal es que la resistencia de la cama sea de 1,5 (consumiendo 8A).
    Espero haber podido ayudarte, un saludo!

    Comentario editado por última vez entre hace 1 dia y Raúl Diosdado
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