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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 (60)

  • Invitado - Simon

    Gracias por la respuesta, probé conectar la placa a otra pc, y no funcionó. Igual encontré otra placa arduino mega 2560 la cual funciona, pero ahora tengo otro problema.
    Logré cargar el marlin, encender la impresora y hasta logré calentar la cama caliente y el extrusor, pero no logro que se muevan los motores. Intenté todo, desde revisar que los motores estén bien cableados, revisar cortos, verificar que la configuración de marlin esté correcta, todo... Y nada funciona. No se más que probar.

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  • En respuesta a: Invitado - Simon

    Comprueba 2 cosas, la primera que en el firmware tienes bien definida la electrónica que usas, si usas un RAMPs recuerda que es el 33, si usas otra placa configurala con el numero que sea. La segunda cosas que debes mirar es tener todos los jumpers de los pololus, si no los tienes puede moverse mal o no moverse.
    Otra cosa ¿Que pololu usas? ten en cuenta que si estas usando los pololus DRV8825 van montados al revés (con el potenciómetro al otro lado). Si los montas mal puedes dañar tu Arduino

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  • Invitado - Simón

    Tengo un problema con mi arduino.
    Al conectarla a la pc, se encienden las lucas de TX, RX y la de L (que usualmente se usa para el blink de prueba). También el led verde de ON.
    Los mismos quedan encendidos sin apagarse y al medir tensión en el regulador, todo parece estar ok. EL problema, es que la pc no me reconoce el puerto, y por tanto, no puedo ni siquiera quemar un programa en el propio arduino. Alguien tiene alguna solución?
    Desde ya gracias!

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  • En respuesta a: Invitado - Simón

    Hola, por lo que comentas parece que por algún motivo tienes dañado el chip que hace la comunicación entre el el USB de tu ordenador y el microcontrolador de Arduino, sin esto no vas a ser capaz de cargarle ningún programa (por el método normal), para poder cargarle algún programa solo va a ser posible con el ICSP, pero para esto necesitas un programador u otro Arduino que uses como programadro.
    De todas formas y para salir de dudas, intenta conectar el Arduino a otro ordenador, a ver si lo reconoce. Algunos chip de comunicaciones de los Arduinos clonicos pueden dar problemas

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  • Hola Raul! Quería hacerte una consulta!
    Compre de Aliexpress esta ramp https://es.aliexpress.com/item/Bigtreetech-Ramps-1-5-upgrade-base-on-Ramps-1-4-3D-control-panel-mainboard-Reprap-Mendel/32822208144.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.WR5Fcn"]RAMPS 1.5 + DVR8825[/url]
    Seria una Ramps 1.5 con drivers DRV8825

    Queria saber si en el armado es exactamente igual. Por lo que escuche por ahi algunos pololu van puestos en la ramps al reves de como lo pusiste tu (con los reguladores del lado izquierdo)
    Me podrias ayudar.

    Muchas gracias

    de Buenos Aires Province, Argentina
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  • En respuesta a: Ezequiel

    Hola, si, tienes razón, los pololus DRV8825 (son normalmente morados) van montados al revés sobre la RAMPs, hay que tenerlo muy presente por que si lo montas al derecho puedes dañarlos.
    Saludos

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  • Invitado - alberto

    hola vi unos motores que son 1.8A y me he fijao que suelen ser 1.7. ¿Pasaria algo si me comprase los de 1.8A ya que me salen a buen precio? ¿habria que modificar algo en el arduino o en la RAMP's 1.4?
    gracias.

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  • En respuesta a: Invitado - alberto

    Hola, esa es la corriente máxima nominal que soporta el motor, no quiere decir que tenga que pasar 1.8A, de hecho, en la impresora como mucho la configuramos para que la corriente sea de unos 400mA. No tienes problema por coger este motores con corrientes máximas mayores

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  • Invitado - Guadalupe

    Necesito saber la diferencia de un motor de bajo torque y alto torque y que funciones tienen cada uno de ellos donde puedo encontrar esa información gracias

    de Calle 126 4452, Villa Ballester, Buenos Aires, Argentina
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  • En respuesta a: Invitado - Guadalupe

    Hola, el torque hace referencia directamente a la fuerza que el motor es capaz de aplicar al eje, no se a que viene tu pregunta, pero debes tener en cuenta que varias cuestiones a la hora de elegir un motor, la potencia, el torque y la velocidad angular. Todo esto esta relacionado y es que hay veces que compramos motores buscando fuerza y otras veces lo que queremos es velocidad. La potencia del motor es directamente proporcional a la fuerza y a la velocidad, por ello para una misma potencia, si aumenta la fuerza disminuye la velocidad. Esto lo tienes muy bien explicado en la wikipedia:
    https://es.wikipedia.org/wiki/Par_motor
    Lo que te interesa a ti para la impresora es tener Par motor o torque (fuerza), cuyo ideal se fija en unos 70N*cm

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  • Muchas gracias Raúl por este sencillo pero muy interesante artículo sobre la electrónica de las impresora, para los neófitos nos es muy necesario conocer para que sirve cada elemento y en el artículo queda muy claro

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  • Invitado - Gonzalo Segura

    Hola que tal Raul, gracias por estos tutoriales. Disculpa estoy por adquirir mis motores nema, solamente que he encontrado en diferentes ampers, ¿Eso tiene que ver?, ¿Tu de que ampers los adquiriste? gracias.

    de Mexico
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  • En respuesta a: Invitado - Gonzalo Segura

    Eso lo que te indica la corriente máxima por bobina que aguanta el motor, a mas corriente mas fuerza hace, pero si trabajas con una corriente cercana a la máxima del motor lo mas seguro es que te dure poco... en la impresora como mucho vamos a trabajar con 500mA, los motores suelen tener 1.2A por lo que no debes preocuparte por la corriente. Lo que si debe preocuparte es el torque o la fuerza que hacen (que suele tener relación con la corriente), intanta comprarlos que al menos tengan 44 N·cm por debajo de esto puedes estar escaso de fuerza (dependiendo de la impresora que montes).

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  • Invitado - Rosemberg Pelaez

    Buenas tardes como te encuentras? Conoces acerca de la prusa i4 , compré una , y no he logrado ponerla a funcionar , agradecería mucho algúna ayuda de cualquiera , no enciende, mi correo davidrdpg@gmail.com

    de Colombia
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  • En respuesta a: Invitado - Rosemberg Pelaez

    Buenos dais, no conozco ese modelo de impresora, pero si no enciende, yo te diría que revises inicialmente la fuente de alimentación para ver si manda los 12V y seguidamente si la electrónica tiene algún problema. Si no logras averiguarlo ponte en contacto con el que te vendió la impresora, el debería conocer mucho mejor el modelo y guiarte por si tiene algún problema conocido este modelo. Un saludo!

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