Это российская разработка платы обвязки Ардуин для создания платы управления 3D принтером.
Разработка очень интересная и, пожалуй, уникальная.
Она в себе содержит те возможности, которые многие хотят получить от такой платы, но которых почему-то нет в уже существующих. Либо есть, но не собраны в одной плате все вместе.
Для начала коротко перечислю самые интересные отличия этой платы от других, далее попытаюсь углубиться в некоторые детали.
Первая особенность, которая меня сразу привлекла — это возможность подключения к плате термопары. Даже двух.
Правда это опциональная возможность – есть версия без этой функции, но соответственно она и дешевле. Зато возможность подключать четыре термистора в плате есть всегда.
К плате можно подключать как 8-ми битную Arduino Mega 2560 так и 32 битную Arduino Due (в комплект не входят).
Вот разъёмы для их подключения:
Следующая особенность — это два независимых канала нагрева стола, которые можно использовать по своему усмотрению. Например, один канал можно использовать для нагрева стола, другой канал для нагрева камеры закрытого принтера.
Так же выделяются мощные клеммные колодки (как в блоках питания) для подключения питания к плате и мощных нагрузок. Кстати в этой плате возможно раздельное питание столов и остальной части устройства.
Ещё есть невероятное количество разъёмов для подключения вентиляторов — 2 управляемых и 4 неуправляемых.
И целых 6 разъёмов для подключения драйверов шаговиков и соответственно самих шаговиков — X,Y,Z и 3 экструдера. Причём продвинутыми драйверами — TMC2130 можно управлять и получать диагностическую информацию с них в режиме SPI. Все сигналы шины SPI подведены к драйверам на плате.
Так же имеется три полевика на хотенды, два автомобильных предохранителя на входах питания, разъём сигнала для автоматического отключения AT блока питания по завершении печати.
Кстати про питание. Питать плату можно напряжением от 12 до 26 вольт.
На плате есть встроенный импульсный преобразователь на микросхеме TPS5430:
Он выдаёт 9В х 3A. Эти 9В идут на Arduino – это облегчает режим работы встроенного в Arduino линейного стабилизатора, и на питание датчиков в разъем Zprobe. Кроме этого 9В преобразуются на плате ещё и в 5В х 0.8А для питания дисплеев и сервопривордов, которых может быть два. В этом случае преобразователь линейный — AMS1117 5.0:
Кроме того есть разъем для подключения Wi-Fi модуля ESP8266-01 для дистанционного управления принтером.
Как видите наборчик возможностей не слабый. И это я ещё не упомянул стандартные возможности подключения дисплеев, всевозможных концевиков и остальные обычные функции подобных плат.
Кроме того, для некоторых людей очень важный момент — вся информация и поддержка на русском языке.
Теперь давайте про некоторые моменты поговорим подробнее.
Термопары.
Для их подключения используется две небольшие зелёные клеммные колодки:
Рядом с ними находится точный и стабильный операционный усилитель AD8552, который как раз применяется для усиления сигналов подобных датчиков:
Там же находятся термодатчик холодного конца термопары и два подстроечных резистора. С их помощью подстраиваются показания температуры на термопарах. Разработчик делает первоначальную настройку сам при проверке плат, но ничто не мешает при необходимости подрегулировать их уже во время эксплуатации платы.
У термопар есть несколько важных преимуществ перед термисторами. Прежде всего это максимальные температуры работы. Даже копеечные термопары недорогих мультиметров спокойно работаю до 400 градусов. Это открывает возможности печати высокотемпературными пластиками.
Кроме того термопары имеют практически линейную зависимость напряжения от температуры, поэтому калибровать их проще термисторов. Ну и они просто надёжнее термисторов из-за отсутствия полупроводникового кристалла и общей простоты конструкции.
Полевики
Следующий момент, который я хотел бы описать, вызвал у меня немного неоднозначную реакцию.
В описании на сайте разработчика я видел информацию об использовании в качестве силовых полевых транзисторов IRLS3034. Это очень хорошие полевики, с малым сопротивлением открытого канала и относительно небольшим его увеличением при уменьшении напряжения на затворе.
В реальности же эти транзисторы ставились в 1.1 версии платы. В 1.3, которая у меня, они заменены на IRL1404ZS:
Разработчик считает, что IRLS3034 были избыточны.
Но давайте посчитаем. IRL1404ZS имеет сопротивление открытого канала 4.7 миллиом при напряжении на затворе 5 вольт. При токе 20 А рассеиваемая на транзисторе мощность почти 1.9 ватта. Для транзистора без радиатора это не так уж и мало, но не критично. Но это ещё не всё. У этих транзисторов просто катастрофически растёт сопротивление при уменьшении управляющего напряжения. Уже при снижении всего на 0.5 В мы имеем сопротивление открытого канала 5.9 миллиом и мощность уже 2.36 Вт. А что будет при снижении ещё на 1.2 вольта, до 3.3 В, которыми оперирует Arduino Du? Я боюсь даже это представить. В даташите данных при таком напряжении нет, но если экстраполировать тенденцию увеличения сопротивления, будет всё очень плохо.
В качестве реального примера могу привести платы MKS Gen-L V1.0. Там используется транзистор
HY3403, который лучше, чем IRL1404ZS, управляется только от 5 вольт при этом на старте нагрева стола греется очень даже ощутимо.
Ну и погуглив цены я не увидел существенной разницы в стоимости IRL1404ZS и IRLS3034. Поэтому призываю разработчика одуматься и вернуть IRLS3034 обратно на эту замечательную плату.
Полевики для хотэндов IRLR2905:
тоже имеют при одинаковом напряжении на затворе большее (в 2,5 раза) сопротивление, чем аналогичные полевики в MKS Gen-L V1.0. Во столько же раз они будут и больше греться. А с учётом того, что здесь ещё есть вариант включать их меньшим напряжением — 3.3 вольта, а не 5 вольт, то сопротивление канала в этом случае будет ещё больше и ситуация с нагревом ещё хуже. Так что здесь тоже, на мой взгляд, стоит поставить другие полевики.
Маломощные разъёмы.
Ещё одна печалька заключается в том, что разъёмы используются не XH2.54. А ведь именно их часто используют китайцы. Так что некоторую периферию придётся переобжимать/перепаивать на новые коннекторы.
Я надеюсь, что разработчик пошёл на это из-за лучшего качества контакта используемых разъёмов. У них гнездо большего размера и туда помещается более пружинящий и больший по размеру контакт. Из моего опыта такие разъёмы гораздо лучше в плане качества и надёжности контакта, чем XH2.54 и тем более чем дюпонты.
В магазине надо искать вот такое (нужно только корпус гнезда и контакты):
Ещё немного про напряжения на плате.
На разъёмы концевиков идёт 3.3 вольта, поскольку 5 вольт для Arduino Due слишком много. Поэтому индуктивный / ёмкостный датчик нужно подключать только в разъем Zprobe (там 9 вольт). А оптические и механические нормально работают и от 3.3 В.
Ещё несколько фотографий платы с разных сторон, чтобы рассмотреть подписи под элементами платы:
Прочее.
Остальные функции этого устройства соответствуют таковым в других аналогичных изделиях, особо останавливаться на них наверно смысла нет. Но есть смысл разместить вот эту схему, которая очень наглядно показывает огромные возможности этой платы:
Как видите здесь очень много интересного и в одном небольшом обзоре невозможно подробно расписать все особенности, варианты использования и подключения платы.Скажем работа с Wi-Fi вообще отдельная большая тема. Тоже касается и работы драйверов шаговиков по шине SPI. Это был ознакомительный обзор. И кого функции, возможности и характеристики этой платы заинтересовали, могут почитать о ней более подробно на сайте разработчика. Там же можно скачать файлики, необходимые для того, чтобы прошивка принтера поняла и приняла эту плату как родную
Итог.
Плата очень интересная. Количество подключаемой периферии просто рекордное. Некоторые возможности уникальны. К качеству исполнения никаких претензий нет. Разработчик постоянно модернизирует свою плату и охотно откликается на пожелания пользователей.
И вообще очень приятно видеть и держать в руках действительно Российскую разработку, а не просто какую-то перемаркированную плату неизвестного происхождения. Конкурировать с китайскими производителями очень сложно и из-за цены и из-за огромного количества микроэлектронных производств в Китае. Поэтому хочется сказать большое спасибо автору этого устройства за такую возможность и проделанную работу.
Если я что-то описал не так, просьба разработчика платы меня поправить в комментариях.
Так же думаю, он ответит на вопросы, которые я не смог или забыл осветить в этом обзоре.
Сайт разработчика платы:
https://ruramps4d.ru/
Всем спасибо.
