Добрый день, сегодня мы будем устанавливать связку Arduino Mega 2560 + Ramps 1.4 к 3D принтеру На пути создания собственного 3D принтера у Вас могут возникнуть некоторые трудности, начиная от выбора комплектующих и заканчивая всевозможными проблемами, связанными с прошивкой. Ramps 1.4 поддерживает два экструдера (можно печатать, как одним цветом, так и двумя), к ней можно подключить нагревательный стол (для возможности печати ABS пластиком), есть дополнительные свободные пины, к которым впоследствии Вы сможете подключить дополнительные прибамбасы для принтера. Модульная конструкция позволяет легко заменять испорченные детали, что позволит сэкономить немного денег.
В 3D-принтерах движение кареток происходит с помощью биполярных шаговых двигателей. Они, как правило, имеют четыре вывода (с двумя обмотками), последовательная активация обмоток двигателя вызывает дискретные угловые перемещения (шаги) ротора. Поэтому вращение шагового двигателя (ШД) дискретно, то есть вал поворачивается на заданный угол. В 3D принтерах обычно используют двигатели, которые за один полный оборот совершают 200 шагов, а именно, один шаг равен 1.8 градусам. При выборе шаговых двигателей также стоит обратить внимание на следующие два параметра: момент удержания и ток, который потребляет двигатель. Для двигателей, которые перемещают каретку, достаточно 1.4 кг*см (но лучше больше), а для экструдера минимум 4 кг*см. Для управления ШД используют драйвера A4988, которые имеют ограничение в токе до 2 А, поэтому двигатели нужно подобрать такие, чтобы потребляемый ток был меньше 2 А, в противном случае двигатель просто не будет работать на полную мощность. Мы используем NEMA 17HS4401 током 1.7 А и моментом удержания 4 кг x см, их вполне хватает на подачу пластика и для позиционирования кареток.
Для управления ШД Вам понадобится специальный драйвер. Чаще всего для 3D принтеров используют драйвера A4988. Драйвер A4988 поддерживает ток до 2 А и 1/16 шага. Если шаговый двигатель имеет шаг 1.8 градусов и за полный оборот совершает 200 шагов, то при использовании драйвера A4988 шаг станет 0,1125 градусов что в свою очередь увеличит точность позиционирования.
Для каждого ШД необходим один драйвер, либо один драйвер на два шаговых двигателя, подключенных последовательно или параллельно. Во время работы двигателей драйвера сильно нагреваются, поэтому обязательно установите на них радиаторы и, по возможности, обеспечьте постоянный обдув вентилятором.
Если Вы хотите, чтобы Ваш 3D принтер печатал ABS пластиком или другими видами пластика, для которых требуется подогрев рабочей поверхности, то Вам необходимо приобрести нагревательный стол. Один из самых распространенных столов — MK2b, размеры рабочей зоны составляют 200 мм на 200 мм, а максимальная температура 120 градусов. Такой стол имеет четыре крепежных отверстия, с помощью которых его можно зафиксировать на платформе. Нагревательный стол MK2B можно подключить как к 12 вольтовому источнику, так и к 24 вольтовому, достаточно лишь припаять провода питания к соответствующим контактам. Чаще всего столы делаются из текстолита, поэтому необходимо использовать дополнительно стекло (зеркало), так как при нагреве текстолит деформируется и поверхность будет неровная. Стекло фиксируется сверху с помощью канцелярских прищепок или другими приспособлениями. Текстолитовый нагревательный стол MK2b+стекло можно заменить одним алюминиевым столом MK2b, он немного дороже, но в этом случае Вам не потребуется фиксировать дополнительно стекло. Алюминиевый стол греется дольше, но лучше держит температуру.
В 3D принтерах присутствуют нагревательные элементы (нагревательный стол и экструдер), температуру которых нужно контролировать. Для этих целей используется обычный терморезистор (термистор) или термопара.Самый простой способ измерения температуры в 3D принтерах — это использование термистора. Мы остановились на термисторе, который имеет большой диапазон рабочих температур, а именно NTC термистор 100 кОм 3950. Такой термистор можно приобрести в двух вариантах: с припаянным проводом и без, рекомендуем приобрести сразу с припаянным. Если Вы хотите использовать термопару, то вам понадобится дополнительная плата, например ExtThermoCouple 1.0, или какая-нибудь другая плата на основе микросхемы AD597.
Для того, чтобы каретка принтера могла «найти» свое крайнее положение, то есть точку отсчета (с координатами (0,0,0)) необходимо использовать endstop или, как их называют в России, концевые выключатели (концевики). Концевые выключатели бывают разных типов, но в основном используют следующие: механические, оптические и крайне редко магнитные. Механические концевики представляют по сути просто кнопку, которая включается при достижении кареткой самого концевика. Они недорогие и поэтому самые распространенные. Механические концевики бывают в разных исполнениях, на некоторых присутствует светодиод, который загорается красным цветом при нажатии кнопки, на других светодиодов нет, и стоят они гораздо дешевле. Обычно на каждую ось ставится по одному концевому выключателю, который определяет минимальное положение. Максимальное положение задается программным путем (меняется в прошивке). Можно поставить на одну ось и два концевика, тогда они будут определять минимальное и максимальное положение, но особого смысла в этом нет. В итоге, всего Вам понадобится только 3 концевых выключателя (ось X, ось Y и ось Z).
Прежде чем приступить к подключению электроники к управляющей плате, необходимо посмотреть на схему. Можно зайти на сайт Reprap и в статье о ramps 1.4 ,посмотреть как все подключается.
Данная схема по сути ничем не отличается от других, поэтому вы можете пользоваться и другими источниками, результат будет один и тот же.
Видео установка Установка RAMPS 1.4 - Graber i3: