Im letzten Teil habe ich über den Druckkopf und das verwendete Hotend geschrieben. Dieser Artikel fällt diesmal leider etwas kürzer aus, da ich mit dem Aufbau der Elektronik noch nicht ganz fertig (unzufrieden) bin.

Veränderungen an der Mechanik ( Update zu Teil 3 )
Während dem Basteln an der Elektronik ist mir aufgefallen, dass beim Anfahren der Y-Achse (Scanner) eine extreme Ruckbewegung in X-Richtung auftritt. Ich dachte dass der in Teil 3 verwendete Scanner sehr gut geeignet sei, da es sich dort noch um einen alten Scanner mit zwei verbauten Stahlwellen handelte. Aktuelle Scanner haben meist nur eine bis keine Stahlwelle als Führung verbaut. Da ich noch einen Scanner mit nur einer Welle rumstehen hatte habe ich mein Glück mit diesem versucht und das Problem somit beseitigen können. Ein wenig verwundert war ich schon, da ich anfangs dachte das zwei Wellen präziser sind als nur eine. Ich empfehle für den Nachbau beispielsweise einen Canon CanoScan LiDE 25, den man bei Ebay gebraucht für wenig Geld kaufen kann. Die folgenden Bilder zeigen noch einmal beide Varianten.

Das Foto zeigt die Variante aus Teil 3 mit zwei Wellen.

Das Foto zeigt die neue Variante, mit einem Scanner in welchem nur eine Stahlwelle verbaut ist. Auf der linken Seite wird der Schlitten über eine Plastikschine geführt.

Weiterhin habe ich den original Schrittmotor an der X-Achse gegen einen NEMA 17 Schrittmotor ausgetauscht, da der in Teil 3 verbaute Motor doch etwas zu schwach war um den Schlitten mit Extruder und Hotend zu bewegen. Hier plane ich aber bereits an einem Umbau mit Getriebe, so dass der kleinere Schrittmotor verwendet werden kann. Der NEMA 17 Schrittmotor soll an dieser Stelle, bis zur ersten lauffähigen Version, als Übergangslösung verwendet werden.

Grundgedanken zur Steuerung und Elektronik
Die Elektronik möchte ich so einfach wie möglich halten, deswegen möchte ich im wesentlichen auch Komponenten verwenden, die man überall kaufen oder mit wenigen Mitteln selber anfertigen kann. Alle Platinen die ich nicht gekauft, sondern selber angefertigt habe sind Single-Layer Platinen. Somit können diese auch ohne Probleme auf Lochraster Platinen aufgebaut werden. Falls es Nachfrage gibt werde ich die Leiterplatten auch in meinem Shop anbieten.

Die Hauptplatine
Als „Mainboard“ habe ich mich für einen Arduino entschieden. In meinem Fall setze ich auf einen Seeeduino (einem Arduino Clone). Der Seeeduino bring einige Vorteile gegenüber dem gewöhnlichen Arduino. Der Seeeduino bietet zum Beispiel die Möglichkeit Pinleisten neben den Stackable Headern anzulöten. Dies hat den Vorteil das man Jumper Kabel mit Buchsen verwenden kann, was meiner Meinung nach den Aufbau einfacher und stabiler macht.

Steuerung von Hotend und Themperaturfühler
Zur Steuerung des Hotends habe ich Teile der Reprap Elektronik aus der zweiten Generatrion verwendet. Diese Elektronik scheint zwar auf den ersten Blick veraltet, erfüllt aber hervorragend ihren Zweck. Erste Tests waren sehr zufriedenstellend.
Für diesen Drucker verwende ich den PWM Driver 1.1 zur Ansteuerung des Hotends und den Temperature Sensor 1.1. Beide Schaltpläne dürften selbst dem ungeübten Elektronik-Bastler keine großen Probleme bereiten. Somit gestaltet sich der Nachbau auf Lochraster sehr einfach. Ich habe die PWM Driver Platine mit meiner iModela Fräse hergestellt. Den Temperature Sensor habe ich selbst auch auf Lochraster gelötet, da die Konfiguration der Fräse länger gedauert hätte als die Platine von Hand zu basteln. Das Temperatur Sensor Board könnte man sogar fliegend verkabeln.

PWM Driver 1.1 – erstellt durch Isolationsfräsen

Das PWM Driver Board soll verwendet werden um das Hotend, das Heatbed und einen Lüfter zu betreiben. Der PWM Driver hat drei Ausgänge an denen eine Spannung bis max. 12 Volt anliegen kann. Die Spannung wird durch PWM Ausgänge des Seeeduinos geregelt. Am unteren Rand des Bildes sind vier Pinne zu erkennen, wobei drei Pinne für das PWM Signal genutzt werden und am vierten Pin GND anliegt. Am unteren Rand in der Mitte befindet sich die Spannungsversorgung (12V). Der PWM Driver verfügt über drei Ausgänge die ich wie oben bereits beschrieben belegen möchte:

Ausgang 1: Hotend

Ausgang 2: Lüfter Hotend

Ausgang 3: Heatbed

Temperature Sensor 1.1 – auf Lochraster gelötet

Der Temperatur Sensor besitzt auf einer Seite einen Anschluss für den im Hotend verbauten Thermistor. Auf der anderen Seite drei Pinne mit je einer Belegung für einen Analogen Eingang am Seeeduino, GND und 5V Spannungsversorgung. Die genaue Belegung kann dem Schaltplan im RepRap Wiki entnommen werden.

Motortreiber
Hier habe ich lange Experimente durchgeführt und zahlreiche Platinen gefräst. Die erste Idee basierte auf einem L298 basierenden I2C Treiber, den ich bei meinen Recherchen im Netz gefunden habe. Nach längerem tüfteln habe ich es geschafft eine lauffähige Version von diesem Treiber nachzubauen. Leider wurde der Treiberbaustein sehr schnell extrem heiß und kam somit für mich nicht mehr in Frage. Mein zweiter Versuch stammte aus dem gleichen Blog. Der dort vorgestellte Motortreiber (Steppter Driver Version 4) verhält sich wie die gängigen Treiber und wird über 3 Pinne Enable/Step/Dir angesteuert. Auch hiervon habe ich eine lauffähige Version gebaut. Am Ende des folgenden Videos kann man den fertigen Treiber kurz im Betrieb sehen.

Dieser Motortreiber ist allerdings schwieriger herzustellen (selbst mit Fräse), deswegen habe ich um einen einfachen und unkomplizierten Nachbau zu ermöglichen, auf den beliebten Easydriver Schrittmotortreiber zurückgegirffen. Insgesamt werden vier EasyDriver benötigt. Der Treiber ist pro Stück bereits zu einem Preis von 7 – 10 € zu haben.

Bei meinen ersten Versuchen habe ich alle oben beschriebenen Komponenten verkabelt. Ein erster Test der Firmware und der Hostsoftware war sehr vielversprechend. Alle Achsen ließen sich ohne Probleme über die Hostsoftware Pronterface ansprechen. Extruder mit Hotend haben Material ausgegeben. Das Hotend wurde konstant auf Temperatur gehalten. Im allgemeinen funktioniert also alles wie geplant.

Leider ist mir bei den Versuchen auch einer der Motortreiber durch einen Kurzschluss abgeraucht (auf dem Bild oben der zweite von rechts). Scheinbar durch zu schlampige Verkabelung. Zur Zeit entwerfe ich ein Shield für den Seeeduino, auf welches die Motortreiber aufgesteckt werden können. Somit entfällt ein großer Teil der Verkabelung und das ganze wird übersichtlicher und hoffentlich auch „Kurzschlußsicher“.

Im nächsten Teil werde ich über die neue Verkabelung und über die verwendetet Firmware mit zugehöriger Konfiguration und Hostsoftware schreiben. Unter anderem werde ich dort auch beschreiben wie ich eine erste Kalibrierung der Motoren durchgeführt habe. Dann wird es auch wieder ein Video mit den ersten Testergebnissen geben.