roboforum.ru

Технический форум по робототехнике.


MEG. Постройка современного 3d принтера с нуля

Блоги посетителей.
Правила форума
В данном разделе каждый может иметь не более одной темы. Тема должна начинаться с логина (ника) робофорума.

MEG. Постройка современного 3d принтера с нуля

Сообщение MEG » 07 июн 2016, 02:34

    Итак, решил я собрать принтер который будет работать на максимальной для середины 2016 года технологической базе, оставаясь в рамках бюджетного коридора "Дешёвый" и используя максимально возможные для этого бюджета комплектующие. Купить готовый сразу не готов, переплачивать три цены за инженерные решения отвергнутые цивилизацией года три назад нет никакого желания. Принтер я рассматриваю как хобби, никаким образом "отбивать" его цену не планирую, занимаюсь этим для собственного удовольствия. В удовольствие входит и процесс сборки, отладки и апгрейда. Эпопея будет небыстрой, для себя заложил срок в три месяца до первоначального запуска и ещё пару месяцев на отладку качества. Т.е. планирую в начале августа 2016 года запуститься и к зиме достичь целевых показателей. Блог этот веду для собственного удовольствия и чтоб потом, по результатам мероприятия, почитать как здорово я заблуждался!

    Целевые показатели по ТТХ: Сносная печать на скоростях до 400мм/с включительно на простой геометрии (насколько позволит технология экструзии FDM), 200мм/с в качественном режиме. Точность позиционирования по ХУ 100мкм на полном шаге (подразумевающая 10мкм на микрошаге), по Z - 10мкм на полном шаге (микрошаг тут использовать нет смысла) минимальная толщина слоя, соответственно, определяется соплом и будет 100мкм. Понятно, что все эти вещи будут сильно зависеть от жёсткости конструкции. Нагрев стола до начала работы - 3 мин., рабочий размер печати - 200*300*300мм.
    Бюджет изначально планировался 20тр. Сразу стало очевидно что с такими запросами бюджет надо бы удвоить, но я буду стараться удержаться в рамках 30тр.


    В первом сообщении буду описывать хронологию проекта, и принятые решения, которые предметно буду обсуждать ниже.

Поехали!

Тут будет хронология.
10.05.16
Сформулировал для себя то, что я хочу получить от данной эпопеи. Законченно выглядящий девайс, имеющий лучшую из возможных скоростей печати на сегодня, и вписывающийся в жилой интерьер по виду/шуму/потреблению/безопасности.

15.05.16
К выбору конструкции подошёл основательно и без спешки. Ввиду этого подбор и закупку всякого долгоидущего принтерного ливера уже начал, а с корпусом пока нахожусь в тягостных раздумьях. Понятно, что это будет рабоче-крестьянский фанерный кубик, а вот какой из - к концу мая решу исходя из проводимых псевдонаучных изысканий.

18.05.16 Стартовал сезон закупок. дальше буду перечислять всё купленное и делить на 2 категории. жизненно важное отдельно. купленное "на всякий случай" отдельно. Пока понятно, что бюджет постройки который закладывал в 20тр. сам собой поднялся до 30тр. ну и чёрт с ним! Планирую закончить освоение бюджета до 10-15 июня 2016 года. Потом только докупка забытого и перезакупка спаленного.

22.05.16 По наводке, принял решение распаралелить электронику на два этапа. Первый - MEGA + RAMPS1.4MTHVE (MEG Tterrible Huge Voltage Edition), для того чтоб запуститься и на Марлине ко всем приставать с тупыми вопросами. И второй: DUO + RAMPS1.4MTHVE-D3,3ls (DUO 3,3v limited series!!), и на ней уже шпилить с любыми скоростями проверяя деревянный кубик на прочность.
Вставил всё в план закупок.

31.05.16 Закономерным результатом перфекционизма стало то, что бюджет уверенно завалил за 40 тр. но вроде виден свет в конце тоннеля. основное закуплено.

05.06.16 Детальные просчёты привели к мысли что заявленных ТТХ на фанере не добиться (недостаточная жёсткость), тем не менее коней на переправе менять не стал. Если не надоест, потом перекину весь ливер в конструктив на алюминиевом профиле.

21.06.16 Пока есть время вечерами в командировке, приступил к практическому изучению TMC2100. Пока неутешительные прогнозы. Работать без радиатора я его научил. Но пока только на запредельно низких скоростях прокатывает, типа 50мм/с. Никуда не годится. При этом весь жир с высокого напряжения питания гадский драйвер конвертирует в тепло на встроенном стабе +5в. И не видно как победить это. По звуку вопросов нет, молчит как партизан!


Тут будут перечислены все закупки и озвучен бюджет.



Тут буду кратенько описывать почему приняты те или иные конструктивные решения.

1. Кинематика
    Смотреть на 3D-принтеры я начал давно. И моделей работы пересмотрел множество. Были те, на которые без слёз не взглянешь, были и те, работу которых представлял с трудом, но оно шевелилось. Сразу требованиями для себя поставил механическую надёжность, не хотелось чтоб эта хлабуда рухнула не выдержав собственного веса (а такие конструкции на каких-то "спицах" я видел). Из этих пожеланий сразу отшли в мир иной разнообразные порталы в ад, гоняющие по недетской станине. Так-же эстетически хотелось закрытый корпус, а не сгусток проводов висящий на рогах направляющих оси Z.

    Поэтому пересмотрев все эти ваши монументальные Прюши, скелетообразные RepRapы из говна и палок и прочие поделия опечалился ходом научной мысли. Всё было не то, всё навевало грусть инженерными подходами и внешним видом. Видя как поделие на шестых валах пытается дёргать столом и гнётся на ходу чуть не пополам пришёл ко мнению что стол должен обязательно стоять. Чтоб модель на нём не шаталась - стол должен стоять как влитой. Таких моделей кинематики не много, почему-то изобретатели так и норовят сделать что попроще - подрыгать столом. Опасливо посмотрел и закрыл тему Дельты. Инопланетное чудовище, не хотелось с ним бороться, к тому же с детства я живу в прямоугольных координатах и старческий мозг явно треснет от осмысления такой кинематики.

    После всего вышеперечисленного наткнулся на CoreXY и H-BOT. Так как конструктив Core не популярен у производителей корпусных китов остановился на H-BOT. Корпус решил покупать любой нормально сделанный, резать самому фанеру или искать ей замену сразу было лень. А готовые КИТЫ в наличии только под H-BOT. На этом и успокоился.

2. Шаговые двигатели
    Чисто волюнтариски изначально принял решение искать двигатели 0,9°/шаг. Хотелось поиметь в любом случае максимально достижимую точность за приемлемые деньги. Такие двигатели нашёл в последний момент занедорого, когда уже плюнул даже искать. Сразу был готов к тому, что теоретически 0,9 движок будет в два раза медленнее обычного. Как показали дальнейшие расчёты скорости хватит с запасом, при умелом выборе напряжения двигатель должен с запасом отрабатывать скорости вплоть до 400мм/с. И на практике принтер упрётся вовсе не в движки.

    Второе пожелание к движку было - высокоомный. Хотелось как можно сильнее уменьшить потребляемый ток и играть напряжением, чтоб проблема охлаждения в моём случае даже не фигурировала на повестке. Для себя после расчётов поставил планку - 4-5 ом на обмотку. Это позволяет сократить ток движка ниже 1А и повсеместно упрощает и уменьшает радиаторы и прочие вентиляторы. Тут недотянул, движок нашёл на 2,9 ом, и выбора не было. Как показали дальнейшие расчёты, и хорошо что не нашёл 5 ом, такому надо было бы городить питание 48в и выше, чего не потянула бы остальная электрическая часть принтера, и геморрой бы вырос по экспоненте.

3. Шум
    Так как одной из целей было вписать агрегат в жилое пространство, сразу ставил задачу сделать его по возможности бесшумным. На дворе 21 век и ничего не мешает это осуществить. Стоить будет не так дорого, чтоб экономить на своём комфорте. Основной шум в данном устройстве как ни странно будет происходить от резонанса фанеры в такт шаговым двигателям. Так как избавиться от фанеры не получится, сразу начал искать способ уменьшения шума от двигателей.

  • Первое, везде где надо буду ставить прокладки. Вещь копеечная, а радикально поможет с шумом.
  • Второе, покурив достаточное количество форумов и даташитов определился, что меня полностью устраивают тихие драйверы ТМС2100 даже не смотря на свои ограничения. Ограничения продиктованы дерьмовыми выходными каскадами в них, с большим сопротивлением канала, что влечёт перегрев на умеренных токах. Но ввиду того, что я собираюсь строить высоковольтное чудовище (см. высокоомные моторы) мне в целом плевать на максимальный ток драйверов. Рассчитываю выставить его 0,5-0,6А и гонять на любых скоростях, лишь бы фанера не треснула от ускорений.
  • В третьих, малый ток на всей электронике позволяет повсеместно обойтись пассивным охлаждением, предполагаю поставить один, максимум два тихоходных карлсона на всё устройство (исключая hotend, с ним своя песня и свои способы боротьбы с шумом). Для этой цели всё что может греться или вынесу в охлаждаемое пространство или перепаяю, чтоб повернуть к потоку воздуха головой.
  • Ну и в четвёртых, подумываю пропитать фанеру каким-нибудь нажористым химикалием, чтоб резко понизить её желание резонировать, возможно покрою чем-то сверху, может быть навешу окна-двери, чтоб усложнить гуляние звуковых волн в добавок к другим плюсам такого решения.
    В связи с этим планирую закупить много чего, и тем самым отяготить бюджет в необязательной его части.

4. Напряжение питания агрегата
  • Первое. Не смотря на всеобщую уверенность что момент удержания, а как следствие и рабочий момент мотора зависит от тока, и "шаговик управляется током", такой подход является заблуждением. Шаговик управляется "током и индуктивностью обмотки", вот такие дела. Естественно, когда я выбирал движок, для меня важным было не только уменьшение протекающих в системе токов, но и рабочий момент на нормальном для NEMA17 (раз уж в фаворе такой типаж движков) уровне. Взяв за основу рабочий момент в ~400мН*м. Кстати, судя по моим расчётам, для осей XY на обычных рабочих скоростях и ускорениях вполне достаточно или коротких NEMA17 (20-34мм) или вообще NEMA13, позволяющих окультурить конструкцию и снизить массу (вес всех движков запросто забегает за полтора кило, а некоторые расположенные в верхней части успешно расшатывают конструкцию своим весом и рывками). Но, повсеместное увлечение блоками питания в 12 вольт увы, ставит крест на миниатюрных движках, потому как они почти сразу после разгона теряют весь момент и не в состоянии двигать головку без пропуска шагов, но об этом позже. Итак, отметив что при повышении индуктивности можно пожертвовать током, и имея в виду что косвенно индуктивность мотора можно оценить через сопротивление обмотки (при одинаковом форм-факторе движка) Поискал и нашёл движок с умеренным током в 1,5А и индуктивностью/сопротивлением в два раза выше стандартных дешёвых 4401. В моменте не потерял, приобрёл возможность снизить ток до уровня менее 1А при отличных динамических параметрах движка.
  • Второе. Зачем же так неистово хотелось снизить ток. Опять же, развею заблуждение что рассеиваемая на тепло мощность конструкции драйвер+двигатель рассчитывается по закону ома как подводимое напряжение*ток и никуда не деться от этого тепла которое рассеется и на драйвере и на моторе при любых ухищрениях. Это не так. ШИМ драйвер представляет из себя некую схему на выходе которой стоят MOSFET, и работая в ключевом режиме регулируют средний ток через катушку в соответствии с заданным. В случае когда питающее напряжение в разы и десятки раз превышает паспортное для режима удержания, как нетрудно догадаться скважность ШИМ сигнала драйвера на двигатель довольно велика и большую часть времени MOSFETы находятся в закрытом состоянии лишь иногда взбадривая движок подачей на катушку запредельного напряжения, чтоб приободрить начавший было угасать в ней ток. Что-же происходит с рассеиваемой на драйвере мощностью, приводящей к перегреву и прочему? А она соответственно зависит строго от сопротивления канала этих MOSFET в открытом режиме, пресловутого Ron. В микросхеме драйверов место под MOSFET-ы ограничено, и, если изучить технологию их производства и структуру, станет понятно, что на ограниченном месте можно разместить только откровенно говённые MOSFET-ы. И так и происходит. Например самые простейшие микросхемы драйверов А4988 (82,83 и прочие из семейства) и DRV8825(24,23 и т.д.) могут выделить много места под эти выходные ключи и поэтому ключи там получше (Ron=0,2-0,3ом). А вот как драйвер выполнен на передовом уровне, как TMC2100, так места под ключи остаётся мало, ключи от этого выходят откровенно дерьмовые (Ron=0,5ом) И получается что самый лучший из трёх рассматриваемых драйверов имеет самый худший из них выходной каскад, который, надо признать, не тянет те токи в 2-3А которым его принято нагружать в данных поделках. Ну не с может он рассеять в открытом состоянии 1-1,5Вт ни просто так ни с игрушечным радиатором ни с системой жидкостного охлаждения, просто даже на корпус с трудом может передать столько и перегревается. И зачем драйвер который по чесноку должен рулить токами менее 1А, а лучше и ещё поменьше - насилуют и потом кровавыми соплями размазывают по форумам стоны о том какое говно этот драйвер я честно сказать не понимаю. Ну есть же даташит, есть же голова, легко сложить одно во второе и понять - ребята, данный драйвер относится к премиум сегменту данных устройств и требует соответствующего отношения, т.е. детальной проработки всей схемы, а не тяп ляп и быстро из китайских дерьмовых блоков питания слепили Франкенштейна который, вот удивительно, перегревается, пропускает шаги и вообще выставляет дураками горе деятелей. Но к теме. Я не зря расписал работу ШИМ чтоб стало понятно что рассеивает мощность на ключе она строго (не строго, но опустим пока диодную схему сброса тока катушки) в открытом состоянии ключа. А в закрытом не рассеивает. Что происходит когда такую схему питают откровенно позорными 12 вольт? А скважность ею мала, т.е. ключ (а точнее два на обмотку, или четыре на каждый драйвер) всё чаще находится в открытом состоянии. И греется. И на скоростях подачи под 40-50мм/с, как я покажу дальше, ввиду закона ома для реактивных цепей с индуктивностями схема ШИМ вырождается на 12 вольтах в схему "тока долить как заказано не могу, всегда открыт, а не помогает". Именно где-то здесь начинаются пропуски шагов, перегрев и уход в шатдаун драйверов и чудесные сдвиги на пару мм в печатаемых моделях, когда мотор тупо не может остановиться разогнавшись в холодном состоянии драйвера а приехав к концу прямой с драйвером у которого сорвало паром крышку.
    Итак выводы: выбранный TMC2100 судя по даташиту на три головы круче остальных дешёвых альтернатив. По всем схемотехническим параметрам он лучший. НО, он не в состоянии работать нормально в принтерах на 12 вольтах и принятых за стандарт ещё при царе Горохе низкоомных высокотоковых движках по типу 4401. Его не удастся так использовать и всё равно все попробовавшие рано или поздно вернут дерьмо-драйверы на место, с ними не пропускает шагов, ну а шум? не баре, перетопчемся. Но не в моём случае. Поняв что данный драйвер не получится скрестить с большим током, я выбрал малый ток и отсутствие шума.
  • Третье. Поняв что мне не по пути с 12 вольт стал обдумывать а сколько же можно и нужно? Сразу ограничение, не хотелось по горячей движущейся системе разводить киловольты, поэтому ограничился якобы безвредными 42 вольтами по госту для жилых помещений. Можно было бы и 48 вольт для стандартности, но большая часть электролитов, которые будут использованы в конструкции имеют номиналы в 16-35-50-60 вольт. И все они не подходят для 48 питающих вольт. С электролитами правило подбора стандартное, определись с максимальным напряжением в схеме и возьми двойной запас. Сразу скажу, мне это не удалось, я буду колхозить пытаясь обмануть это правило, потому как лень было искать 60 вольтовые и накупил 50 вольтовых. Т.е. 30-35 вольт уже будет пределом для конструкции. Следующим пунктом было понять а чем привыкли питаться все комплектующие. Столы делают максимум на 24 вольта, РАМПс чаще всего содержит электролиты на 35 вольт, вентиляторы доступны на 24 вольта, нагреватели хотэнда тоже на 24. По хорошему можно было выбрать 24 вольта и успокоиться, но мы не ищем лёгких путей. Например стол хоть и датский и красивый, а имеет всего 120 ватт на 24 вольтах, что увы не позволяет добиться ТТХ, а именно разогрева до рабочих температур за 3 минуты. А вот если на 24 вольтовый стол подать 36, то он резко взбодрится и выдаст 270 ватт. Что уже солидно и преемлимо. Нагреватель хотэнда питается через ШИМ и по идее всё равно будет держать сколько задали, гореть там ничего не должно, а став на 36 вольтах уже не 40 ватным а 90 ватным будет только ровнее держать заданное. Вся засада конечно будет с РАМПсом. чтоб питать его на 36 вольт увы, в него придётся лезть паяльником. Кстати, не смотря на уверения что он рассчитан на 24 вольта, я видел фото китайских где впаяны электролиты на 16 вольт. остерегайтесь! такое и на 12 вольтах сгорит однажды. Итак, на рампсе придётся заменить все кондёры с 35 вольтовых на хотя-бы 50 вольтовые, а таких там я насчитал в конструкции аж 6 штук. Так-же придётся избавиться от прикольных жёлтых квадратиков на входе питания и заменить их крестьянскими плавкими предохранителями. Ну и до кучи я решил сменить выходные три MOSFET на Рампсе. стоят они гроши, а что там впаяли китайцы и зачем оно у всех греется мне не понятно, а любые нормальные ни греться не будут, ни мощность на себя переводить. Кроме того, заказал пять преобразователей напряжения на случай если не удастся найти нормальных 24 вольтовых кулера для всех потребностей. и буду питать их родными вольтами (кстати опять, китайцы любят вкрячить в них 35 вольтовые электролиты и написать что они работают до 40 вольт, остерегайтесь!)
    Отдельно хочется заметить, что драйвера TMC2100 и DRV8825 по паспорту рассчитаны до 45 вольт, а вот A4988 и его родичи - только на 35. Т.е. выбирая напряжение выше 30 вольт создатель должен поставить жирный КРЭСТ на аморально устаревшем A4988 и всем советую сделать так-же. А вот не напаяли ли трудолюбивые китайцы на драйвер какого-нибудь шлака в обвязке драйвера на стике - узнаю по синему пламени в момент включения!!
  • Четвёртое. Поглядев на стандартные блоки питания, не смог найти 30 вольтового, от 24 вольтового отказался по причинам описанным выше, от 27 вольтового отказался потому что он не давал запаса по мощности стола, которого я бы хотел добиться, ну и в результате взял блок выходное напряжение которого регулируется от 32,4 до 39,6. Вполне нормальный зазор под нужды принтера. Единственное, по собственной тупости взял его на 350ватт, и уже понимаю что когда у тебя стол жрёт 270, всем другим может и не хватить, так что боюсь придётся его пользовать на 32,4 и получать на столе всего 218,7 ватт. Но и так, думаю, неплохо выйдет. Ну или купим помощнее
  • И пятое. всё что описано выше позволило иметь блок с выходными 10А всего. на стол будет идти 6-7А, на всё остальное 2-3А, на каждый движок - менее ампера. Нетяжело заметить, что даже соединив всё соплями и лапшой можно не беспокоиться за провода, греться они не будут. И терять на них по 2-3 вольта, как это принято при питании в 12 вольт и под 30А на круг - не придётся.

Сборка

Наладка

Фото агрегата и образцов печати
Последний раз редактировалось MEG 25 июн 2016, 03:20, всего редактировалось 2 раз(а).
MEG
 
Сообщения: 331
Зарегистрирован: 02 июн 2016, 18:20

Re: постройка современного 3d принтера с нуля

Сообщение Myp » 07 июн 2016, 11:17

400 мм/с... надо будет не забыть к столу шурупами привернуть, ато убежит.

какие направляющие будут использоваться?
<telepathmode>На вопросы отвечает Бригадир Телепатов!</telepathmode>
Всё уже придумано до нас!
Аватара пользователя
Myp
скрытый хозяин вселенной :)
 
Сообщения: 17470
Зарегистрирован: 18 сен 2006, 12:26
Откуда: Тверь по прозвищу Дверь
прог. языки: псевдокод =) сила в алгоритме!
ФИО: глубокоуважаемый Фёдор Анатольевич

Re: постройка современного 3d принтера с нуля

Сообщение MEG » 07 июн 2016, 11:41

MGNR9R-HM + MGN9HZ0HM, плюс китайские валы на Z
Последний раз редактировалось MEG 07 июн 2016, 13:17, всего редактировалось 1 раз.
MEG
 
Сообщения: 331
Зарегистрирован: 02 июн 2016, 18:20

Re: постройка современного 3d принтера с нуля

Сообщение setar » 07 июн 2016, 12:13

:) сначала хотел рекомендовать провести оценочный расчёт механической прочности требуемой для удержания активной массы (0.5 кг ?) разогнанной до 400мм/с, но потом осознал что это планка к которой хочется дотянуться (может быть, когда нибудь).

Первое, везде где надо буду ставить прокладки.

тут нужно вдумчиво - установка прокладок уменьшает шум но увеличивает "звон" (переходные волны на поверхности после резкой смены направления укладки)
решение искать двигатели 0,9°/шаг
на обычных движках получается свыше 50 шагов на 1 мм что дает разрешение 2 сотки. Вы получите на тех же параметрах сотку, что по сути то же самое учитывая ошибки укладки порядка +/- 0.2 мм (это так в среднем по технологии FDM, причем на малых скоростях ~30мм/с).
Хотелось как можно сильнее уменьшить потребляемый ток и играть напряжением, чтоб проблема охлаждения в моём случае даже не фигурировала на повестке.
Возможно я скажу что то новое для Вас, но тепловыделение это функция мощности, которая является произведением тока и напряжения. В каких пропорциях вы возьмете ток и напряжение - не важно, получили мощность, значит будте добры рассеять выделяемое тепло. Будет это 100В 1А или 1В 100А мощность будет одинаковая 100Вт.
Пассивно охлаждение возможно только при пониженной мощности, что кардинально расходится с вашими ТТХ

Добавлено спустя 5 минут 1 секунду:
пропитать фанеру каким-нибудь нажористым химикалием, чтоб резко понизить её желание резонировать

а это вам в раздел физики изучающей колебания.
даже не знаю как на пальцах объяснить, в общем совсем резонанс убрать не возможно, его можно подвинуть в сторону высоких частот (увеличивая жесткость/упругость) или низких частот (увеличивая вязкость/объём). И то что вы предлагаете заставит принтер "петь" более звонко
Аватара пользователя
setar
Site Admin
 
Сообщения: 10183
Зарегистрирован: 04 окт 2004, 12:58
Откуда: St.Petersburg
Skype: taranenko.sergey
ФИО: Сергей Тараненко

Re: постройка современного 3d принтера с нуля

Сообщение MEG » 07 июн 2016, 12:42

setar писал(а):сначала хотел рекомендовать провести оценочный расчёт механической прочности требуемой для удержания активной массы (0.5 кг ?) разогнанной до 400мм/с, но потом осознал что это планка к которой хочется дотянуться (может быть, когда нибудь).

ну с одной стороны считать лень. с другой стороны я вот уже посчитал момент инерции хотэнда с движками XY (ок. 300) и резонансную скорость печати (10-30мм/с)
так что был бы букварь толковый - и это бы посчитал со скуки!

тут нужно вдумчиво - установка прокладок уменьшает шум но увеличивает "звон" (переходные волны на поверхности после резкой смены направления укладки)

ну прикручивать шаговики к фанере напрямую - геноцид ушей! я уже запасся отличными датскими пробковыми прокладками на NEMA17, стоят 2 бакса за 5 штук. Ну какой смысл на таком экономить?

на обычных движках получается свыше 50 шагов на 1 мм что дает разрешение 2 сотки. Вы получите на тех же параметрах сотку, что по сути то же самое учитывая ошибки укладки порядка +/- 0.2 мм (это так в среднем по технологии FDM, причем на малых скоростях ~30мм/с).


я математику люблю. у меня будет ровно 100мкм шаг по XY и 10мкм по Z. вы считаете наверно винтовые конструкции, а вот те, которые с ремнём, там тяжелее с разрешением по XY. Там ремень + ролик на 20 зубов итого на круг один оборот - 40мм ремня. На обычных движках это 5 шагов на мм. В том числе и по этой причине сразу искал движки на 400 шагов. А вот разгон у HBOT в разы ловчее чем на шпилечных конструкциях. и 200 для него не предел, а вот винтовые таких скоростей точно лишены.

Возможно я скажу что то новое для Вас, но тепловыделение это функция мощности, которая является произведением тока и напряжения. В каких пропорциях вы возьмете ток и напряжение - не важно, получили мощность, значит будте добры рассеять выделяемое тепло. Будет это 100В 1А или 1В 100А мощность будет одинаковая 100Вт.
Пассивно охлаждение возможно только при пониженной мощности, что кардинально расходится с вашими ТТХ

я тоже боюсь открыть для вас новое, но всё же отмечу. Большая часть тепловыделения в данной конструкции будет на разнообразных мосфетах, остальной электронике плевать, она не силовая и чем её питают ей не так и важно. Что эже касается ключей, то их рассеяние определяется исключительно сопротивлением в открытом состоянии и протекающим через него током. Так вот, работат ли ключ в ШИМ на 10 вольтах и 1А или на 100вольтах и 1А, мощность рассеяния на нём будет исключительно одинаковая, а именно 1А2*Ron. И снизив ток через ключ (драйвер) вы смело снизите рассеивание тепла на нём. Чем я и занят. Кроме того, так как вся силовая часть тут работает в режиме ШИМ, то чем меньше скважность - тем меньше нагревается ключ. Потому как нагревается он строго в открытом режиме. Отсюда можно смело предположить что подняв напряжение - лишим ключ возможности перегреваться за наш счёт.
В общем я могу ещё с пяток обоснований привести, но и этого думаю хватит. И да, я думал что это очевидно, теперь буду писать более развёрнуто чтоб не начинать флейм.

а это вам в раздел физики изучающей колебания.
даже не знаю как на пальцах объяснить, в общем совсем резонанс убрать не возможно, его можно подвинуть в сторону высоких частот (увеличивая жесткость/упругость) или низких частот (увеличивая вязкость/объём). И то что вы предлагаете заставит принтер "петь" более звонко

спасибо, но я уже всё обдумал и посчитал. Петь оно не сможет, его резонанс я смещу ниже, а другие принятые меры исключат резонирование. Не на 100%, но думаю мне хватит за глаза.
MEG
 
Сообщения: 331
Зарегистрирован: 02 июн 2016, 18:20

Re: постройка современного 3d принтера с нуля

Сообщение Myp » 07 июн 2016, 13:01

MEG писал(а):ну прикручивать шаговики к фанере напрямую - геноцид ушей! я уже запасся отличными датскими пробковыми прокладками на NEMA17, стоят 2 бакса за 5 штук. Ну какой смысл на таком экономить?

а это не для экономии, прокладки это ухудшение качества.
мотор с прокладками будет иметь определённый люфт относительно корпуса, этот люфт напрямую отразится на детали.

Добавлено спустя 4 минуты:
MEG писал(а): На обычных движках это 5 шагов на мм.
а потому что не надо использовать полношаговый режим.

а ещё я не увидел мыслей про экструдер/хотэнд
такая скорость это уже проблема для выдавливания пластика
<telepathmode>На вопросы отвечает Бригадир Телепатов!</telepathmode>
Всё уже придумано до нас!
Аватара пользователя
Myp
скрытый хозяин вселенной :)
 
Сообщения: 17470
Зарегистрирован: 18 сен 2006, 12:26
Откуда: Тверь по прозвищу Дверь
прог. языки: псевдокод =) сила в алгоритме!
ФИО: глубокоуважаемый Фёдор Анатольевич

Re: постройка современного 3d принтера с нуля

Сообщение MEG » 07 июн 2016, 13:10

чтоб от обсуждения азов перейти сразу к важному я тут отмечу некие постулаты которые я не готов в очередной раз доказывать. Было бы здорово если бы сразу обсуждение перешло на более высокий уровень.
1. Не готов слушать доказывания что 12в в принтере лучше 24 или 36 или 48. С законом Ома для активных и индуктивных цепей я дружу крепко и даже можно сказать преподавал там где многие прогуливали лекции (хотя это в школе изучают). Отдельно запилю пост про выбор напряжения для конструкции с обоснованием и расчётами.
2. Зависимость нагрева и перегрева от протекающих токов. Не уверен что меня удастся убедить, что работающий драйвер на 2А будет так-же греться как и тот где гуляет 0,5А, при этом мощность движка зависит не только от тока, и это тоже общедоступная информация.
3. Полезность драйверов работающих на 1/16 шага супротив работающего на 1/256 шага.
4. Обсуждать ценность китайских рельс и подшипников супротив нормальных из известного металла с каретками нормальных допусков и заводским преднатягом.
5. Перспективность китайских винтов VS любая ШВП.
6. Достаточность мощности 8бит контроллеров в сравнении с 32бит.

Поэтому был бы благодарен, если бы меня не пытались переубедить. Заранее спасибо.

Встречно, у меня ровно нулевой практический опыт в 3d печати. И по практической части советы буду с благодарностью выслушивать и всё хорошее впитывать.

Добавлено спустя 5 минут 2 секунды:
а это не для экономии, прокладки это ухудшение качества.
мотор с прокладками будет иметь определённый люфт относительно корпуса, этот люфт напрямую отразится на детали.

это не так. люфта там не будет, я же не метровые прокладки туда повешу, а переход среды устрою, чтоб звуковым волнам было не сладко. И да, с ускорениями надо будет быть осторожнее, а вот с равномерной скоростью прокладки сильно помогут по звуку.

а потому что не надо использовать полношаговый режим.
любой шаг имеет ограничения. Точность менее 10% от полного шага не достижима даже в теории, что уж говорить о практике. Вот я и постарался по возможности сократить размер шага. И да, естественно конструкция по факту будет ездить на 1/256. точности ниже 10 микрон ей всё равно не добиться даже в монолитном стальном корпусе.

про хотэнд я выше сделал специальную оговорку. против физики процесса не попрёшь. сколько даст пластика сопло, такова и будет максимальная скорость.
Последний раз редактировалось MEG 07 июн 2016, 14:36, всего редактировалось 1 раз.
MEG
 
Сообщения: 331
Зарегистрирован: 02 июн 2016, 18:20

Re: постройка современного 3d принтера с нуля

Сообщение setar » 07 июн 2016, 13:28

про прокладки - перечитайте исходный посыл, дело не в экономии а в увеличении звона (плата за уменьшение громкости)
в этом сообщении последняя картинка
чем выше скорость (там повышение скорости с высотой печати) тем более явно видны поперечные полосы - 90-100мм/с, это называется "звон"

Добавлено спустя 10 минут 16 секунд:
а вообще... переубеждать убежденного - неблагодарное занятие.
буду наблюдать :) (хотел сказать "запасаюсь попкорном", но это будет обидно, а обижать совсем не хочется).
Политика общения получается не конструктивной, ибо коллеги от всей души и опыта стараются предостеречь от ошибок, а в ответ "я лучше знаю".
Ну тогда я пока затихаю до конкретных вопросов.
Аватара пользователя
setar
Site Admin
 
Сообщения: 10183
Зарегистрирован: 04 окт 2004, 12:58
Откуда: St.Petersburg
Skype: taranenko.sergey
ФИО: Сергей Тараненко

Re: постройка современного 3d принтера с нуля

Сообщение MEG » 07 июн 2016, 14:33

setar писал(а):про прокладки - перечитайте исходный посыл, дело не в экономии а в увеличении звона (плата за уменьшение громкости)
в этом сообщении последняя картинка
чем выше скорость (там повышение скорости с высотой печати) тем более явно видны поперечные полосы - 90-100мм/с, это называется "звон"

ах вот вы о чём. ну так я про шум писал исключительно про звуковой пока. по поводу же фото. Именно после просмотра результатов и обдумывания почему оно так я отказался от любых затей где стол ездит хоть куда-то кроме как вверх. По идее и этого надо избегать, но реш ил что по Z не так критично. Естественно стол с мягкой деталюь летающий туда-сюда не способствует точности. Мне вообще непонятно зачем такие конструкции делают, при невозможности закрепить печатаемую деталь.

а вообще... переубеждать убежденного - неблагодарное занятие

заметьте, про ток и напряжение вы мне больше не пишете :D

так-то меня ещё пытались убедить что и рельсы надо брать китайские и зубочистками их протачивать, и подшипники соплями и солярой смазывать. В общем я осторожно отношусь к попыткам меня убедить. Перед тем как убедиться - проверяю не любители ли альтернативной физики меня поучают. Так что прошу простить за излишнюю резкость.

хотел сказать "запасаюсь попкорном", но это будет обидно, а обижать совсем не хочется

да нормально, я сам попкорном запасся первый! и пошутить атомно люблю больше всех. Так что чего уж обижаться, если в чужой монастырь припёрся со своими гуслями. Заранее готов, что будут меня шпынять. Но как-то начали с закона Ома, что оскорбило моё чувство прекрасного!
MEG
 
Сообщения: 331
Зарегистрирован: 02 июн 2016, 18:20

Re: постройка современного 3d принтера с нуля

Сообщение Myp » 07 июн 2016, 15:25

MEG писал(а):
а потому что не надо использовать полношаговый режим.
любой шаг имеет ограничения. Точность менее 10% от полного шага не достижима даже в теории, что уж говорить о практике.
микрошаг ощутимо влияет на шум принтера =)
конечно 1/256 прироста точности не даст, зато звук будет намного приятней.
на мой взгляд разумней делать поменьше микрошаг чем ставить прокладки
<telepathmode>На вопросы отвечает Бригадир Телепатов!</telepathmode>
Всё уже придумано до нас!
Аватара пользователя
Myp
скрытый хозяин вселенной :)
 
Сообщения: 17470
Зарегистрирован: 18 сен 2006, 12:26
Откуда: Тверь по прозвищу Дверь
прог. языки: псевдокод =) сила в алгоритме!
ФИО: глубокоуважаемый Фёдор Анатольевич

Re: постройка современного 3d принтера с нуля

Сообщение setar » 07 июн 2016, 15:41

MEG писал(а):я отказался от любых затей где стол ездит хоть куда-то кроме как вверх

это не от стола, это по обеим координатам XY
Так активная масса ведет себя при смене направления - впадает в затухающий колебательный режим.
в Hbot будет абсолютно так же, только активной массой будет каретка, экструдер и направляющая X.
Чем жестче конструктив (рама и ремни), тем при более высокой скорости будет начинаться деффект "звон"


заметьте, про ток и напряжение вы мне больше не пишете :D

спорить лень. Шаговый двигатель кушает и управляется током. Больше напряжение = Меньше ток = меньше момент = срывы шагов.

Код: Выделить всёРазвернуть
Коэффициент полезного действия η – это соотношение механической мощности к электрической. 
Максимальный КПД ηmax достигается при относительно высокой скорости вращения.
Его значение зависит от соотношения статического момента и момент трения и таким образом является функцией напряжения питания:
ηmax = (1 - SRQ(I0 - Id))2

Максимальный постоянный момент зависит от рассеиваемой мощности (I2R), его максимальное значение определяется выражением:
Mmax = k × SQR (Pdiss / Rmax) = k × Imax = k × SQR ((Tmax - Tamb) / (Rmax × Rth))

Где Tmax - максимально допустимая температура якоря,
Tamb - температура окружающей среды,
Rmax - сопротивление ротора при температуре Tmax и
Rth - полное термосопротивление (ротор - корпус - окружающая среда).

При данном моменте М, увеличение или уменьшение питающего напряжения будет увеличивать или уменьшать скорость.
Функция скорость-момент изменяется пропорционально питающему напряжению U.

вы же не скоростью управлять собираетесь, так?
Аватара пользователя
setar
Site Admin
 
Сообщения: 10183
Зарегистрирован: 04 окт 2004, 12:58
Откуда: St.Petersburg
Skype: taranenko.sergey
ФИО: Сергей Тараненко

Re: постройка современного 3d принтера с нуля

Сообщение MEG » 07 июн 2016, 18:56

это не от стола, это по обеим координатам XY
Так активная масса ведет себя при смене направления - впадает в затухающий колебательный режим.
в Hbot будет абсолютно так же, только активной массой будет каретка, экструдер и направляющая X.
Чем жестче конструктив (рама и ремни), тем при более высокой скорости будет начинаться деффект "звон"


это не так. спорить тоже лень, считайте как считаете нужным. Я считаю что дёргающийся стол пережиток тёмных веков. Ваше право считать как угодно. Практика покажет.

спорить лень. Шаговый двигатель кушает и управляется током. Больше напряжение = Меньше ток = меньше момент = срывы шагов.

а мне тоже лень. Пусть будет по вашему, это не помешает мне на вдвое меньшем чем у вас токе возить каретку с вдвое большей чем у вас скоростью. В общем чтоб не спорить, дождёмся практики. После чего я, возможно, отпишу как же так получается, что ток смешной, а срыва шагов нет на вон какой скорости. А может и не напишу, ведь бессмысленно пытаться переубедить уверенного в своей правоте человека :D
MEG
 
Сообщения: 331
Зарегистрирован: 02 июн 2016, 18:20

Re: постройка современного 3d принтера с нуля

Сообщение Myp » 07 июн 2016, 19:22

MEG писал(а):Пусть будет по вашему, это не помешает мне на вдвое меньшем чем у вас токе возить каретку с вдвое большей чем у вас скоростью.

потерялось слово "пиковой" перед словом "скоростью"
при вдвое меньшем токе придётся сделать медленное ускорение, чтобы каретка смогла разогнаться не потеряв шаги.
нельзя на вдвое меньшем токе стартануть так же резко.
<telepathmode>На вопросы отвечает Бригадир Телепатов!</telepathmode>
Всё уже придумано до нас!
Аватара пользователя
Myp
скрытый хозяин вселенной :)
 
Сообщения: 17470
Зарегистрирован: 18 сен 2006, 12:26
Откуда: Тверь по прозвищу Дверь
прог. языки: псевдокод =) сила в алгоритме!
ФИО: глубокоуважаемый Фёдор Анатольевич

Re: постройка современного 3d принтера с нуля

Сообщение MEG » 07 июн 2016, 19:23

Myp писал(а):
MEG писал(а):
а потому что не надо использовать полношаговый режим.
любой шаг имеет ограничения. Точность менее 10% от полного шага не достижима даже в теории, что уж говорить о практике.
микрошаг ощутимо влияет на шум принтера =)
конечно 1/256 прироста точности не даст, зато звук будет намного приятней.
на мой взгляд разумней делать поменьше микрошаг чем ставить прокладки

господа, поверьте, я не вчера слез с дерева, и почти уверен, что размер съеденной мной собаки и переработанной в умные мысли литературы по шаговым двигателям, в том числе и академической, в том числе и не на русском, в разы превышает всё, что читали остальные. Давайте при критике или комментариях все будем исходить из уважения собеседника и его багажа знаний. Где я чего не знаю, там я сам спрошу.
В частности тут. шаг 0,9 взят ещё и потому, что это будет бесплатный полушаг к обычному. 256 взято потому что на больших прогонах это даст полностью бесшумное движение. прокладки взяты не из резины и соплей, а из пробкового дерева 1мм, и затянуты будут с соответствующим моментом, никакого "люфта" как меня тут пугают не планируется, планируется переход сред разной вязкости, позволяющий снизить передачу колебаний на фанеру. И да, я наверно единственный кто прочитал полностью весь даташит на 2100 драйвер. а заодно и на A4988 и на DRV8825. Хотите меня поучить микрошагам, ок, готов слушать, но только на соответствующем уровне, например давайте обсудим таблицу преобразований микрошага, режим автосмены размера микрошага при разгоне, особенности автоматического уменьшения удерживающего тока при остановке движка и прочие подробности работы драйверов шаговых двигателей.

Чтоб как-то перейти к конструктиву и практике, вот пример, почему у вас пропуски шагов, перегрев и прочие неприятности: дано мотор 17HS4401, обычный для наших дел. трапеция с шагом на оборот 2мм, напряжение 12В, вопрос: сколько двигатель на скорости перемещения каретки 100мм/с будет потреблять тока, если на драйвере выставлено заранее 1,5А. И хватит ли этого для перемещения без пропуска шагов каретки весом 0,9кг.

Готов прислушиваться к любому, кто даст точный ответ!!

Добавлено спустя 1 минуту 21 секунду:
Myp писал(а):
MEG писал(а):Пусть будет по вашему, это не помешает мне на вдвое меньшем чем у вас токе возить каретку с вдвое большей чем у вас скоростью.

потерялось слово "пиковой" перед словом "скоростью"
при вдвое меньшем токе придётся сделать медленное ускорение, чтобы каретка смогла разогнаться не потеряв шаги.
нельзя на вдвое меньшем токе стартануть так же резко.


это не так. ускорения будут одинаковые. даже у меня будет больше. а ток - меньше в два раза.скорость движения будет тоже больше. пропуска шагов не будет.

ну и сразу второй пример, чтоб закончить обсуждение моей малограмотности. Есть движок, в нём катушка из трёх витков, ток 1А. И есть второй движок, в нём катушка из тридцати витков. ток 1А. ток вроде равный, а вот движки чем-то неуловимо отличаются, а именно моментом. В разы!!! Ну или я вру и движки будут иметь одинаковые параметры, судя по вашим откликам!
MEG
 
Сообщения: 331
Зарегистрирован: 02 июн 2016, 18:20

Re: постройка современного 3d принтера с нуля

Сообщение setar » 07 июн 2016, 23:46

вот пример, почему у вас пропуски шагов, перегрев и прочие неприятности: дано мотор 17HS4401, обычный для наших дел. трапеция с шагом на оборот 2мм, напряжение 12В, вопрос: сколько двигатель на скорости перемещения каретки 100мм/с будет потреблять тока, если на драйвере выставлено заранее 1,5А. И хватит ли этого для перемещения без пропуска шагов каретки весом 0,9кг.

ответ:
1. двигатель будет потреблять тока, ровно столько, сколько задано на регуляторе драйвера, с учетом режима микрошага.
например:
4988 драйвер
Current Limit = VREF × 2.5
для тока драйвера на моторе 1 A в полном шаге лимит тока ставится 1 A/0.7=1.4 A, что соответствует VREF of 1.4 A/2.5=0.56 V.
для тока драйвера на моторе 1.2 A в 1/16 микрошаге лимит тока ставится 1.2 A/1=1.2 A, что соответствует VREF of 1.2 A/2.5=0.48 V.

2. Трапецевидный ремень не применяют на нагрузках с частой сменой направления, предпочтительно использовать полукруглый зуб.
3. 12V где ? плодим сущности для запутки :) ну прикольно конечно, только мотор низковольтный, там в меньше 2.5V
4. Ну и самое интересное : задача не имеет решения без учета сопротивления механики и вес каретки тут совсем не причем. На постоянной скорости энергия почти не тратится , важны и интересны лишь ускорения.

А вообще я рад что у нас на форуме появился человек разбирающийся в драйверах,
буду благодарен если подскажете почему делают так и полезно ли это?
перевод драйвера в режим "медленной" работы :
D16EC6C9-5D5B-4C4A-903A-4263C355C935.png



Про дергающийся стол - абсолютно согласен, но это не отменяет инерции печатной головы в Hbot.
Про "звон" как говорится - поживем увидим, хотелось бы, да увы.
Коль у Вас получится сделать качественную печать хотя бы свыше 100мм/с на периметре без звона, то это будет супер примером для нового вектора развития.

P.S. Почитал даташит TMC2100 (я про этот драйвер вообще впервые услышал), нужно будет экспериментировать, но смущает 34% тока от номинала в максимальном микрошаге - маловато. У меня ощущение что этот драйвер не для нашего типа применения, он скорее для высокоскоростных длительных но точных прогонов. А у нас крайне частая смена направлений с рывковой нагрузкой
Аватара пользователя
setar
Site Admin
 
Сообщения: 10183
Зарегистрирован: 04 окт 2004, 12:58
Откуда: St.Petersburg
Skype: taranenko.sergey
ФИО: Сергей Тараненко

След.

Вернуться в Блоги

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 2

Mail.ru counter