Manual de Electrónica

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Índice de contenido

1 NOS FAMILIARIZAMOS CON LA ELECTRÓNICA.......................................................................................3

1.1 Fuente de Alimentación....................................................................................................................3

1.2 Arduino Mega 2560............................................................................................................................4

1.3 RAMPS v 1.4.........................................................................................................................................4

1.4 SteppersDrivers G3D (Controladores de motor paso a paso)...................................................5

1.5 Motor paso a paso.............................................................................................................................5

1.6 Finales de carrera tipo microswitch...............................................................................................6

1.7 Termistor NTC 100 k..........................................................................................................................7

2 REALIZAMOS TODAS LAS SOLDADURAS NECESARIAS........................................................................8

2.1 Motores paso a paso.........................................................................................................................8

2.1.1Soldamos las conexiones de los motores paso a paso.....................................................8

2.1.2Comprobamos el estado de las soldaduras y las conexiones.......................................10

2.2 Cama caliente...................................................................................................................................11

2.2.1 Preparamos el termistor.......................................................................................................12

2.2.2 Preparamos la cama caliente..............................................................................................13

3 FINALES DE CARRERA...............................................................................................................................16

3.1 Materiales a utilizar.........................................................................................................................16

3.2 Soldamos los finales de carrera....................................................................................................16

4 FUENTE DE ALIMENTACIÓN....................................................................................................................19

4.1 Fuente de alimentación tipo ATX..................................................................................................19

4.2Fuente de alimentación conmutada............................................................................................23

5 CONEXIONES RAMPS V1.4........................................................................................................................25

5.1 Consideraciones previas................................................................................................................25

5.2 Componentes:..................................................................................................................................25

5.3 Despiece del cojunto de electrónica...........................................................................................26

5.4 Conexiones........................................................................................................................................28

5.5Extras...................................................................................................................................................35

5.5.1Lector de tarjetas SD para RAMPS........................................................................................35

6 SOFTWARE Y FIRMWARE..........................................................................................................................36

6.1 Comprobamos el ATMEGA 2560 (Arduino – Compatible).......................................................36

6.2 Cargamos el Firmware....................................................................................................................37

6.3 Instalamos el so�ware con el que controlaremos la impresora............................................37

7 COMPROBACIONES ELECTRONICAS.....................................................................................................39

7.1 Consideraciones previas................................................................................................................39

7.2 Carga del Firmware.........................................................................................................................39

1 NOS FAMILIARIZAMOS CON LA ELECTRÓNICA

1.1 Fuente de Alimentación

Una fuente de alimentación es un dispositivo que convierte la corriente alterna, en una o varias corrientes continuas, que alimentan los distintos circuitos del aparato eléctrico al que se conecta. La utilizaremos para alimentar nuestra impresora 3D.

En función del tipo de fuente de alimentación adquirida:

Fuente de alimentación tipo ATX:

Fig. 1:: Fuente de alimentación tipo ATX

Fuente de alimentación conmutada:

Fig. 2:: Fuente de alimentación conmutada 240W 12V

1.2 Arduino Mega 2560

Arduino es una plataforma de hardware basada en una placa con un microcontrolador y un entorno de desarrollo, diseñada para facilitar el uso de la electrónica en proyectos multidisciplinares.

Fig. 3:: ATMEGA 2560 (Arduino-Compatible)

1.3 RAMPS v 1.4

RepRap Arduino Mega Pololu Shield. Está diseñado para adaptar toda la electronica necesaria para una RepRap en un pequeño paquete de bajo coste.

Fig. 4:: RAMPS v1.4

1.4 SteppersDrivers G3D (Controladores de motor paso a paso)

Son los drivers para los motores paso a paso

Fig. 5: SteppersDrivers G3D

1.5 Motor paso a paso

El motor de paso a paso es un dispositivo electromecánico que convierte una serie de impulsos eléctricos en desplazamientos angulares discretos, lo que significa es que es capaz de avanzar una serie de grados (paso) dependiendo de sus entradas de control.

Este motor presenta las ventajas de tener alta precisión y repetibilidad en cuanto al posicionamiento

Fig. 6: Motor paso a paso Nema 17

1.6 Finales de carrera tipo microswitch

Son dispositivos eléctricos situados al final del recorrido de un elemento móvil, como por ejemplo los ejes de las máquinas cnc, con el objetivo de enviar señales que puedan modificar el estado de un circuito. Internamente contienen interruptores normalmente abiertos (NA o NO en inglés), o normalmente cerrados (NC).

Fig. 7: Final de carrera tipo microswitch

1.7 Termistor NTC 100 k

Un termistor es un sensor resistivo de temperatura. Su funcionamiento se basa en la variación de la resistividad que presenta un semiconductor con la temperatura. El término termistor proviene de Thermally Sensitive Resistor.

Este termistor en concreto es de tipo NTC (Negative Temperature Coe�icient), que quiere decir coeficiente de temperatura negativo. Cuando la temperatura aumenta, los tipo NTC disminuyen la resistencia.

Fig. 8: Termistor

2 REALIZAMOS TODAS LAS SOLDADURAS NECESARIAS

2.1 Motores paso a paso

Herramientas y material:

� Soldador de estaño

� Pelacables

� Cinta aislante

� Estaño

Componentes:

� Motores paso a paso Nema 17 (5 unidades) . E8

� Cable de 4 hilos con conector de 4 pines (5 unidades) E11

2.1.1 Soldamos las conexiones de los motores paso a paso

Fig. 9: Materiales a utilizar

Fig. 10: Pelamos los extremos de los cables a soldar.

Fig. 11: Código de colores para la conexión entre el cableado y los motores.

Fig. 12: Realizamos la soldadura de cada uno de los motores con sus cable de 4 hilos correspondiente respetando el código de colores.

Fig. 13: Protegemos la soldadura individualmente con cinta aislante.

Fig. 14: Agrupamos el conjunto de cables y repetimos el proceso hasta tener soldados todos los motores

2.1.2 Comprobamos el estado de las soldaduras y las conexiones

Para comprobar que hemos realizado correctamente el conexionado de los cables de nuestros motores paso a paso o que las soldaduras están realizadas correctamente podemos utilizar el método del led. Consiste en introducir un led entre los terminales entre los que debe de haber una bobina y girar el motor manualmente. La corriente inducida en la bobina debería encender el led. Así pues el led debe encenderse al

conectarlos entre la primera pareja de cables (azul y rojo) y entre la última (verde y negro), no así con el resto de combinaciones.

Fig. 15: Método del led.

Tenga en cuenta:

� Puede comprobar que se induce corriente utilizando un polímetro en lugar del led o simplemente alimentando los motores y comprobando que se muevan.

2.2 Cama caliente

Componentes:

� PCB Cama caliente Mk2a/Mk2b E9

� Cable 1,5mm de sección (1 metro) E15

� Termistor NTC 100k E10

� Cable 2 hilos con conector de 2 pines E13

� Cable termo retráctil E16

Herramientas y material necesario:

� Soldador de estaño

� Pelacables

� Cinta aislante

� Estaño

2.2.1 Preparamos el termistor

Fig. 16: Pelamos el extremo del cable de dos hilos, aproximadamente 0.5cm. Necesitaremos 2 trozos de cable termorretráctil de 1-2 cm cada uno.

Fig. 17: Soldamos los extremos del termistor a los extremos del cable.

Fig. 18: Cubrimos con cinta aislante, o con cable termo retráctil, para proteger la soldadura.

Tenga en cuenta:

� Si utilizamos el cable termo retráctil debemos introducirlo antes de realizar la soldadura. Éste dará rigidez a la unión.

� El termistor no tiene polaridad por lo que no importa en que extremo decidamos soldar el cable rojo o el negro.

2.2.2 Preparamos la cama caliente

Fig. 19: Cama caliente y cable de 1,5mm de sección.

Fig. 20: Pelamos los dos extremos de los cables, aproximadamente 6-8mm los extremos que soldaremos a la cama y 2-3mm los extremos que conectaremos a la RAMPS.

Fig. 21: Realizamos la soldadura respetando la polaridad.

Fig. 22: Cama caliente y termistor con las soldaduras realizadas.

Tenga en cuenta:

� Las pistas de cobre de la cama conformarán la superficie de impresión, por lo que el termistor lo colocaremos por el lado opuesto de éstas.

� Es recomendable estañar la punta de los cables que conectaremos a la RAMPS.

3 FINALES DE CARRERA

3.1 Materiales a utilizar

Componentes:

� Microswitch/ Final de carrera (3 unidades) E5

� Cables de 3 hilos con conector de 3 pines (3 unidades) E12

� Cable termorretráctil M16

3.2 Soldamos los finales de carrera

Fig. 23: Materiales

Fig. 24: Introducimos el termo retráctil en el cable antes de realizar la soldadura.

Fig. 25: Realizamos la soldadura respetando el código de colores.

Fig. 26: Utilizamos el cable termo retráctil para darle rigidez a las soldaduras.

Tenga en cuenta:

� Debe respetar el código de colores del cableado,es muy importante. Puede dañar su electrónica si conecta los endstops de forma incorrecta.

� Que debe introducir el trozo de termo retráctil en el cable antes de realizar la soldadura.

� Repetimos este proceso 3 veces.

4 FUENTE DE ALIMENTACIÓN

4.1 Fuente de alimentación tipo ATX

Fig. 27: Imagen fuente de alimentación tipo ATX.

Utilizaremos una fuente de alimentación ATX cuyos requisitos mínimos que debe cumplir la fuente es que proporcione una alimentación de 12 voltios y una corriente de al menos 17 amperios. En nuestro caso utilizamos una fuente de 500W, 12 voltios y hasta 25 amperios.

Nos fijamos en dos grupos de cables, el conector molex de 4 vías que contiene dos cables amarillos y dos negros que utilizaremos para alimentar la RAMPS y el conector molex de 20+4 vías que “trucaremos” para conseguir poner en funcionamientonuestra fuente de alimentación ATX.

Fig. 28: Imagen de los conectores que vamos a utilizar.

Fig. 29: Información sobre los pines de los conectores que vamos a utilizar.

Para alimentar nuestra RAMPS v1.4 conectaremos a la su clema de alimentación los 4 cables (2 amarillos y 2 negros) que proporcionan una tensión de 12V, respetando la polaridad de la placa. Para ello cortamos los cables para desprendernos del conector, estañamos los extremos y los conectamos a la clema de la RAMPS v1.4.

Fig. 30: Clema de alimentación de la RAMPS con los cables de la fuente conectados.

Para conseguir poner en marcha nuestra fuente de alimentación necesitamos conectar los pines 16 y 17 del conector principal de alimentación de 24 pines de la fuente ATX.

Fig. 31: Correspondencia de los pines del molex 20+4.

Fig. 32: Una de las formas de hacerlo es utilizando un clip de aluminio.

Ahora debemos probar que al conectar la fuente a la corriente ésta se enciende (el ventilador se activa).

4.2 Fuente de alimentación conmutada.

Si su kit incluye la fuente de alimentación conmutada usted deberá de realizar la conexiones de alimentación de su fuente y de la fuente a la RAMPS.

Fig. 33: Materiales a utilizar.

Fig. 34: Pelamos los extremos de los cables. Alimentación de la fuente y alimentación de la RAMPS.

Fig. 35: Conexión del cable de alimentación a la fuente.

Fig. 36: Conexión de los cables de alimentación de la RAMPS a la fuente. Azul � V+. Marron � Comm.

Fig. 37: Conexión de los cables de alimentación de la RAMPS a la clema de conexión.

5 CONEXIONES RAMPS V1.4

5.1 Consideraciones previas.

Antes de realizar el conexionado de los componentes a la placa asegúrese de que ha realizado todas las soldaduras necesarias indicadas en los apartados anteriores.

En apartados posteriores de este manual volveremos a desconectar toda la electrónica para realizar una serie de comprobaciones por lo que no tiene porqué realizar las conexiones sino conocerlas y familiarizarse con ellas.

Si usted ha adquirido el J-Head v5 que servimos, deberá haber realizado previamente su ensamblado, indicado en el manual de montaje mecánico que puede encontrar en nuestra página web en la sección de manuales.

Preste especial atención a la posición de los conectores en la placa. Una mala posición de las conexiones podría dañar su electrónica.

Nunca realice conexiones y/o desconexiones sin retirar la alimentación de la placa, tanto en lo que se refiere a la fuente de alimentación como a la conexión mediante usb al ordenador.

Los componentes electrónicos principales utilizados (ATMEGA 2560 (Arduino-Compatible) ��, Ramps V1.4 ��, Steppers Drivers G3D ��) han sido testados por Lemonmaker y funcionan perfectamente. Lemonmaker no se hace responsable del daño causado a los componentes electrónicos debido a su mal uso o manipulación.

5.2 Componentes:

� Arduino Mega 2560 (1 unidad) E1

� RAMPS v1.4 (1 unidad) E2

� SteppersDrivers modelo G3D,o en su defecto Stepsticks (4 unidades) E3

� Componentes preparados:

� Hot-end ensamblado

� Motores Paso a paso (Apartado 4)

� Cama Caliente (Apartado 5)

� Finales de carrera (Apartado 6)

� Fuente de alimentación (Apartado 7)

5.3 Despiece del cojunto de electrónica.

Fig. 38: Conjunto de electrónica servido en caja de plástico.

Fig. 39: Conjunto de electrónica formado por Arduino,RAMPS y controladores de los motores (steppers drivers). Planta.

Fig. 40: Conjunto de electrónica formado por Arduino,RAMPS y controladores de los motores (steppers drivers). Perfil.

Fig. 41: Para ayudarse en el despiece d los componentes puede ayudarse de un destornillador de cabeza plana.

5.4 Conexiones

Fig. 42: Finales de carrera. De izquierda a derecha, eje X,ejeY y eje Z. Respete el código de colores, válido para nuestra configuración del firmware.

Fig. 43: Termistor cama caliente. No tiene polaridad por lo que no importa el código de colores.

Fig. 44: Termistor hot-end.No tiene polaridad.

Fig. 45: Motor del extrusor. Respete el código de colores válido para la configuración de nuestro firmware.

Fig. 46: Motor del eje X. Respete el código de colores válido para la configuración de nuestro firmware.

Fig. 47: Motor del eje Y. Respete el código de colores válido para la configuración de nuestro firmware.

Fig. 48: Motores del eje Z. Respete el código de colores válido para la configuración de nuestro firmware.

Fig. 49: Todas las conexiones.Planta

Fig. 50: Cable de alimentación de la cama caliente a D8. Respete la polaridad, no afecta al calentamiento de la cama pero si a los leds de encendido.

Fig. 51: Cable de alimentación del hot-end a D10. No tiene polaridad.

Fig. 52: Conexión de la fuente a la clema de alimentación. Respete la polaridad.

Fig. 53: Cable usb

Fig. 54: Esquema de conexionado. Fuente: Reprap.org/wiki.

5.5 Extras

5.5.1 Lector de tarjetas SD para RAMPS

Fig. 55: Detalle colocación SD RAMPS.

Fig. 56: Detalle pines SD RAMPS.

Fig. 57: Detalle zócalo SD RAMPS.

6 SOFTWARE Y FIRMWARE

6.1 Comprobamos el ATMEGA 2560 (Arduino – Compatible)

Lo primero que debemos hacer es descargar e instalar el so�ware de Arduino. Podemos hacerlo de forma gratuita a través de la página web oficial de Arduino (www.arduino.cc). Está disponible para todas las plataformas.

Recomendamos descargar la versión 1.0.3 que es la que tenemos testeada con el firmware Marlin que utilizamos para reducir los posibles errores durante el montaje y una vez la tengamos funcionando perfectamente actualiarse a versiones posteriores. Puede encontrarla en http://arduino.cc/en/Main/OldSo�wareReleases

Siga las instrucciones de instalación del so�ware y de comprobación de la placa arduino. Puede encontarlas aquí:

http://arduino.cc/en/Guide/HomePage (Inglés)

http://arduino.cc/es/Guide/HomePage (Castellano)

La versión traducida no está adaptada para la placa Mega 2560, por lo que para la instalación de los drivers deberá consultar la versión en inglés.

Una vez haya realizado la cargado el programa Blink (por ejemplo) en la placa Arduino y comprobado su funcionamiento estamos en disposición de pasar al siguiente punto.

No deje de consultar la resolución de errores que se proporciona en la página de arduino con los consejos a seguir si las cosas no funcionan correctamente.

6.2 Cargamos el Firmware

El �������es un bloque de instrucciones de máquina para propósitos específicos. Está fuertemente integrado con la electronica del dispositivo siendo el so�ware que tiene directa interacción con el hardware: es el encargado de controlarlo para ejecutar correctamente las instrucciones externas.

En resumen, un firmware es el so�ware que maneja al hardware.

El firmware que nosotros utilizamos se llama Marlin.

Puede descargar una versión ya configurada para el montaje de nuestra máquina en nuestra página web en la sección de manuales.

También puede descargar la última versión de Marlin del repositorio del desarrollador principal de Marlin, Erik van der Zalm, aquí. Esta versión deberá ser configurada para su máquina. Encontrará más información sobre Marlin en la wiki de Reprap.

Abra el fichero Marlin.ino y carguelo en su placa Arduino.

6.3 Instalamos el so�ware con el que controlaremos la impresora

Existen diferentes so�wares de interfaz gráfica para controlar nuestra impresora.

� Pronterface

Puede descargarlo desde el repositorio del desarrollador principal, Kliment, aquí.

Allí encontraras las instrucciones de instalación. Disponible para Windows, MacOX y Linux.

Encontrará más información sobre Pronterface en la wiki de Reprap.

Descarga el manual de iniciación a pronterface de nuestra página web de la sección de manuales para familiarizarse con el so�ware.

� Repetier

Puede encontrar toda la información sobre el programa y descargar Repetier desde su página oficial.

7 COMPROBACIONES ELECTRONICAS

7.1 Consideraciones previas

Antes de realizar el conexionado de los componentes a la placa asegúrese de que ha realizado todas las soldaduras necesarias indicadas en los apartados anteriores.

Si usted ha adquirido el J-Head v5 que servimos, deberá haber realizado previamente su ensamblado, indicado en el manual de montaje mecánico que puede encontrar en nuestra página web en la sección de manuales.

Preste especial atención a la posición de los conectores en la placa. Una mala posición de las conexiones podría dañar su electrónica.

Nunca realice conexiones y/o desconexiones sin retirar la alimentación de la placa, tanto en lo que se refiere a la fuente de alimentación como a la conexión mediante usb al ordenador.

Los componentes electrónicos principales utilizados (ATMEGA 2560 (Arduino-Compatible) E1, Ramps V1.4 E2, Steppers Drivers G3D E3) han sido testados por Lemonmaker y funcionan perfectamente. Lemonmaker no se hace responsable del daño causado a los componentes electrónicos debido a su mal uso o manipulación.

7.2 Carga del Firmware

Descargue el firmware Marlin preconfigurado para nuestras máquinas de nuestro website sección manuales.

Paso 1. Desactive los sensores de temperatura de la cama caliente y del hot-end.

Paso 2. Cargue el firmware en la placa Arduino.

Nota: Para indicaciones sobre las modificaciones del firmware consulte el manual de introrucción a marlin en nuestro website, sección manuales.

Paso 3. Ensamblado.

Ensamble la RAMPS v1.4 en la ATMEGA2560.

Paso 4. Calibración de los steppers drivers G3D.

Ensamble uno de los drivers de los motores paso a paso en su zócalo correspondiente (eje X por ejemplo).

Regularemos la intensidad con la que alimentamos los motores. Utilizamos el destornillador cerámico para girar los potenciómetros de los drivers de los motores. Girando el potenciómetro correspondiente en sentido de las agujas del reloj aumentamos la intensidad con la que alimentamos los motores y en sentido contrario la reducimos.

Gire cuidadosamente ambos potenciómetros en sentido opuesto a las agujas del reloj hasta su posición de origen.

Conecte uno de los motores en el zócalo correspondiente (eje X por ejemplo).

Conecte la fuente de alimentación a la RAMPS v1.4 y enciendala. Tenga especial cuidado en los próximos pasos para no dañar ningún componente electrónico.

Con la ayuda de un multímetro vamos a medir tensión entre masa y el potenciómetro indicado en la figura 52.

Giramos el potenciómetro en sentido de las agujas del reloj hasta obtener una medida en el multímetro de 0.6V.

Fig. 58: Calibración de los drivers. Terminal rojo del multímetro al potenciómetro en

Conecte la electrónica a su ordenador y ejecute el programa pronterface. Compruebe que el motor se mueve según las órdenes que usted le indica.

Los motores no se moverán en sentido negativo más allá de la posición de origen.

Desconecte la alimentación de la electrónica, tanto la fuente de alimentación como la conexión usb.

Retire el driver ya calibrado y repita el proceso anterior para el resto de drivers y motores.

Las tensiones medidas en cada drivers deben ser:

Eje X: 0.6V

Eje Y: 0.6V

Eje Z: 1V

Extrusor: 1V

Nota: Preste especial atención en este paso ya que un exceso de intensidad podría dañar algún componente. Realice el giro de los potenciómetros con especial cuidado ya que son muy sensibles.

Paso 5. Finales de carrera

Conecte todos los drivers y sus correspondientes motores exceptuando el del extrusor.

Conecte los finales de carrera. Preste especial cuidado a la posición y al código de colores. Una mala conexión podría dañar su electrónica.

Conecte la fuente de alimentación y su ordenador a la electrónica a través del usb.

Ejecute el programa Pronterface. Haga un homming de cada eje y compruebe que al pulsar el final de carrera correspondiente al eje en cuestión el motor se detiene.

Paso 6. Cama caliente y hotend.

Active en el firmware los sensores de temperatura de la cama caliente y el hot-end.

Cargue de nuevo firmware en la ATMEGA 2560.

Conecte tanto la alimentación como los termistores del hot-end y de la cama caliente a la RAMPS.

Conecte la fuente de alimentación y la conexión usb al ordenador.

Ejecute el programa Pronterface.

Compruebe que las temperaturas que miden ambos sensores son coherentes.

Encienda la cama caliente y el hot-end y compruebe que alcanza la temperatura indicada y se estabiliza.

Desconecte la alimentación.

Las comprobaciones electrónicas han terminado.

¡Ya puede comenzar con el montaje mecánico de su máquina!