Generation 7 Electronics/ro

From RepRapWiki
Jump to: navigation, search
Generation 7 Electronics
Gen7 Board-ARM 2.0 | Gen7 Endstop 1.3.1 | Gen7 Commissioning | Gen7 Stories | Gen7 Research

Crystal Clear action run.png
Generation 7 Electronics

Release status: working

Gen7 Board 1.4.1.jpeg
Description Generation 7 Electronics
License various - see individual boards
Author Traumflug
Contributors
Based-on Delta
Categories Electronics/ro, Electronics development/ro, Mendel_Development
CAD Models GitHub
External Link (none)

Generation 7 este o componentă electronică RepRap proiectată pentru a putea fi făcuta de tine insuţi. Capacitatea de replicare este ceea ce face ca RepRap să fie unic, astfel că, această capacitate de replicare se aplică acum şi in ceea ce priveşte partea electronică. Toate plăcile PCB Gen7 pot fi produse de un RepRap; o maşină de frezare CNC; gravate prin metoda de transfer de toner sau cumpărate. Un obiectiv pe termen lung este acela de a imprima circuitul electronic direct.

Proiectarea circuitului este foarte similar cu circuitele folosite pentru soluţii precum RAMPS sau Sanguinololu. Electronica Generation 7 poate sa controleze acelaşi tip de hardware si poate rula acelaşi tip de firmware. Generation 7 vine în plus cu câteva detalii elegante care îl fac mai flexibil si mai fiabil.

Observaţie: Generation 7 Electronics este în continuă dezvoltare. Cel care o dezvoltă şi oferă suport este Traumflug. Poţi face copii ale hardware-ului pentru uz personal. Dacă vrei să cumperi componente Gen7, intră pe development supporting distribution channels. Mulţumesc.

Contents

Caracteristici & Specificații

Rezumat

  • Este rapid! Rulează la 20 MHz -> viteză cu 25% mai mare.
  • Este complet! Poate controla un suport de printare încălzit folosind doar componentele de pe placă.
  • Este confortabil! Are sursă de alimentare în comutaţie și se oprește automat.
  • Este deschis la schimbări! Foarte potrivit pentru dezvoltare și personalizare.
  • Este flexibil! Capacitatea de a alimenta motoare și încălzitoare cu tensiune diferită.
  • Este accesibil! PCB-urile sunt ușor de cumpărat, de produs folosind un RepRap sau o metodă de gravare (DIY - do it yourself - fă-l tu însuţi).

Detalii

  • Soluție cu o singură placă.
  • Imprimarea circuitului pe o singură față PCB.
  • CPU (procesor): ATMEGA644, ATmega644P sau ATmega1284P (Atmel Corp)
  • 4x driver-e Pololu pas cu pas, de schimb, de până la 1/16 microstepping.
  • Lipituri manuale. Convertor USB-TTL pe placă.
  • Hardware integrat pentru controlarea unui extruder și unui suport de printare încălzit.
  • Sursa de alimentare preferată: ATX 20-pini sau 24 de pini.
  • Poate porni sau opri unitatea de alimentare (PSU - power supply unit) din soft dacă se foloseşte o sursă de alimentare ATX.
  • Extensii pe placă pentru extruder-e adiţionale, ventilatoare, carduri SD, sau orice este nevoie.

Obiectivele proiectării

  • Păstrarea capacităţii de replicare, de exemplu: distanța minimă între două trasee este de 0,4 mm. Acest lucru scoate din calcul cele mai multe cipuri cu montare la suprafaţă (SMD chips - Surface Mount Devices chips).
  • Independenţa de dispozitive produse industrial.
  • Flexibilitate, usurinta in utilizare si fiabilitate.
  • Implementarea doar a caracteristicilor esențiale pe placa de bază, alte caracteristici putând fi implementate cu ajutorul unor plăcile de extensie suplimentare.
Perfecţiunea (în proiectare) ete atinsă nu când nu mai ai nimic de adăugat, ci mai degrabă când nu mai ai nimic de scos.
Antoine de Saint-Exupéry

Cum să obţii

Toate aceste magazine susţin dezvoltarea Gen7:

Aceste magazine au PCB-uri, componente şi set-uri de conectoare.

Vezi de asemenea paginile wiki pentru plăci individuale.

Componente Individuale

Deoarece Gen7 este o soluţie ce constă într-o singură placă, există doar câteva componente:

Placa-AVR

Gen7 Board 1.4.1.jpeg

Placa Gen7 este unitatea centrală. Poate controla singură o maşină RepRap, dar nu mai mult de atât.

Ultimul Release: v1.5

20. Decembrie 2012

Pagina Wiki

Git Repository

Release Documents

Caracteristici noi:

  • Adaptorul USB este acum pe placa de bază. Aşadar se poate renunţa la de extensie ExtentionBoard-USB-B.
  • Bobina pentru anulare a zgomotului pentru AVcc este acum de 10 uH. Acest lucru face ca Gen7 să fie compatibil cu firmware-uri destinate ecranelor LCD. Înainte de implementarea acestei caracteristici, faptul de a cupla un ecran LCD declanșa destul de des detectorul "brown-out-detector".


Placa-ARM

Urmează să apară. Caracteristici ce vor fi implementate:

  • Procesor ARM LPC1114 Cortex-M0.
  • 32-bit, 48 MHz.
  • Din păcate firmware-ul trebuie portat pentru această placă.

Endstop

Gen7 Endstop 1.2 Assembled.jpeg

Gen7 Endstop 1.3.1 este un cap de cursă optic, făcut să se potrivească pe modelele Mendel & Co.


Plăci de extensie

Plăcile de extensie sunt ceea ce fac ca Gen7 să fie puternic și bogat în caracteristici. În timp ce placa de baza are doar strictul necesar pentru ca imprimanta ta să funcţioneze, prin intermediul plăcilor de extensie poţi adăuga multe caracterstici adiţionale.

Iata cateva extensii care sunt în prezent în curs de dezvoltare sau în lucru:

Diverse

Pe lângă componentele necesare pentru componentele individuale, aveți nevoie de fire subțiri pentru a pune pe placa de bază termistorul și capul de cursă optic. De exemplu, dintr-un PC mai vechi, poţi folosi cablurile care fac legătura între placa de bază şi hard disk-uri, ventilatoare, indicatoare luminoase sau întrerupătoare pentru resetare.

Incalzitoarele si motoarele pas cu pas au nevoie de un pic mai mult curent, astfel încât firele ar trebui să fie mai groase. Poţi utiliza cablurile de la aparatele de uz casnic. Acestea sunt formate de obicei din două sau trei fire conductoare de 0,75 mm 2 (~ 18 AWG). Scoate izolația exterioară cu atenție, și apoi regrupează-le în seturi de câte două sau patru, după cum este necesar; răsucirea firelor în timp ce faci astfel, reduce influența electromagnetică și le ţine laolaltă. Etichetează capetele, dacă firele nu sunt de culori diferite. Poţi folosi un marker permanent pentru a adăuga o bandă la ambele capete ale unei fir (aceasta îţi permite să utilizezi o singură culoare de două ori și să păstrezi perechile de fire).

Pentru legături mai scurte sau curenți intermediari, sunt bine venite firele colorate recuperate de la o sursă de alimentare a unui PC. Uneori, firele sunt de două grosimi la aceeaşi sursa. Ca să potriveşti grosimile, îndepărtează învelişul de la capete. Culorile cel mai des întâlnite sunt negru, roşu, galben şi portocaliu.

Instrucțiuni de asamblare

Cablarea plăcilor este ușor diferită de la o versiune la alta, motiv pentru care aceste detalii au fost mutate în: Pagina plăcii.

Observații juridice

Generation 7 Electronics nu este un dispozitiv în sensul dat de regulamentul Comunităţii Europene 2004/108/EG (Directiva EMC). Motivele includ:

  • Gen7 nu include o sursă de alimentare, astfel încât un Gen7 nu poate fi utilizat de sine stătător.
  • Gen7 nu include drivere pentru motoarele pas cu pas. Gen7 nu este utilizabil fără aceste drivere.
  • Incalzitoare, termistori, Idem.
  • Instrucțiunile găsite pe paginile wiki Gen7 oferă indicii cu privire la construirea propriului aparat. Ele nu pot fi percepute ca instrucțiuni de instalare sau ca manualul unui dispozitiv finit.

Dacă utilizezi Gen7 pentru a asambla sau utila ceva, verifică (cel puțin) următoarele, dacă doreşti sa fii conform cu regulamentul menționat:

  • Există o carcasă de metal? O cuşcă Faraday rezolvă cele mai multe probleme electromagnetice.
  • Cablurile folosite pot fi, de asemenea, afectate de electromagnetism. Ajută daca le ecranezi.
  • Există un manual si sunt acolo instrucțiunile de instalare conform regulamentului?

Dacă vei cumpăra și asambla un kit Generation 7 Electronics, ești producător în sensul Directivei EMC, nu un utilizator final. Atâta timp cât ești în curs de dezvoltare și testare, majoritatea reglementărilor EMC nu se aplică (din motive evidente). Directiva vrea doar să protejeze propriile dispozitive de cele ale părților terțe, aşadar nu rula Gen7 lângă stimulatorul cardiac al vecinului tău. Nu există nici o limită de timp pentru dezvoltare și testare.

Acestea fiind spuse, această secțiune se aplică în cea mai mare parte produselor electronice RepRap cunoscute în prezent. De asemenea, cele menţionate au fost scrise după analizarea textelor de lege relevante, de către un inginer mecanic, nu un avocat.

Legislația relevantă: EMVG, punerea în aplicare a directivei CE pentru Germania.

Development

Current status of development can be found at the Generation 7 Electronics GitHub repository. The short term goals are listed above in the #Releases section.

Layout, PCB Editing

Gen7 uses gEDA, a true open source set of Electronics Development Applications (EDA). While gEDA has a bit of a learning curve and has some room for improvement regarding the graphical user interface, it's reliable, fast and well suited for the task. gEDA is available for Linux and Mac OS X and has ready-to-use packages on Debian/Ubuntu and SuSe. To install it on Ubuntu, simply type

sudo apt-get install geda geda-utils geda-xgsch2pcb

and you'll find schematics and PCB layout editor applications in your applications menu.

Additionally, you want to download the design files with Git or GitHub's download button. In the later case choose to download source and unpack that when done.

Typical Work Loop with gEDA

Here you have a typical work loop for changing these electronics with the gEDA/PCB tool chain:

  • Always start editing with the project (.gsch2pcb suffix) file. You can open it by double-clicking it.
  • Select the schematics and use the button below the list to open it.
  • When done, save it and return to the project.
  • Open the PCB using one of the buttons to the right. Both have almost the same functionality.
  • If you have chosen to update the PCB, footprints no longer in use will have vanished and new or previously missing ones appear in the upper left corner. An updated list of connections (netlist) will have been loaded. Update the rats nest to find areas requiring work.
  • When done, save it and return to the project.

You get the idea?

Bug Fixing, Sending Changes

This is community development, so getting changes from everyone is more than welcome. Write them to the forum, to the reprap-dev mailing list, use GitHub's Issue Tracker, whatever is most convenient for you. If you fork the repository at GitHub, you can also send Traumflug pull requests.

PCB Manufacturing

gEDA can export PCBs to the Gerber and other file formats, of course.

Milling

On how to proceed further with that, see the PCB Milling page.

Etching

For etching, you likely want to reduce the amount of etched copper to a minimum. One way to get there perfectly, is to lay a ground plane into the layout.

Note: if you're in a hurry, you can leave out the step removing the tracks on the "GND-sldr" layer and setting Thermals. It'll work anyway.

  1. Open the layout in PCB.
  2. If you make a v1.4 board, find the Reset switch and see this one track on the "component" layer, connection the two bottom pins, usually in a greenish color. You'll come back to this track later.
  3. Hide the "component", "vias" and "pins/pads" layer by clicking on each of the colored rectangles in the layer list.
  4. Open Menu -> Window -> Netlist. It might be neccessary to pull the new window a bit taller to actually see the list.
  5. Click on the GND entry in the netlist (usually the third from top), then the "Select" button in the same window.
  6. Search for GND tracks touching square SMD pads. Use the Lock tool (tool buttons to the left) to lock them down.
  7. Choose Menu -> Edit -> Cut selection to buffer and click somewhere into the layout.
  8. Hit Esc on your keyboard.
  9. Unhide the three layers you hided before.
  10. By now, all tracks on the GND-sldr layer, usually the light blue ones, should have been removed. Vias and pins meant to connect GND, however, should be still there. Also GND tracks touching square pads should remain visible.
  11. Check the Reset switch, this one greenish track should be still there.
  12. Switch to the "GND-sldr" layer.
  13. Draw a RECT (find the tool in the left bar) as big as the entire board.
  14. Open Menu -> Window -> Message Log
  15. Do an "optimize rats nest" (o-key), watch the layout window for the yellowish rat lines and/or circles and watch the Message Log window for errors.
  16. Some non-GND tracks might be shortened with the new ground plane. Move the mouse over each of these tracks and press the "j" key (on your keyboard). Works for tracks hidden behind the ground plane as well, you'll see the difference immediately.
  17. For pins and pads you actually want to connect to the ground plane, set a Thermal (THRM tool to the left). The rat lines/circles will guide you which pins to connect to the GND plane. Thermals don't work for SMD pads, that's why we kept the regular tracks to them, before.
  18. It might be neccessary to add additional, smaller GND rects to reach areas not covered by the big rect.
  19. Loop the last four steps until you get congratulations (no errors) on "optimize rats nest" in the Message Log window. "Congratulations" means, your board's layout is connected correctly.
  20. In case the default clearance between the copper plane and pins/tracks are not sufficient for your purposes, you can adjust them with some command line work:
    1. Switch to the "solder" layer.
    2. Select Menu -> Edit -> Select all visible.
    3. Select Menu -> Windows -> Command Entry.
    4. Type the following and hit Enter:
      ChangeClearSize(selectedlines, 0.5, mm)
    5. Repeat the above with selectedpins instead of selectedlines.
    6. Repeat both of the above on the "Vcc-sldr" layer.
    7. As you probably guessed already, you can change this "0.5" to arbitrary values and "mm" to "mil", and use different values for each of the 4 groups.
  21. You're done.

On how to proceed with this etching-optimized board, see ... [Links needed]

Etching via Toner Transfer

Additionally to the above, the layout can be optimized for the toner transfer method even more:

bryanandaimee writes:

I'm not a real pro at toner transfer etching, so I generally oversize the traces and undersize the holes in the pads. This makes it more likely to get a good board. Toner transfer can be a bit of a pain. It is kitchen science in every way. Plus, since you are often drilling pads by hand it helps to oversize the pads too. Wider traces and smaller holes help the most. The wider traces help avoid open traces when etching is finished, and undersized holes helps avoid pads that etch too thin and are then liable to pop off the board when soldering. Also a smaller hole helps center the drill bit better.

Following up on this statement, the minimum track width was raised from 20 mil to 30 mil. As the minimum gap between copper is still 16 mil, other manufacturing processes shouldn't suffer from this. --Traumflug 20:33, 8 June 2011 (UTC)

You can reduce drill sizes with a few quick commands:

  1. Open the layout in PCB.
  2. Drag a rectangle over the entire board to select all elements.
  3. Select Menu -> Window -> Command Entry.
  4. Type the following two commands:
changedrillsize(selectedpins, 0.5, mm)
changedrillsize(selectedvias, 0.5, mm)

Voilá, all drills are reduced to 0.5 mm, just right to be a center hole for manual drilling.

Practical tips for toner transfer see DIY PCBs double sided toner transfer.

History

The very first working Generation 7 Electronics Board, created by Jacky2k

(Well, that part of the history which didn't result in a Release).

The Forum thread (german), where everything started.

Work Around Christmas 2010

Mostly done by Jacky2k.

24.12.2010: A first version of the Gen7 board has been etched and is being tested. The hardware seems to work, but the software still needs to be ported and tested with a RepRap.

29.12.2010: Some patches were made in the firmware to support endstops and homing. The patched firmware can be downloaded in the firmware section.

30.12.2010: Some more patches to the firmware. Current firmware seems to be stable and working. Not 100% tested yet.

04.01.2011: We found some bugs in the firmware again. All of them seems to be fixed, release is planned tomorrow.

05.01.2011: Uploaded current firmware with a lot of patches.

08.01.2011: Some little modifications of the PCB are required. Pull-up resistors for I²C are missing, we want to change some headers to more common one, some resistor values are missing, ...

09.02.2011: The master branch of FiveD on Arduino firmware is ported and seems to work but is not tested 100%. The config file for the firmware will come soon.

March 2011: Four Mendels are driven by Gen7 Electronics successfully, first reprap'd PCBs were shipped.

Older Releases

10. Feb 2011: v1.0

Git Repository

Release Documents

New features: it works. Isn't that the most important thing on an 1.0 release?

28. Mar 2011: v1.1

Git Repository

Release Documents

New features: fix all those silly 1.0 mistakes.

  • Cleaned up that drill size mess. Now 275 of the 369 holes are either 0.75 mm or 1.0 mm, the remaining ones are the bigger ones for the connectors and can be drill-milled.
  • Various smaller changes for better compatibility with G-Code generators.
  • Added an appropriate plus (+) signs to all polar components.
  • Swapped the TIP120 MOSFETs for IRFZ 44N ones. These are now fast enough to allow PWM in the kHz range.
  • Added two jumper headers to one existing to have one for each of the three possible power sources. This adds safety against misconfigurations: use only one jumper and you're always safe.
  • Fixed the solder mask.
  • Changed the pin assignments of the heater MOSFETs. Now they're on PWM-able ATmega pins.
  • Added a Release Maker script, bundling up design files for those without gEDA.
  • Added Arduino Support, consisting of bootloaders, board descriptions and library files.

12. May 2011: v1.2

Git Repository

Release Documents

New features:

  • The endstop now uses the TCST1103/2103 photo interrupter.

22. July 2011: 1.3

Git Repository

Release Documents

New features:

16. August 2011: 1.3.1

Git Repository

Release Documents

This is a bugfix release.

  • Attempt to prevent bootloader corruption by turning on the Brown Out Detector.
  • Make the bootloader it's self a bit shorter.
  • No changes to the hardware.


15. May 2012: Gen7Board v1.4

Git Repository

Release Documents

New features:

  • Most important: Gen7 features now an extension header, so you can stack a feature-rich board on top of the base board. This shall allow for SD card support, additional extruders, displays and perhaps even multi-color extruders.
  • Changed motor headers from KK156 to KK100 ones. KK156 are Gen3 and screw terminal compatible, KK100 are RAMPS/Sanguinololu/Gen6 compatible. The later are significantly cheaper and a lot more in use these days.
  • Reduced the number of endstops to 3, so endstops no longer share pins with the ISP header. Additional endstops can go onto the extension board.
  • Connect the thermistor to 5V Standby. This allows to read temperatures without turning the power supply on and requires just 0.1 mA additional juice at room temperature, so the additional energy needed for running the thing 24/7 is neglibile.
  • Better GND routing for even more accurate temperature readings.
  • Reduce resistors between ATmega and MOSFETs to 10 Ohms to allow for higher PWM frequencies.
  • Tested support for the ATmega1284P.

17. August 2012: Gen7Board v1.4.1

Git Repository

Release Documents

New features:

  • Distinction between extruder and bed circuitry (heater MOSFET, thermistor connection) to allow differences between them.
  • Better MOSFET for the heated bed, bringing in more robustness and making MOSFET heatsinks obsolete.