Optischer Grenztaster 2.1

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Mendel-Bauanleitung



Generation 3 Electronics
Motherboard 1.2 | Stepper Motor Driver 2.3 | OptoEndstop 2.1 | Extruder Controller 2.2

optional add-ons: Thermocouple Sensor 1.0 | Magnetic Rotary Encoder 1.0

Contents


Übersicht

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Zum Inhaltsverzeichnis

Die kartesischen (senkrecht aufeinander stehenden) Achsen des RepRaps brauchen alle eine Referenzposition (auch bezeichnet als Home-Position oder End-Halt), um ihre Bewegungen zu referenzieren. Zu Beginn jedes Ausdrucks muss jede Achse zurückfahren, bis der Referenzpunkt erreicht ist. Für RepRap verwenden wir einen Opto-Schalter für jede Achse, um ihre Position zu definieren. Die Opto-Schalter helfen auch, die Maschinen davor zu schützen, über den zulässigen Bereich hinauszufahren und sich selbst zu beschädigen.

Du brauchst 3* (drei) davon für eine einfache RepRap-Maschine, und *6 (sechs) Stück für eine vollständige Maschine mit Grenzschaltern für Home-Position und Endschaltern.

For those using the ZD1901 opto interrupter prevalent in the Southern Hemisphere, a simple stripboard assembly is required. Details here.

Besorge ihn Dir!

Komplettes Kit

Einzelne Komponenten


Dateien

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Du kannst die Dateien für die Elektronik bei Sourceforge herunterladen.

Diese Datei enthält:

  • GERBER-Dateien, um die Platine fertigen zu lassen
  • PDF-Dateien mit Schaltplan, Layout der Kupferlagen der Platine und Bestückungsaufdruck
  • Eagle-Dateien zum Selbständern
  • 3D-Bild sowie POVRay-Szene
  • Testcode, um Deine Platine testen zu können.


Schaltplan

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Anschluss

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Kontroll-LED

Die Kontroll-LED ist eine optische Anzeige des momentanen Schaltzustands. Bitte beachte: Aufgrund von Beschränkungen der Schaltung ist die LED-Anzeige invertiert im Vergleich zum tatsächlichen Signal. Dies bedeutet, dass wenn der Ausgang auf 1 (high) ist, leuchtet die LED nicht, und wenn der Ausgang auf 0 (low) ist, leuchtet die LED. Siehe die Tabelle unten für mehr Informationen:

Ausgabe

Die Ausgabe des Schalters ist ein Binärwert, der den Zustand des Schalters darstellt. LOW = 0v/GND und HIGH = 5V. Die Ausgabe des Schaltkreises hängt davon ab, welches Modell der Gabellichtschranke verwendet wird. RepRap hat kürzlich von der H21LOI auf die H21LOB umgestellt, da die H21LOB besser erhältlich ist.

Die H21LOI und H21LOB sind identisch, außer dass der Ausgang der einen im Vergleich zur anderen invertiert ist. Dies erfordert ggf. eine Änderung in der Firmware, damit das Eingangssignal richtig ausgewertet wird. Unten stehen die Wahrheitstabellen, die die Ausgangssignale der jeweiligen Schaltung beschreiben.

Wahrheitstabelle für H21LOB

Status Ausgabe LED
Offen HIGH Aus
Geschlossen LOW Ein

Wahrheitstabelle für H21LOI

Status Ausgabe LED
Offen LOW Ein
Geschlossen HIGH Aus


Physikalischer Anschluss

Die Serie v2.x der Opto-Endschalter ist ein Experiment der Standardisierung der Steckverbinder. Eins der größeren Probleme mit den früheren Version v1.0 war, dass der Endbenutzer seine eigenen Steckverbinder zusammensetzen musste, was ein langwieriger und fehlerträchtiger Vorgang war. Auf der Platine der neuen Version v2.x können wahlweise 2 unterschiedliche Steckverbinder bestückt werden: der alte Steckverbinder im 0.1-Zoll-Raster oder eine RJ45-Buchse (sodass einfach die sehr leicht erhältlichen Netzwerkkabel verwendet werden können). So kann der Endbenutzer entscheiden, welchen Steckverbinder er verwenden möchte.

RJ45-Buchse

Bitte sprich mir nach:

Der Opto-Endstopp v2.x unterstützt nicht Ethernet!
Der Opto-Endstopp v2.x unterstützt nicht Ethernet!
Der Opto-Endstopp v2.x unterstützt nicht Ethernet!

Was hier passiert, ist, dass wir einfach einen verbreiteten und sehr billigen Steckverbinder für unsere eigenen Zwecke umwidmen. Die RJ45 Patch-Kabel und -Buchsen sind überall erhältlich, vielseitig, robust und billig. Wir haben viele andere Steckverbindertechnologien in Betracht gezogen und verworfen (RJ11, 3,5mm Audiokabel usw.), aber am Ende waren die RJ45 für unsere Zwecke am Besten geeignet. Wenn Du eine andere Quelle hochwertiger, fertig erhältlicher Kabel hast (die wir noch nicht verworfen haben), teile uns dies bitte in den Foren mit. Bitte beklage Dich nicht, dass Du gezwungen seist, diese Kabel zu verwenden, denn Du kannst ja auch die Alternativmöglichkeit der Platine verwenden (siehe unten).

Dies ist die Pinbelegung, wenn eine Standard RJ45 Patch-Kabel verwendet wird:

Pin Farbe Funktion
4 und 5 Blau und Blau/Weiß 5V-Versorgung
6 Grün Signal
7 und 8 Braun und Braun/Weiß Ground (= GND = Masse)

Steckerleiste im 0,1-Zoll-Raster

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Um die Rückwärtskompatibilität zu erhalten und um dem Benutzer die Auswahl seiner bevorzugten Steckverbindertechnologie zu ermöglichen, haben wir Löcher für einen Standard-Steckverbinder im 0,1-Zoll-Raster vorgesehen, mit denen man einen eigenen Steckverbinder nach Wahl bestücken kann. Diese Pins sind klar beschriftet, und Du kannst sie verkabeln, wie es Dir gefällt. Du kannst Leitungen direkt an die Platine löten, rechtwinklige Stiftleisten oder normale Steckverbinder anlöten oder noch andere Bauformen verwenden. Es liegt an Dir als Benutzer, Dich zu entscheiden. Hier ist als einfaches Beispiel eine rechtwinklige Stiftleiste im 0,1-Zoll-Raster gezeigt.


Baue ihn

Fehler der Platine (aufgelistet nach Version)

  • Bisher keine Fehler, wenn Du welche findest, berichte sie bitte in den Foren.

Platine

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Du kannst entweder diese Platine bei der RepRap Research Foundation kaufen, oder Du kannst Deine eigene herstellen. Das Bild oben zeigt die professionell hergestellte, zum Löten fertige Platine. Sie ist auch billig, nur $0.75 US-Dollar.


Komponenten

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Lötanweisungen

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R1 - 10 Kiloohm (Braun - Schwarz - Orange)

Stecke den Widerstand in beliebiger Orientierung hinein. Prüfe zweimal die Farbringe.


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R2 - 220 Ohm (Rot - Rot - Braun)

Stecke den Widerstand in beliebiger Orientierung hinein. Prüfe zweimal die Farbringe.



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R3 - 1K ohm (Braun - Schwarz - Rot)

Stecke den Widerstand in beliebiger Orientierung hinein. Prüfe zweimal die Farbringe.



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Blockiert/Kontroll-LED

Die LED muss in der richtigen Richtung eingesteckt werden. Stecke das lange Bein (Minus) in das Loch, das an der abgeflachten Seite des Platinenaufdrucks für die LED liegt.


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H21LOB

Dies ist die Gabellichtschranke. Sie kann nur in einer Richtung eingesetzt werden. Stecke sie hinein und löte sie fest.


Steckverbinder für Stromversorgung und Signal

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There are many different types of alternative connectors you could use: You could solder wires directly to the board. You could solder .100" spaced pin headers (both straight and 90 degree), you could solder in a keyed header, or you could solder in female headers. Its all up to you. Shown here is a board with right angle pin headers soldered in. This (or, better, with a straight connector) is how it should be wired for RepRap.


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RJ45-Buchse

DIESE PLATINE UNTERSTÜTZT NICHT ETHERNET! This is the MakerBot configuration. We are using the jack to provide simple, easy, cheap connectors.

Insert the jack (it should snap into place) and solder it into place.



Opto-Schalter ZD1901

The board also supports using simpler opto isolators that may be more prevalent in your area (say New Zealand). One such opto switch is the ZD1901 opto switch. This is a 4-pin opto switch and it is relatively easy to hook up. There are actually instructions on the board which we'll illustrate below:

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Step 1: Cut trace marked 'A'

Cut this trace with an exacto knife, dremel, or other suitable sharp instrument. Take care not to hurt yourself or any of the other traces.


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Step 2: Jumper holes marked 'B'

In order to get the signal properly routed, take a small piece of wire and solder it in place as shown to connect the two holes together. You may wish to put the link on the other side of the board to let the ZD1901 sit flush on the board's surface.


Step 3: Solder ZD1901 in place

Solder the ZD1901 in place making sure to insert it in the proper orientation.

Teste ihn

If you are building a RepRap, see here for the opto-switch testing procedure.

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Testing the Opto Switch is very easy: once you have it wired up, all you have to do is block and unblock the opto switch to make sure that it is working. With the integrated LED, this is very easy, as you get a visual indication of the status from the LED. Additonally, you'll want to wire it up to an Arduino or Sanguino to test that the signal is being transmitted successfully.


Schließe ihn an

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There are a few ways to go about this, mainly determined by what set of electronics you have.

If you are using the RJ45 jack / ethernet cable solution:

If you have one of the new Stepper Motor Drivers (v1.2+, v2.0+) that has an integrated RJ45 jack, then you can simply plug the Opto Endstop to the Stepper Motor Driver, and make sure the Stepper Motor Driver is wired to your Arduino and/or Sanguino. If you do this, make sure that you change the pin definition to the appropriate pin for testing.

If you have an older driver, or want to test it manually, then the easiest way is to cut the end off an old ethernet cable, and connect the exposed wires directly to an Arduino / Sanguino directly. Remember to keep a plug on one end, so you have something to plug into the opto endstop. The advantage of this is that you can use the same cannibalized cable to test all of your opto endstops, as well as all of your temperature sensors. If you're using a standard patch cable, then the wire colors should correspond to the table below:

Color Pin
Brown GND
Brown/White GND
Green Signal
Blue VCC
Blue/White VCC

Note that Brown/White-striped-Brown as well as Blue/White-striped-Blue are both connected to each other. You can use either of them, or solder them together. Your call.

If you are using the .100" spaced headers:

Its up to you! Make sure you know which wires are what, and that you wire the signal wire to the appropriate

Wire it!

Now that you know what wires to use, wire them to the appropriate places:

Pin Arduino/Sanguino Pin
VCC 5v
Signal Digital 2
GND Ground

Upload sketch!

Here is a sketch to upload to your Arduino or Sanguino that will allow you to test your opto endstop. Make sure you set it to use the right pin, and optionally the right chip if you're using a non-standard board.

//what pin are we using?
#define ENDSTOP_PIN 2

//which opto enstop are we using?
//this is for the H21LOB
#define INVERTED 1
//this is for the H21LOI
//#define INVERTED 0

void setup()
{
   pinMode(ENDSTOP_PIN, INPUT);

   Serial.begin(9600);
   Serial.println("Starting opto endstop exerciser.");
}

void loop()
{
   if (digitalRead(ENDSTOP_PIN))
   {
     if (INVERTED)
       Serial.println("open.");
     else
       Serial.println("blocked.");
   }
   else
   {
     if (INVERTED)
       Serial.println("blocked.");
     else
       Serial.println("open.");
   }
   
   delay(500);
}

Benutze ihn!

This board is very simple to use: Simply wire it up to your Stepper Motor driver, or wire it directly to your Arduino or Sanguino. When wiring it up for actual use in your RepRap machine, make sure you wire it to the specified pin.

Good luck!

Geschichte

Änderungsprotokoll

  • added debug LED
  • added support for ZD1901 opto switches
  • added RJ45 jack
  • added better labels on .100" spacers
  • converted to eagle based design

Frühere Versionen

  • A bugfix on the Opto Endstop v2.0 (not documented)
  • Which was an incremental improvement of the Opto Endstop v1.0

Index