Kompaktes RepRap Mainboard

Hallo Allerseits, dem einen oder anderen ist es wahrscheinlich schon zu Ohren gekommen, dass ich eine Mischung aus Generation 7 und der Gen6 gemacht habe.
Gleich vorneweg, es ist alles in SMD und dadurch sehr angenehm kompakt in der Größe, ok Größe ist jetzt eigentlich beim RepRap nicht das Problem der Elektronik, aber es war ein gewisser persönlicher Ansporn vorhanden.
Entstanden ist das Ganze aus der Notwendigkeit einer Elektronik für den Mendel (ist ja klar) und dem eigenen Anspruch es selber zu machen. Ich sehe es nicht ein für eine fertige Platine 140€ zu bezahlen, wenn ich es zum Selbstkostenpreis von ein paar Euro selber kann und meiner bescheidenen Meinung nach besser.

So entstand dann ein zweilagiges Layout in zusammenarbeit mit einem Freund.
Das ist die Platine nach dem ätzen und bohren, sieht nach ner Menge Arbeit aus



Angefangen hat es damit das ich zuerst einfach nur die Generation 6 selber neu layouten wollte und zwar von 4-Layer, die ich selber nicht hätte herstellen können, auf eine 2-Layer Platine.
Was jetzt am Ende herauskam hat alle Funktionen der Generation 7, nur in SMD und einen USB-RS232 Wandler direkt auf der Platine.
Ich kann also behaupten das es eine neue All-In-One Lösung ist, mit integrierten Steppertreibern , die ich bisher auch bei der härtesten Misshandlung noch nicht zum Abrauchen bringen konnte.

Features:

• Kompakte 96mm x 91mm Abmessungen
• USB-RS232 On-Board (TUSB 3410, in der nächsten Revision wird es ein FT232)
• Effizienter 5V-Schaltwandler integriert
• Hohlbuchse (~90W maximale Eingangsleistung)
• Max/Min-Optoendstops (insgesamt 6)
• Extruder-Anschluss (Thermistor und Heater samt Statusled) wird vom Board mit Stromversorgt
• Heatbed-Anschluss mit Statusled, wobei für das Heatbed eine externe Strombquelle benötigt wird
• Vier Schrittmotor-Controller
• Schaltbarer Lüfter Ausgang mit Statusled
• Reset-Taster
• SPI-Interface mit Debug-Led
• I²C-Interface
• Cooles RepRap-Logo im Lötstopp (wird nächstes mal im Kupfer mitgeätzt)

Hier sieht man das schöne Stück nach dem Bestücken, es ist der erste Prototyp, deswegen wurde so ziemlich überall mehrfach dranrumgelötet, dementsprechend sieht es natürlich auch aus.




Wie das bei Prototypen so ist, lief natürlich auf Anhieb gar nichts, ausser der Schaltwandler und es war noch ein wenig debugging nötig, wobei wenig noch geschmeichelt wäre und ich an dieser Stelle ein großes Dankeschön an meine beiden Mitbewohner richten möchte, die auch nicht grade wenig Zeit mit Fehlersuche an dem Mainboard verbracht haben.

So in etwa sieht das dann bei der Fehlersuche aus:




Das Board ist für einen Betrieb an einer Spannung von 12V bis 25V gedacht, der Schaltwandler sorgt für eine stabile 5V Versorgung und ein 12V Festspannungsregler sorgt dafür das die Lüfter auch bei höherer Spannung noch funktionieren.
Zudem bleiben die Schrittmotortreiber bei einer höheren Betriebsspannung wesentlich kühler als bei einem Betrieb an 12V.
Ausserdem kann man so ein gut erhältliches Notebook-Netzteil zur Stromversorung benutzen, die Stepper, inklusive Extruder Heizung und Lüfter sollten meiner Meinung nach nicht mehr als 90W verbrauchen und die meisten Netzteile sind in ungefähr dieser Leistungsklasse.
Wenn jemand einen Vorschlag für eine andere Buchse hat wäre ich dafür auch offen.

Wie auch bei der Generation 7, sollten die meisten Firmwares auf dem Board laufen, man muss nur die Pins entsprechend anpassen.

Ich habe aktuell noch ein Problem, mangels eines Mendels kann ich das ganze schwerlich testen. Die einzelnen Funktionen habe ich auf Funktion überprüft. Sprich die Steppertreiber treiben, die Heaterausgänge werden geschaltet und die Optoendstops reagieren auf ein Signal.

Und weil ich grade dabei war, habe ich noch die Opto-Endstops überarbeitet, natürlich in SMD.
Die Platinchen funktionieren mit jeder normalen Standard Lichtschranke, wie es sie zum Beispiel bei Reichelt oder Condrad gibt.

Reichelt Lichtschranke




Damit sie zuverlässig funktionieren brauchts einen zusätzlichen Transistor, aber das ist relativ unkritisch, es sollten die meisten NPN-Transistoren tun.
Ich habe auf der Platine auch wieder eine Led integriert, die anzeigt ob grade etwas die Schranke blockiert oder nicht, wenn man einfach ein 1mm Loch durch die Pads der SMD-Led bohrt, kann man auch eine konventionelle dranlöten, oder wenn die Led durch die Position der Lichtschranke verdeckt ist, grade auf die andere Seite verlegen.

So und nun seit ihr gefragt!

Ich habe noch keinen wirklich Namen für das Mainboard, ausser meinen Arbeitstitel: RepRap_Mainboard-GSG-Mod

Wie würdet ihr das Ganze nennen? Ich habe ja weder die Gen6 kopiert, noch habe ich wie die Gen7 eine neue Elektronik geschaffen, mir fällt einfach kein gängiger Name ein und Gen8 wollte ich es nicht wirklich nennen.

Nee, Nummern sind out, da hast Du recht. "GSG" klingt doch gar nicht sooo schlecht.

Was sind das da denn für Stepper-Treiber-Chips? Sehen so gar nicht nach Pololu aus.

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Generation 7 Electronics	Teacup Firmware	RepRap DIY

Wow, was ein Teil
Da fällt mir nix zu ein

Ich frag mich nur, wer soll das löten ?

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Mfg
Wolfgang

Aller Anfang war schwer - Wolfstrap

Reprap-fab.org

Erfahrungen kann man leider schlecht weiter geben, die muss man selber machen.

Das sind die gleichen Stepper-ICs wie auf der Gen6, nennen sich DRV8811 und sind von Texas Instruments. Sie sind halbwegs gut verfügbar und preistechnisch im Rahmen.

Wer das löten soll? Ich! ><
Und noch meine zwei Mitbewohner hier.
Für einen geübten Löter geht auch SMD relativ gut, ein Problem kann es dagegen sein wenn man kleien Dinge nichtmehr gut sehen kann, das gebe ich zu.
Ansonsten könnte ich mir vorstellen die Boards vorbestückt anzubieten. Wobei es ja auch im Wiki ne Anleitung gibt wie man Treiber in SMD selber mit der Herdplatte löten kann.
Ansonsten, von der nächsten Revision bekommst du eine Wolfgang, dann kannst du dich selbst davon überzeugen.

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those who understand binary, and those who don't.

GSG-Elektronik

Wie wäre es mit "GSG RRE V1".

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 12.05.11 02:03.

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Bob Morrison
Wörth am Rhein, Germany
"Luke, use the source!"
BLOG - PHOTOS - Thingiverse

Warum gerade "C"SG ?
GSG, nach dem Seitenprojekt ist doch ganz IO finde ich.

Nagut...

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 12.05.11 02:04.

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Mfg
Wolfgang

Aller Anfang war schwer - Wolfstrap

Reprap-fab.org

Erfahrungen kann man leider schlecht weiter geben, die muss man selber machen.

Aber um mal auf die Fakten zu kommen...

Warum ein separates Netzteil für das Heizbett ??

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Mfg
Wolfgang

Aller Anfang war schwer - Wolfstrap

Reprap-fab.org

Erfahrungen kann man leider schlecht weiter geben, die muss man selber machen.

Quote
Stoffel15
Warum ein separates Netzteil für das Heizbett?

Das wollte ich auch mal fragen.

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Bob Morrison
Wörth am Rhein, Germany
"Luke, use the source!"
BLOG - PHOTOS - Thingiverse

Das ist die Konkurrenz: [forums.reprap.org] Leiterplatte 6 - 12 $, also 4 - 8 Euro.

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Generation 7 Electronics	Teacup Firmware	RepRap DIY

Die rohe Platine könnte ich auch problemlos zu dem Preis anbieten. Wenn sich noch ein paar finden werde ich mal 10 Stück fertigen lassen, aber das hat noch ein kleines bisschen Zeit.

Stoffel15 Wrote:
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>
> Warum ein separates Netzteil für das Heizbett ??

Zuerst wollte ich alles in einem haben, aber beim planen ist mir aufegfallen, das das Heatbed vermutlich soviel Strom zieht, dass es mir die Hohlbuchse auf der Platine schmilzt. Deswegen habe ich mich dann dafür entschieden einen Ausgang zu realisieren der ein externes Netzteil mit (fast) beliebiger Spannung und Leistung schalten kann.
So kann man ein Heatbed mit 100W anschliessen oder eins mit 200W oder 300W.
Natürlich kann man auch einfach ein Netzteil für beides nehmen und sowohl die Platine damit versorgen, als auch das Heizbett.
Was würdet ihr von einer extra Klemme für die Stromversorgung des Heatbeds halten? Das würde das Anschliessen des Heizbetts für den einen oder anderen wohl einfacher machen.

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GSG-Elektronik

Das mit den Klemmen ist nicht schlecht. Wenn dann jemand alles mit einem machen möchte kann er sich da ja ne Brücke rüber legen.

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Mfg
Wolfgang

Aller Anfang war schwer - Wolfstrap

Reprap-fab.org

Erfahrungen kann man leider schlecht weiter geben, die muss man selber machen.

Quote

Das ist die Konkurrenz: [forums.reprap.org] Leiterplatte 6 - 12 $, also 4 - 8 Euro.

Vielleicht hätte ich auch erwähnen sollen, dass ein RAMPS-Board ja nur die halbe Wahrheit ist. Da braucht man bekanntlich einen Arduino zusätzlich.

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Generation 7 Electronics	Teacup Firmware	RepRap DIY

Ich könnte vermutlich eine Platine zum Stückpreis von ~5€ anbieten, unbestückt versteht sich. Ich hab noch nicht hochgerechnet was die Bauteile zusammen kosten würden. Ist aber auch etwas schwer, da ich die ganzen kleinen Bauteile, dass Hühnerfutter, hier rumliegen habe und nimmer weiß was ich da mal für bezahlt hab. Ich würde aber grob schätzen, das es knapp 50€ wären. Wobei allein etwas meher als 30€ für Halbleiter sind.


Zur Diskussion stehen jetzt also meine Name:

"RepRap_Mainboard-GSG-Mod"

oder Bobs Vorschlag

"GSG RRE V1"

hat noch jemand ne Idee?

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GSG-Elektronik

hi jan nenn es doch "vzkmadimnfvodzbuaezhg"
Viel zu kleine mistbauteile an denen ich mir nur meine finger verbrenne oder das zittern bekomme und am ende zum hammer greife

Finds top was du da gebastelt hast, aber ich glaube ne debuggte fertige wird nicht billig werden ;-) wie siehts mit meine holz cnc ecken aus, habe die schon Verwendung gefunden?

Sehr genial. Schön , daẞ es ein neues Design geben wird.

Ich wollte den Gen 6 auch selber bauen.
Die Bauteile sind alle vorhanden, aber das Problem
ist halt die 4 Layer Platine.

Wenn das Redesign mit dem FT232 abgeschlossen ist, wäre ich sehr an
2 nackten Platinen interessiert.

Zum Selberätzen ist der Isolation-Wert schon recht klein gewählt und die Leiterbahnen
sind schon recht dünn.
Aber ich glaube Ihr habt die auch selber hergestellt oder ?

Auf jeden Fall Glückwunsch zu dem gelungenen Design.


Als Anregung zur Namenswahl:
Rep-Rap-Control, DoublePower , DoubleSquare, DriveItAll, DevelMaster, Spring, Summer, Master-Control, Dream-op, NN

Ich kenne mich mit Elektronik nicht aus, aber wenn ein Herausstellungsmerkmal der PLatine ist, dass sie 2, statt 4 Layer hat, sollte das wohl mit in den Namen oder?

Als ich mir oben das Bild von der Fehlersuche so betrachtete, fragte ich mich, wozu braucht man dabei einen Hammer... bei genauerem hinsehen hab ich es dann gesehen

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Mfg
Wolfgang

Aller Anfang war schwer - Wolfstrap

Reprap-fab.org

Erfahrungen kann man leider schlecht weiter geben, die muss man selber machen.

Was der Hammer da macht, gute Frage wirklich. Aber die halbe Espressotasse hats beim spülen zerlegt. Da wollte ich als mal ne Glasscheibe drankleben, wenn einer mal "nur ne halbe Tasse" will.

Ja, die Platine ist selbstgeätzt, sonst hätte ich mir nicht die arbeit gemacht sie von vier auf zwei zu packen, denn die kann ich schließlich selber machen. Der Isolate ist ausreichend groß gewählt, das gab keine Probleme, Durchführungen unter 0805 Bauteilen schon eher...
Ich muss dich aber vorwarnen, ich habe einen anderen Schaltwandler verbaut als sie, und durch das Heatbed und den Lüfter brauchts ein paar Teile mehr, dass sollte aber kein Problem darstellen.
Also, bei dem aktuellen Interesse werde ich 10 Platinen bestellen, wenn ich die zweite Rev gemacht habe.

Hmm, zur Namensgebung, hier schwirren immer mehr Vorschläge bei mir ein. Werde die Tage nochmal was dazu posten.

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GSG-Elektronik

Hallo Chopper925,
dein Motherboard interessiert mich, könnte ich damit vielleicht auch mein Carbon-Heiztisch betreiben? Ich habe eine Variante mit ca. 300 Watt. Das heißt es fließen schonmal 12 V mit biszu 25 A.
Kann man auch DC-Servoantriebe daranhängen, dann währe es für meine Erodiermaschine interessant.
Gruß Philipp

Hi Philipp,

... du kannst deine Heizplatten auch mit den älteren Elektroniken ansteuern.

Bei meinem auf der Gen3 basierenden CNC-Repstrap habe ich externe Heizregler dran, die können ja nach Stromausgang bis zu einigen kW (SSR's/Triacs bis 235VAC und bis 16A) - hab' für den Extruder aber momentan nur einen 18V-Trafo an den Ausgang gehängt, der primär 235V bekommt, dann aber nur 18VAC auf die Heizwiderstände gibt.

Geregelt wird dabei über einen PT100 im Alublock auf etwa +/-2 °C - das ließe sich aber auch auf unter +/- 1°C Regelbereich kalibrieren.

Eines der beheizten Betten bekommt zwei in Serie geschaltete 150Watt@115V-Heizmodule, die dann direkt an die 230V kommen, das andere ist ein normales heated bed von der GRRF ...

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Viktor
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Aufruf zum Projekt "Müll-freie Meere" - [reprap.org] -- Deutsche Facebook-Gruppe - [www.facebook.com]

Call for the project "garbage-free seas" - [reprap.org]

Also, ich persönlich finde es dämlich solche Leistungen bei so kleinen Spannungen zu bewegen, man muss alles viel größer auslegen.
Ich habe bei mir abgeschätzt inwiefern es Sinn macht ein Heizbett auf Ohmscher-Basis zu betreiben und bin bei ungefähr 24V als guten Kompromiss gelandet. Deswegen ist der Mosfet auf der Platine auch nur ein SO8-Fet der 40V und max. 12,5A schalten kann, wobei die Steckverbinder nur bis 3A pro Pin zugelassen sind, klar kann man da auch vielleicht noch 4,5A durchfließen lassen aber dann wirds auch schon dünne, zumal der Fet ohne Kühlung nur 6A schafft.
Eventuell layoute ich das noch um und nehme einen größeren Mosfet und dickere Anschlussklemmen, aber das hier ist schliesslich mit den Steckverbindern der Gen6 entworfen worden.


Zum Thema Servoantriebe, das ist eine komplett andere Technik, ich könnte zwar ein paar PWM-Pins am Atmega rausführen, aber dann braucht man immernoch eine extra Leistungselektronik dafür.

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GSG-Elektronik

Hallo Chopper,
das ist wohl so, alle Querschnitte sind vom Strom abhängig. Aber die Beschaffung von 24V Netzteilen scheint ein Problem zu ein. Die PC-Netzteile sind sehr beliebt und preiswert (PC-Netzteil 400W 19€ - Schaltnetzteile 24V/320W 50€)
Viele Grüße
Philipp

Zum einen, ein chinesisches "400W" Netzeil bringt auf der 12-Schiene allerhöchstens 150W, dann platzt dir das. Ausserdem brauchen solche Netzteile eine Grundlast auf der 5V-Schiene.
Ausserdem hängt der Preis eines starken 24V Netzteils immer vom Geschick des Beschaffers ab.

Zum andere habe ich selbst noch 24V 250W Trafos rumliegen, deswegen lag es für mich nahe mit 24V zu rechnen.

Ausserdem könnte man auch einfach mit einem billigen Relais schalten, dem ist sowohl Leistung als auch Spannung dann egal.

Ich werde trotzdem in der nächsten Revision eine Schraubklemme und nen dickeren Halbleiter vorsehen. Dann sollten mal so mindestens 10A oder mehr gehen.

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GSG-Elektronik

Ich stimme voll zu!!
„Beschaffungsgeschick“ finde ich sehr schön formuliert, darf ich das übernehmen?

Trafos halte ich ja für nicht mehr Zeitgemäß, aber ist sicher eine simple und robuste Lösung.

Übrigens noch herzlichen Glückwunsch zu dem tollen Board!

Viele Grüße
Philipp

Es gibt Neuigkeiten zum ReRap_GSG-Mod-Mainboard, die zweite Revision ist heute fertiggeworden. Ich habe eure Anregungen mit aufgenommen und noch ein paar kleine Änderungen vorgenommen.

Neue Änderungen/Features sind:

-Der TUSB3410 wurde gegen den FT232RL getauscht, der funktioniert einfach besser und zuverlässiger

-Der ISP-Header ist jetzt besser zugänglich

-Das Logo ist jetzt größer und schöner als vorher und kann von Hinten mit einer Led beleuchtet werden.

-Der Heizbett Ausgang ist einer Schraubklemme und einem robustem Mosfet gewichen, dadurch lassen sich jetzt locker Ströme von 10A schalten.

-Die Bauteilplatzierungen wurden noch etwas geändert um es einfacher bestücken zu können



Ich lasse jetzt erstmal ein paar Platinen fertigen und werde schauen ob das Mainboard auch Praxistauglich ist. Wer es sich zutraut so eine Platine selber zu löten kann sich aber gerne bei mir melden.
Bestückte Platinen werde ich etwas später anbieten. Erstmal muss ich die versorgen, denen ich ein mainboard versprochen habe.

Wer noch Opto-Endstops braucht, der kann auch gern ein paar von mir erhalten, die ätze ich allerdings noch selber.


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GSG-Elektronik

Mach die Stromversorgungs LED hinter das Logo
Maschine an , Logo leuchtet... wär doch mal was.

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Mfg
Wolfgang

Aller Anfang war schwer - Wolfstrap

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Genau so ists verschaltet, ich hoffe das der Effekt gut wirkt. Eine kleine Spielerei muss doch sein... Männer werden Sieben, danach wachsen sie nurn noch.

Das ist das weiße Schemenhafte oberhalb des Tropfens.

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GSG-Elektronik

JA... wenn man genauer hin sieht, steht da auch LED... (halt nur Spiegelverkehrt) Prima Idee. Noch ein Gehäuse zu basteln, wo nur noch das Logo raus kommt... macht doch was her

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Mfg
Wolfgang

Aller Anfang war schwer - Wolfstrap

Reprap-fab.org

Erfahrungen kann man leider schlecht weiter geben, die muss man selber machen.

Hi,

Gibt es die Schaltung für Eagle (*.sch/*brd) ?

Ich überlege mir einen Prusa zu basteln und wollte genau sowas machen, wie Du jetzt gemacht hast.
Warum also das Rad neu erfinden ?

cu
ka-long

Wäre auch an einer Vorlage interessiert....