Ensamblado y configuración de la placa de control de la impresora 3D
Cuando se va a proceder a montar la electrónica de control de una impresora 3D, se puede optar por montar toda la circuitería electrónica superpuesta al chasis de la impresora, con el riesgo de tocar cables, provocar cortocircuitos, etc. o se puede optar por montarla dentro de una caja más o menos hermética que la proteja contra cortocircuitos, golpes, etc. Dado que partía de cero y antes de ensamblar la impresora no podía imprimirme una caja de protección, utilicé una caja de protección que ya tenía.
Previo al montaje del módulo de control, procedí a probarlo previamente para evitarme disgustos. Basta que leáis el apartado "PRECAUCIÓN PARA LOS NO INICIADOS EN LA ELECTRÓNICA" y después de comprobar que el módulo funciona, ensamblarlo sobre la impresora como hice yo.
La tarjeta de control que he utilizado, integra en un solo módulo el equivalente a una placa Arduino Mega + controladora de motores paso a paso. En lugar de tener que colocar varias tarjetas, ajustarlas, asegurarme que se integran completamente, utilicé una diseñada específicamente para una impresora 3D.
Veréis muchos videos en los que utilizaban la placa Arduino Mega para el control de la impresora y otro módulo o "tarjeta hija", situada encima, para el control del motor, donde se añadían los "drivers" o módulos de control de los motores paso a paso.
Cuando tuve que elegir la configuración a realizar para la circuitería electrónica de mi impresora, opté por añadirle unas protecciones eléctricas y visuales extras: he añadido diodos de protección para evitar inversiones de polaridad en los 12 V, leds indicativos del funcionamiento de la cama caliente y otro led para el extrusor.
El esquema general que he hecho, a nivel de diagrama de bloques, sería el siguiente:
De la página de Reprap, tenemos una imagen de esta placa de control, que con permiso de Malpartida y Reprap, sería:
Se ha de tener en cuenta que una de las partes más sensibles de la impresora es la circuitería electrónica, por lo que una adecuada protección nunca viene mal. En mi caso, opté por una caja hermética de un control de garaje obsoleto.
Esta caja, tal cual está no permite que el módulo de control SAV-MKI tenga una correcta refrigeración: realicé una modificación que consiste en sustituir la tapa por otro elemento fácil de construir, un metacrilato transparente agujereado para instalar encima un ventilador, quedando el módulo de control como aparece en la fotografía:
Encima de la placa de control SAV-MKII, añadí unos módulos excitadores o drivers para los motores paso a paso que incorpora la impresora. Dado que tienen un consumo relativamente elevado de corriente y que la placa de control no viene preparada para ello, es necesario añadir estos pequeños módulos (tienen un disipador de aluminio encima, para su refrigeración).
Se ven los 4 módulos en "columna" dentro de la placa de control y se encargan de suministrar, cuando lo necesiten los motores, la corriente necesaria (desde unos 200-300 mA en los ejes X e Y, hasta los 600 mA en el eje Z)
Como se puede observar, el módulo de control se encuentra operativo (led´s de cama caliente y extrusor encendidos), los "pololus" o módulos de control de los motores paso a paso, están instalados, los mazos de cables en los lados de la placa para facilitar su refrigeración y el cable USB (de color amarillo, en el lado superior izquierdo) conectado.
Encima de la placa, voy a montar el metacrilato de protección previamente agujereado en la zona de los disipadores de los pololus y con un ventilador de un pentium III situado encima, forzando la ventilación al interior del módulo. Cuanto más ventilación, menos calor se genera y más duración del módulo de control:
Una vez que se ha conectado el metacrilato, el conjunto queda fijado por tornillos en un lateral de la impresora, como aparece en la fotografía:
Llegados a este punto, en el que ya está montado el módulo de control, los motores cableados al mismo y agrupados los diferentes mazos de cables (la malla que cubre los cables salió de fuentes de alimentación de ordenador averiadas a las que quité las mallas), toca realizar los diferentes ajustes al módulo SAV-MKI, de acuerdo al procedimiento descrito por Francisco Malpartida en sus videos y en la página de Reprap donde aparece su placa: basta escribir en la página SAV-MKI y tenemos el procedimiento de ajuste en pantalla.
PRECAUCIÓN PARA LOS NO INICIADOS EN ELECTRÓNICA E INFORMÁTICA:
Se tiene que tener un conocimiento básico de software, de programación y mucho de electrónica puesto que el ajuste del módulo nos llevará a continuación al ajuste de la corriente de los motores y al resto de ajustes. Si os parece complicado, comprarla ya ensamblada.
Como ya indiqué en la página inicial de impresoras 3D, se requiere una serie de herramientas de electrónica y un ordenador, preferiblemente un ordenador portátil por si nos llevamos la impresora a otro lugar, dedicada en exclusiva (vale perfectamente un Pentium IV mobile) como el mío.
Para programar/configurar el módulo SAV-MKI nos vale con un cable serie USB y un ordenador portátil con, por ejemplo, el programa de "fileteado" Slicr instalado.
El video que yo tomé como inicial para la configuración de la SAV-MKI es el que hizo Malpartida en Youtube como primeros pasos, con detalles importantes para configurar y probar la tarjeta.
En este vídeo, tomando como referencia los ajustes descritos en la página de Reprap.org, podemos configurar el módulo sin problemas. Es importante indicar que, dado que utilizamos un puerto USB para configurar el módulo de control, a veces el módulo se puede llegar a desconectar sin que nos demos cuenta: conviene revisar que las tomas de tierra de la placa de control y de la fuente de alimentación de nuestro ordenador sean las mismas.
En mi caso, una vez que monté el módulo de control SAV-MKI en el lateral de la impresora y antes de conectar ningún módulo adicional, procedí a comprobar su funcionamiento.
Para ello, seguí el tutorial de comandos que recomienda F. Malpartida en su video de ajustes utilizando comandos de la eeprom. De esta manera, sin riesgo de romper ningún módulo, comprobé el funcionamiento de los motores (pudiendo ajustar el potenciómetro de los drivers de los motores al consumo real que tienen).
También el desplazar el extrusor sobre la "cama caliente" de la impresora, me permite calibrar la horizontalidad de la misma respecto del extrusor montado, para el ajuste fino de nivelación.
El escribir estos comandos lo que hacen es desplazar el extrusor sobre los ejes X, Y y Z (cuando está montada completamente la impresora) y a nosotros nos van servir para comprobar que el módulo SAV-MKI no está averiado. Una vez que veamos que no está averiado, procederemos a actualizar el firmware de Marlin que viene por defecto cargado. En el video, Malpartida nos muestra como configurar los parámetros de la tarjeta SAV-MKII por línea de comandos.
Los comandos más usuales nos van a permitir conocer los parámetros de calibración de la impresora: por ejemplo, cuál es la velocidad máxima de avance del extrusor, el avance máximo en el eje X, Y, Z, los finales de carrera, etc.
Para ver la version de Marlin instalada, una vez conectado el módulo SAV-MKI por medio de un cable USB al puerto serie de nuestro portátil con el programa Slicr abierto, habilitamos la conexión al puerto donde esté conectada nuestra placa de control.
En la parte inferior derecha de la pantalla, escribiríamos:
M501 a continuación, nos aparecería en la pantalla superior derecha la configuración de Marlin que tenemos instalada, el equivalente a la configuración de la BIOS. Se puede apreciar en la fotografía del Pronterface de mi impresora, la configuración que tiene configurada:
Los parámetros configurados en estos momentos en Marlin, particularizados para esta impresora (fundamentalmente finales de carrera, velocidad de giro del extrusor, número de pasos por milímetro, etc.), quedarían como sigue:
echo:Steps per unit:
echo: M92 X78.46 Y80.10 Z4010.00 E700.00
echo:Maximum feedrates (mm/s):
echo: M203 X500.00 Y500.00 Z2.00 E25.00
echo:Maximum Acceleration (mm/s2):
echo: M201 X3000 Y3000 Z100 E1000
echo:Acceleration: S=acceleration, T=retract acceleration
echo: M204 S2000.00 T2000.00
echo:Advanced variables: S=Min feedrate (mm/s), T=Min travel feedrate (mm/s), B=minimum segment time (ms), X=maximum XY jerk (mm/s), Z=maximum Z jerk (mm/s), E=maximum E jerk (mm/s)
echo: M205 S0.00 T0.00 B20000 X20.00 Z0.40 E5.00
echo:Home offset (mm):
echo: M206 X0.00 Y0.00 Z0.00
echo:PID settings:
echo: M301 P22.20 I1.08 D114.00
M115 es el comando que me permite comprobar la versión de Marlin instalada en la impresora:
Dado que no se aprecia muy bien, se copia aquí el contenido de la imagen:
SENDING:M115
FIRMWARE_NAME:Marlin V1; Sprinter/grbl mashup for gen6 FIRMWARE_URL:https://github.com/fmalpartida/Marlin/tree/SAV-MkI-config PROTOCOL_VERSION:1.0 MACHINE_TYPE:SAV MkI EXTRUDER_COUNT:1 UUID:0e3df20b-f1c8-45d7-a2e5-d33a6f96d9ed
Para comprobar si los finales de carrera están funcionando correctamente, hacemos un "Home" a los ejes desde el icono de Pronterface con M119; además incluyo el conjunto de scripts generados cuando se carga un pentágono para su impresión:
Se puede comprobar en la parte superior de la pantalla "x_min: triggered", que indica que el final de carrera se ha activado al llegar el extrusor al extremo donde está el final de carrera. Los otros finales de carrera no se encuentran pulsados por los ejes Y y Z y por ello aparecen "open".
Debajo del resultado de la "consulta" del comando M119, aparece el proceso de carga de una imagen que se corresponde al pentágono que aparece en la parte central de Pronterface. Indica al final del procesado de la imagen, cuánto tiempo durará la impresión del pentágono y cuánto filamento consumirá.
Si tenemos alguna duda de como nos quedará la impresión en 3D, basta con abrir el programa Slicr y a continuación, seleccionar la imagen que vamos a imprimir.
Del menú que obtenemos, seleccionamos la opción de "Add" para añadir la imagen a visualizar y nos aparecerán los defectos que encuentre el programa a la hora de imprimir la imagen con la impresora 3D. Si no aparece ningún mensaje, el fichero con extensión "stl" se encuentra correctamente:
Seleccionando la visualización previa (View), podremos ver el objeto a imprimir e incluso girarlo:
Una vez visualizada la imagen y si se corresponde a la imagen 3D que queremos imprimir, desde la pantalla de Pronterface activaríamos la casilla "Print" y a esperar que la impresión 3D finalice, aunque conviene no olvidar que los atascos, cortes de filamento, deslizamiento de capas, etc., son frecuentes hasta que uno termina de ajustar completamente los parámetros de la impresora.
