Замена драйверов A4988 на TMC2208, термоизоляция столика на 3D принтере Anycubic
Текст видео
В прошлых видео я говорил, что на моем принтере Anycubic Mega pro с завода установлено только два тихих драйвера из пяти, а так же о том, что на столике нет теплоизоляции с обратной стороны. В этом видео я установлю все драйвера и сделаю термоизоляцию столика. Посмотрим, что от этого изменится и стоит ли вообще выполнять такие доработки. Детали для них я как раз недавно получил из Китая.
Начну с установки термоизоляции. Перед началом печати принтер разогревается довольно долго. Сейчас это время около пяти минут. Я ожидаю, что после установки термоизоляции столик будет нагреваться быстрее и печать начнется раньше. Сейчас я запустил печать и хочу замерить, сколько времени уходит на разогрев столика. Я буду печатать кубик со сторонами 5 миллиметров. В данном случае не важно, какая именно деталь будет печататься, поэтому я выбрал самую маленькую. Столик будет разогреваться до 75 градусов Цельсия, именно такую температуру я установил для печати первого слоя. Я знаю, что многие этого не делают и печатают при температуре столика 60 градусов. Поэтому я буду замерять время разогрева от 30 до 60 и от 60 до 75 градусов. Это так же позволит исключить программную задержку перед запуском печати.
Получилось что.
Время разогрева от 30 до 60 градусов 0:12 – 2:25 – 133 сек
Время разогрева до от 60 до 75 градусов 2:25 – 4:10 – 105 сек
Теперь, когда это известно, можно приступать к доработкам. Чтобы сделать термоизоляцию столика, столик вначале нужно снять. Откручиваю все четыре регулировочные гайки по его углам.
Переворачиваю столик.
Вот такую наклейку я буду использовать для термоизоляции. Она продавалась на Али экспрессе специально для этого. Это какай-то вспененный полимер. С одной стороны он обклеен алюминиевой фольгой, с другой имеет липкую поверхность. Ее размеры 220 на 220 миллиметров. Размеры столика для печати немного больше. 220 на 230 миллиметров. Но это ничего страшного. Печать не происходят на краях столика. Область доступная для печати согласно документации 210 на 210 миллиметров. К тому же по краям столика расположены провода, винты и прижимные скобки. Для них нужно сделать вырезы. Отмечаю границы этих вырезов. Поскольку я теперь видеоблогер то, для того чтобы сделать такие вырезы мне больше не нужны ножницы. Можно сделать вот так.
На столике есть термодатчик, и светодиод, я решил их просто заклеить.
Наклеиваю термоизоляцию.
Теперь можно собирать все обратно. После такой операции настройку уровня столика, конечно, нужно повторить. Про то, как это сделать на этом принтере я рассказывал в обзорном видео на него.
Теперь можно приступать к замене драйверов шаговых двигателей. После их замены принтер должен стать еще более тихим. Шумные драйвера сейчас стоят на двух моторах оси Z и моторе, подающем филамент на экструдер.
Сейчас драйверы оси z на средней скорости звучат вот так.
На медленной скорости вот так.
На быстрой скорости вот так.
Драйвер двигателя подающего филамент звучит вот так.
Перед тем как их заменить, нужно знать немного теории. Разные шаговые двигатели имеют разный рабочий ток и напряжение. Эти параметры указываются в характеристиках двигателя. Ток, который будет подаваться на двигатель можно установить с помощью, так называемого опорного напряжения, которое задается с помощью подстрочного резистора, который установлен на самом драйвере. Он расположен вот здесь. Опорное напряжение легко замерить. Для этого нужно измерить мульти метром напряжение между средним контактом реостата и землей. Отвертка как раз касается среднего контакта при подстройке.
Сразу замеряю эти значения. Так мои дальнейшие рассуждения будут более понятны. Для начала я замерю напряжение на драйверах этого принтера установленных с завода. Для удобства подключу нулевой щуп мульти метра к земле на блоке питания, а не на драйвере. Это все равно один и тот же провод, но так измерять будет удобнее.
У меня получились вот такие значения.
Видно, что на тихих драйверах оси х и y напряжение примерно равно 1,33 вольта. На шумных драйверах оси z оно уже другое, потому, что модель этих драйверов отличается. Среднее значение 0,915 В.
Взаимосвязь между опорным напряжением на этом резисторе и током, который будет подаваться на двигатель, зависит от конкретной модели драйвера и для разных драйверов разная.
Если ток, поступающий на двигатель будет слишком низким, то двигатель может пропускать шаги, а если он будет слишком высоким, то двигатель будет перегреваться.
Рабочее напряжение этих двигателей 12 вольт, а ток неизвестен. Этот параметр не указан в документации принтера, а на самих двигателях нет обозначений. Выходит, что для замены драйверов нам вначале нужно замерить опорное напряжение на старых драйверах, затем рассчитать ток двигателей, а затем вычислить опорное напряжение на новых драйверах. Но я поступлю немного иначе. И вот почему.
Существуют разные формулы для расчета опорного напряжение. Они все заканчиваются рекомендацией проверить что получилось, не пропускает ли двигатель шаги и не греется ли он слишком сильно. Т.е. в конечном итоге все сводится к проверкам и экспериментам. Два драйвера TMC 2208 уже были установлены на этот принтер на производстве. Видимо производитель принтера уже определился с тем, какое напряжение будет оптимальным. И потому можно взять это значение как проверенное и выставить такое же на других двигателях. Думаю, так будет даже лучше потому, что это должно быть уже проверенное значение напряжения.
Но двигатель, подающий филамент отличается от остальных. Он тоньше, и ток необходимый для его работы тоже будет меньше. С ним мы поступим следующим образом.
Все формулы для расчета рабочего тока из опорного напряжения, что я видел. В общем виде выглядят вот так.
I_rms = A * V_ref
Ампер = Вольт / Ом
1.33 / x = 0.915 / 0.78
x = 1.13
I_rms – Постоянный ток, подаваемый на двигатели
V_ref – Опорное напряжение
Ток равен опорному напряжению, домноженному на какой-то постоянный коэффициент который зависит от конкретного драйвера. Судя по размерности это должна быть единица, деленная на некое сопротивление.
Получается, что ток прямо пропорционален опорному напряжению, а значит, для вычисления нужного нам значения можно составить простую пропорцию.
У меня получилось, что на драйвера осей нужно установить напряжение 1,33 вольта, а на маленький двигатель мотора подающего филамент 1,13 вольта.
Радиатор одного из драйверов не помещается по высоте под кулером. Мне его придется немного подпилить.
Теперь можно наклеить радиаторы на драйверы. А после приступать к их замене. Обратите внимание, что регулировочный реостат у этих драйверов находится с разных сторон. Нужно быть внимательными при замене драйвера шагового двигателя и не ошибиться какой стороной он должен вставляться.
Перед тем как устанавливать опорные напряжения двигатели лучше отключить. Для этого можно выдернуть все разъемы двигателей из материнской платы или в случае с этим принтером отключить красный, зеленый и черный разъем снаружи корпуса.
Но это еще не все. При замене драйвера a4988 на tmc2208 v2 так же нужно сделать инверсию оси. Т.к. эти драйвера вращают двигатель в разные стороны. Если сейчас включить принтер то экструдер будет подниматься вместо того чтобы опускаться, а филамент вытягиваться из хотенда. Инверсию можно сделать программно в настройках марлин, в настройках драйвера, если ваш принтер напрямую подключен к компьютеру, или просто зеркально переставить все контакты на разъеме двигателя. Обратите внимание, что для двигателя оси y на котором стоит тихий драйвер с завода это уже сделано. Я переставлю контакты. Такой вариант, мне нравится больше.
Контакты разъема можно вытащить, нажав на небольшой металлический язычок чем-то узким. Я буду использовать иголку.
Перед тем как их вставлять обратно, их можно немного отогнуть. Они сделаны из мягкого металла и при нажатии на них иголкой они загибаются.
Поочередно меняю пины местами для трех двигателей.
Кстати, чтобы убедиться, что двигатели оси z не пропускают шаги. Можно зайти в меню перемещения экструдера. Выставить экструдер в положение home, затем несколько раз поднять и опустить его на 10 единиц на разной скорости и в итоге он должен вернуться в исходное положение. Если двигатель будет пропускать шаги, то можно попробовать повысить опорное напряжение. Расстояние между столиком и хотэндом в данном случае можно замерить бумажкой, как это делают при настройке уровня стола.
Теперь выставляю напряжения.
Принтер можно собирать. И проверять, что получилось.
Раньше двигатель оси z звучал вот так.
Теперь он звучит вот так.
Раньше двигатель, подающий филамент звучал вот так.
Теперь, он звучит вот так.
Печать раньше звучала вот так.
Теперь она звучит вот так.
В общем, все вполне ожидаемо. Печать стала тише, но не на много. Основной шум, похожий на гул, производит кулер обдува детали. В начале печати, когда хотенд паркуется шум исчез. Именно он мне не нравился когда запускаешь выжигание, он звучит часто. Во время печати почти ничего не изменилось. Шум от двигателя, подающего филамент исчез, но он был тихий, перемещение по оси z как звучало небольшим щелчком, так и звучит.
Теперь можно замерить изменилась ли скорость нагрева столика. Запускаю печать той же модели еще раз.
Время разогрева от 30 до 60 градусов 0:17 – 2:26 – 130 сек это на 2% быстрее
Время разогрева от 60 до 75 градусов 2:26 – 3:57 – 90 сек это на 17% быстрее
Получается, что термоизоляция столика, в скорости его нагрева, в общем-то, особо ничего не меняет. Сделав термоизоляцию столика, можно снизить расход электроэнергии, но учитывая, что потребляемая мощность столика не очень большая, примерно 140 ватт, экономия тоже получится не большой.
Вот такие результаты получились у меня в этот раз. Раздражающий звук вначале печати исчез. Печать стала тише, но она и так была тихой. Если вы задумаетесь о том чтобы уменьшить шум принтеров похожей конструкции, то можно менять только драйвера осей x и y, а остальные оставить как есть.
Дополнительная термоизоляция столика, на мой взгляд, не дает никаких плюсов. Возможно, в некоторых случаях так можно улучшить прилипание детали к столику, но с прилипанием детали у этой модели принтера и так нет проблем.
Вот таблица опорных напряжений драйвера для этой модели принтера. Она так же должна подойти и для других моделей принтера от Anycubic т.к. двигатели там должны быть такие же.