Back on track… Es druckt wieder

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Nach einigen Reparaturarbeiten ist der Drucker wieder unter den Lebenden. Einige Dinge, die ich dabei gelernt habe und die für andere nützlich sein könnten:

Stotternder Schrittmotor

Nachdem ich die Treiber des Duet Controller-Boards getauscht hatte ist der Y-Motor nicht mehr korrekt verfahren. Ich habe das auf die Tatsache geschoben, dass dieser Treiber eventuell nicht richtig verlötet wurde. Also habe ich das Board noch einmal nachgelötet und mit einem ausgebauten Motor getestet. Das Ausbauen des Motors war schnell erledigt und nachdem ich die Lötstellen noch einmal erwärmt hatte hat der Motor sich auch korrekt gedreht. Also alles wieder eingebaut und diesmal die Verkabelung genau überprüft und der Motor stottert immer noch. Nach Erhöhen des Motorstroms und verringern der Beschleunigungswerte ist die Achse auch wieder verfahren. Allerdings ist der Tisch anstatt der 10mm ist der Tisch aber 80mm verfahren. Ein eindeutiges Zeichen, dass mit den Microstep Jumpern etwas nicht stimmt. Wie im Schaltplan des Duet Boards zu erkennen ist, wird jeder Motortreiber auf 1/16 Microstep konfiguriert. Ein kurzes nachmessen des betroffenen Treibers und siehe da, die Konfiguration für MS2 war auf low statt high. Da hat sich beim Tauschen der Treiber wohl eine Leiterbahn gelöst. Ein Draht von Pin 6 auf 3,3V und schon lief wieder alles wie geschmiert.

Stotternder Schrittmotor 2

Ein weiteres Stottern der Y-Achse nach dem erfolgreichen Zusammenbauen und dem ersten Druck ließ sich auf eine lose Steckverbindung des Motors zurück führen. Nicht immer ist das Controller-Board der Verursacher. 

Kabelführung

Die Verschiedenen Kabelstränge des Druckers sind jetzt in einem Bündel mit einem Spiralschlauch zusammen gefasst und somit nicht mehr so gefährdet sich zu verheddern. Der Spiralschlauch ist günstig auf Amazon zu haben.

Luftzug

Der Lüfter für die Hotend-Kühlung kann keinen nennenswerten Druck aufbringen. Da die Luftdüsen des Kühlerteils allerdings nicht dem Durchmesser des Lüfters entsprechen, wir eine große Menge der Luft zur Zuführungsseite zurückgedrückt und weht auf das Druckbett. Das soll angeblich zu schlechteren Drucken führen. Mit einer Abdeckung kann dem entgegengewirkt werden. Ob das wirklich funktioniert, wird sich zeigen.

Stromversorgung

Ich habe das ATX Netzteil durch ein 400W LED Netzteil ausgetauscht. Die Druckplatte ist wesentlich schneller auf Temperatur, die Steigung der Temperaturgerade ist fast doppelt so hoch wie vorher, und der Lüfter des Hotends bekommt beim Einschalten der Heizplatte oder des Hotends kein Drehzahleinbruch mehr. Ich hoffe dass dadurch die Druckergebnisse Konstanter werden, da teilweise der gleiche Druck einmal gelungen ist und beim nächsten Mal wieder nicht.
Die 400W sind allerdings auch viel zu hoch ausgelegt, aber was soll’s, es funktioniert.

Hotend Kühlung

Wie bereits oben beschrieben ist die Drehzahl des Lüfters am Hotend ab sofort nicht mehr davon abhängig, ob die Heizplatte oder das Hotend eingeschaltet ist. Wie und ob sich da bei den Druckergebnissen bemerkbar macht bleibt abzuwarten. Besonders interessant werden Brücken, die nun konstant gekühlt werden können. 

Wärmeleitpaste

Ich habe zwischen Heizplatte und Aluminiumabdeckung eine gehörige Portion Wärmeleitpaste verteilt. Das Ergebnis ist , dass die Glasplatte jetzt wesentlich näher am Wert der im Web-Interface eingestellt ist liegt als vorher. Der thermische Verlust zwischen PCB und Aluplatte war durchaus signifikant. Wenn ich im Web-Interface 50°C einstelle hat die Glasplatte nach einiger Zeit auch zwischen 48°C und 49°C erreicht. Erstaunlich.
Den Schalttransistoren im Netzteil habe ich ebenfalls eine Portion Wärmeleitpaste verpasst, denn die waren einfach nur auf einen Alu-Heatsink geschraubt. Der Thermistor im Hotend ist durch diverse Unfälle mittlerweile komplett mit PLA im Heizblock eingegossen. Insofern dient hier das dauernd geschmolzene PLA als ‚Wärmeleiter‘.
Alles wieder am Laufen

Zukunftspläne

In nächster Zukunft werde ich einen Halter für den Kabelschlauch des Trägerarms machen, denn der führt im Moment dazu, dass sich die Steckverbinder zum Controller-Board bewegen und das ist kein guter Zustand.
Ebenso ist das Kabel zum Heizbett zu lang. das werde ich auch noch kürzen.

BTW: What’s inside a cheap Chinese LED power supply?

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I got a cheap 400W 12V switching power supply in the mail the other day. I wanted to use it as replacement for an ATX power supply for my 3D-printer.

But what is inside those things?
400W / 12V Power supply from china

First of all let’s have a look at the outside of the power brick. The Frame is made from two 1.5mm aluminium sheets. There is a fan in the top and the screw terminals are covered with a plastic lid. The frame has two screw holes on each side for mounting. It does not have a switch but there is an indicator LED next to the terminal.

The fan on the top cover is connected to a pin header so it can be removed with the lid. The housing itself is pretty sturdy so it looks good so far.

The input voltage can be selected via a switch that is accessible from the outside. You can select a supply voltage of 110V and 220V. So it can be used worldwide since the frequency of the input current does not matter for a switching power supply.

After lifting the cover up we can have a look at the PCB inside. It looks like there is a single sided through hole board inside. Four high power semi-conductors are placed near the side walls and thermally connected to them.One thing I noticed was a loose screw flying around inside the supply. This can be extremely dangerous since it can cause a short in the supply. Also there where two mounting screws missing on the board. One in the middle and one in the upper left corner. 

The underside of the PCB shows the different components of the circuit. The picture below shows the different parts of the power supply. First of all we can see the terminal at the right side and the high voltage AC input at the lower part of the screw terminals. The yellow area is protective earth and surrounds the hot part of the high voltage mains circuit. This is where one of the mounting screws where missing! The mains voltage is decoupled via a transformer and goes from the yellow part into the green area. There it is rectified and buffered in two 680µF caps. Those are rated 250V so I’m not sure what voltage this area has. It certainly can not be rectified mains voltage since this is nearly 400V! The pink area is control circuitry with a central controller KA7500B. It brings everything along to control the switching regulator found at the back side heat-sink. The blue square is the main transformer, that transforms the higher voltage on this side to the desired 12V on the other side. There you can see that the traces on the PCB get flooded with solder to decrease their resistivity. The PCB trace width calculator gives a rough estimation for about 97.9mm trace width. This is certainly not the case so the added solder leads to a reduced trace width. The output of the Terminals is monitored by the chip. So they have to be connected to the 12V output traces. Since the high current leads to a voltage drop over the distance from the transformer to the terminals the measurement of the output voltage should be done at the terminal point. Therefore there should be at least one sens line going back to the controller circuit. Yes, there it is. Marked with the orange arrow.
Oh wow they are high quality Rubycon Caps… Oh wait. no they aren’t
So after all I can say you get what you pay for. The power supply is not bad. But it certainly is no high end laboratory style power brick. Let’s see how it works out under load.

The output voltage at the terminal droped one volt after loading the power supply with 350W. This can be compensated at the trimmer next to the terminal. so now the output voltage is bang on 12V and the ripple is in an acceptable 0.2Vpp. The supply can now deliver 12V without dropping to 10V like the ATX did. Let’s fix up the printer to get going again.

Never assume… Immer einmal mehr überprüfen

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Mein Umbauvorhaben, ein leistungsfähigeres Netzteil als das ATX-Netzteil an den Drucker zu bauen ist leider gescheitert. Um die benötigten 20A zum Heizen des Druckbetts an den Drucker zu liefern habe ich mich für den Einsatz einer 3-adrigen 2,5mm² Netzleitung entschieden. Also Braun, Blau und Grün-Gelb. Der Austausch hat vor einigen Tagen stattgefunden und ich habe lediglich die vorgegebene Leitung mit der neuen ersetzt. Dabei habe ich nicht auf die Polarität geachtet, sondern lediglich darauf die gleichen Anschlüsse wieder zu treffen. Tja und genau das habe ich vergessen. Als ich das neue Netzteil anschließen wollte habe ich Blau als 0V und Braun als 12V verwendet, ohne es nochmal auf dem Controllerboard zu überprüfen, denn diese Farbcodierung wird auch im 12V kapazitiven Näherungsschalter verwendet. Die Schaltung zur Generierung der 5V und 3,3V ist mit einer Diode gegen Verpolung gesichert, die Motortreiber hingegen sind in Flammen aufgegangen…

Ersatz ist bestellt und ich kann die Treiberbausteine austauschen. Das ärgerlichste an der Sache ist, dass ich es hätte besser wissen müssen.

Never assume. Double check. Every time. 

Zeitraffer Aufnahmen mit dem RaspberryPi und einer PiCam

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Es hat etwas faszinierendes dem 3D-Drucker dabei zuzuschauen, wie er Schicht für Schicht ein Teil erstellt. Allerdings ist der Prozess ein zeitintensives Unterfangen. Kleine Drucke sind in einigen Stunden gedruckt, größere Drucke dauern hingegen gerne mal etwas länger. 7 Stunden sind für einen mittelgroßen Druck eine realistische Zeit. Um den Prozess in seiner ganzen Faszination abzubilden können Zeitrafferaufnahmen gemacht werden. Dabei wird die Zeit, die benötigt wird auf ein einstellbares Minimum reduziert und die Entstehung des Objektes in seiner ganzen Pracht gezeigt. Das Hilfsmittel meiner Wahl ist ein RaspberryPi mit PiCam und die Software RPi-Cam-Webinterface. Die Installation der Software ist mit wenigen Eingaben, entweder über die Konsole des Pi’s oder über SSH erledigt.

sudo apt-get update
sudo apt-get dist-upgrade
sudo rpi-update
mkdir ~/cam
cd ~/cam
git clone https://github.com/silvanmelchior/RPi_Cam_Web_Interface.git
cd RPi_Cam_Web_Interface
chmod u+x RPi_Cam_Web_Interface_Installer.sh
./RPi_Cam_Web_Interface_Installer.sh install

Jetzt sind alle benötigten Dateien und Programme installiert, sodass mit einem Webbrowser auf die Cam zugegriffen werden kann. Das sehr minimalistische Webinterface ermöglicht eine einfache Konfiguration und die Vorlage für Zeitrafferaufnahmen hat alles für einen schnellen Test bereits eingestellt. Wir wählen also unter ‚Load Presets: Stf FOV, x30 timelapse‚ aus. Ein simpler Druck auf ‚record video start‚ startet die Aufnahme.

RaspberryPi mit PiCam

Nach einiger Zeit hat sich auf Grund der hohen Auflösung der Kamera eine beachtliche Datenmenge angesammelt. Mein aktueller Druck läuft seit 4:30 Stunden und die dazugehörige Filmdatei ist bereits 3,6GB groß. Meine Speicherkarte wird also demnächst überlaufen und die Aufnahme abbrechen. Schade, denn der Druck wird noch einige Stunden laufen.

Eine weitere Möglichkeit ist, die Kamera nur Bildaufnahmen machen zu lassen. Eine Aufnahme mit voller Auflösung und 85% Bildqualität führt zu einer ungefähr 3MB großen Datei. Wenn alle 3 Sekunden ein Foto geschossen wird entsteht innerhalb einer Minute 60MB Daten. Eine Stunden sind dann 3,5GB. Auch hier ist uns nicht weitergeholfen. Um hochwertige Aufnahmen für den Zeitraffer zu bekommen werde ich wohl oder Übel den Speicher des RaspberryPi erweitern.