¶ Hardware
¶ Spherebot Controller V2.2
Wie in der Entwurfsphase beschrieben, wird als Hardware-Plattform der Spherebot Controllerin der Hardware-Version 2.2 verwendet. Die entsprechenden Dateien liegen als KiCad 4.0 Entwurf vor und ermöglichten eine schnelle Bestellung der Leiterplatten (benutzt wurde pcbway.com und jlcpcb.com). Da auf der Baugruppe keine SMD_Bauelemente vorhanden sind, ist die Bestückung recht einfach.
Leider hat die Platine jedoch einen Fehler: lt. Datenblatt des A4988-StepSticks sollte ein Pin mit der 5V-Versorgungsspannung verbunden werden, im Layout ist dieses jedoch als /FAULT-Leitung auf einen Eingang des Arduinos geschaltet. Dieses wurde durch eine Drahtänderung vorgenommen.
Desweiteren hat die Platine dazu ein paar Unzulänglichkeiten:
- Alle Leitungen sind mit gleicher Stärke layoutet. Speziell die Versorgungsspannungen, Masse sowie Schrittmotorleitungen sind jedoch mit größeren Strömen behaftet und sollten entsprechend breiter verlegt werden. (Ein Schrittmotor kann bis zu 2A aufnehmen, auch in Stillstand hat die Baugruppe bei freiggebenen Schrittmotortreiber über 1A aufgenommen).
- Bei der Stromversorgung für den Arduino baut man darauf, dass der Längsregler auch dem Arduino mit 12V Eingangsspannung klar kommt. Hier würde ich einen eigenen Längsregler auf der Baugruppe bevorzugen. Beispiel: Mit einem NCP 1117 ST50T3G von onsemi (bei Reichelt erhältlich) liegt man mit einer maximalen Eingangsspannung von 20V im sicheren Bereich, während ein TS1117BCW50 von Taiwan Semiconductor nur für max 12V spezifiziert ist und damit schon im Grenzbereich (Rückwirkungen der Schittmotoren) betrieben wird. Leider weiss man nie, was auf den China-Nachbauten des Arduino Nano verbaut wird.
Grundsätzlich läuft der Eggbot mit der Spherebot Controller V2.2 Platine. Bei den Schrittmotoren muss Pin1 des Schrittmotors mit dem rechtesten Pin des Steckers P1/P2 verbunden werden, das andere Ende der Schrittmotorphase (einfach ausmessen) mit den zweitrechtesten. Dann kommt in analoger Fortsetzung die zweite Schrittmotorphase. Beim Servo muss der Steuerpin ganz links auf dem Stecker P5 sein.
Zum Abgleich der Schrittmotor-Ströme empfiehlt sich das einfache Testprogramm (mit im ausgeschalteten Zustand abgezogenen Schrittmotoren). Den günstigen Pollin-Minebea Schrittmotor (10,6V 400mA) habe ich auf 200mV eingestellt, der 3D-Drucker-Schrittmotor (3,6V 1,5A) möchte da sicherlich mehr (500…700 mV).
¶ 2. Spherebot-Controller V2.4
Die oben beschriebenen Fehler und Optimierungen sind in ein eigenes Design eingeflossen, welches derzeit in der Leiterplattenfertigung ist.
… so wird die Platine aussehen - ich finde Leiterplatten in “purple” schick … wer Interesse hat bitte melden ….
¶ 3. CNC Shield V4 alias nano gbrl
Der von Keystudio anscheinend entwickelte und von anderen Firmen geclonte Entwurf eignet sich auch und wurde als geclonter Nachbau bestellt. Leider haben diese Nachbauten beim Kopieren einen Fehler in der Beschaltung der Schrittmotortreiber erhalten: Die Steuereingänge für die Stepping-Rate der Schrittmotoren (die Eingänge sind aktiv low) lässt sich über Jumper auf GND legen - richtig wäre jedoch VCC/5V (siehe https://www.instructables.com/Fix-Cloned-Arduino-NANO-CNC-Shield/). Leider gibt es für dieses Design auch keinen Schaltplan, jedoch eine für Softwarezwecke ausreichende Dokumentation. Auch dieses Design betreibt den Arduino mit 12V Eingangsspannung, der onboard-Spannungsregler scheint nur für die 3.3V zuständig zu sein..
Ich haben dieses Board mit den notwendigen Änderungen kurz angetestet, jedoch nicht bis zum Ende weiterverfolgt. Wichtig: Dieses Board hat ein anderes Pinning an den Schrittmotor-Ausgängen (um 180° gedreht) gegenüber dem Spherebot Controller.