Проект открытой управляющей платы ЧПУ на основе МК STM32F401CCU6. Разработана для работы под управление прошивок Marlin и GRBL.
Плата поддерживает и протестированна с прошивкой на базе Marlin 2.1.2.1. В репозитории вы можете найти как сами исходники модифицированной прошивки
с уже добавленной поддержкой платы, так и инструкцию по модицикации оригинальных исходников Marlin.
Если когда нибудь плата получит хотя бы минимальное распространение, я приложу все усилия чтобы
она получила официальную поддержку и появилась в Marlin как самостоятельная плата.
Для компиляции использовался Visual Studio Code с
установленным PlatformIO, перед сборкой выбираем окружение env:blackpill_f401cc_uni.
Плата официально добавлена в прошивку GRBL HAL Driver.
В репозитории вы можете найти как сами исходники прошивки под самосборную 4-осевую кинематику (3 осевой фрезер + поворотная ось),
так и инструкцию по некоторой модицикации оригинальных исходников.
Для компиляции использовался Visual Studio Code с
установленным PlatformIO, перед сборкой выбираем окружение env:blackpill_f401cc_uni.
Так же вам могут быть полезны следующие программы для заливки прошивки по DFU:
Схему печатной платы, а так же гербер-файлы, необходимые для ее производства, вы найдете в репозитории.
Из особенностей следует отметить:
- Это минималистичная плата на основе современного и дешевого 32-битного МК STM32F401CCU6, для интеграции в нее подойдет отладочная плата от WeAct, известная как BlackPill. Она дешевле и производительнее отладочных плат, основанных на 8-битном МК AtMega2560, рассчитаных на Ramps под управлением Marlin, и тем более намного производительнее плат на базе МК AtMega328 для работы с прошивкой GRBL.
- Питание платы осуществляется от блока питания 24 В, никаких дополнительных линий питания не требуется.
- Питание нагревателя экструдера и нагревателя стола или небольшого коллекторного шпинделя осуществляется напряжением первичного питания. Вы можете подключить нагреваемый стол с потребляемым постоянным током до 15 А, заменив SMD предохранитель на плате. По умолчанию установливается предохранитель на 12 А. В случае необходимости использовать внешнюю коммутацию (твердотельное реле нагревательного стола, мощный внешний драйвер шпинделя, TTL-драйвер лазера) на плате выведен разъем TTL (3.3 В). Для управления бесколлекторными шпинделями, в драйвере которых предусмотрена аналоговая установка скорости вращения, на плате установлен DAC с возможностью подстройки (R605) напряжения максимальных оборотов и соответствующий аналоговому уровню 0-10 В разъем RPM.
- Путем выбора установленных перемычек вы можете выбрать, подключать к МК цепочки измерения температуры для экструдера и стола (для Marlin - перемычки J00, J10), либо цепи опторазвязки концевика дополнительной 4 оси и Z-щупа (для GRBL - перемычки J01, J11).
- Питание вентиляторов обдува нагревателя экструдера и обдува модели можно выбрать: 12 В или 24 В, установив джампер в соответствующее положение.
- Дополнительное питания 3.3 В, 5 В, 12В выведено с платы на соответствующие разъемы.
- Вы можете подключить лишь 4 драйвера шаговых двигателей, 3 для осей, 1 для экструдера в случае работы с прошивкой Marlin, 4 для осей в случае работы с прошивкой GRBL.
- Обеспечена дополнительная защита МК: концевые выключатели установлены через опторазвязку, входы АЦП для термодатчиков экструдера и стола защищены от перенапряжения супрессорами, USB интерфейс защищен от электростатических разрядов.
- Плата рассчитана на работу с концевыми выключателями, в которых общий (COM) сигнальный контакт нормально-замкнут на землю и при срабатывании коммутируется с +12В. При таком способе подключения выключатель "срабатывает" так же в случае его обрыва или отсоединения от платы. Также может быть использован индуктивный выключатель NPN с нормально замкнутым контактом LJ12A3-4-ZAX.
- Изменена входная цепочка измерения температуры. Подтягивающие резисторы установлены с сопротивлением 1kΩ, что обеспечивает большее количество отсчетов АЦП в диапазоне температур 80-300 C, а значит и большую точность поддержания заданной температуры. К сожалению, это снижает количество отсчетов АЦП при температурах, близких к комнатным, однако, они не являются рабочими.
Оригинальные печатные платы были произведены JLCPCB. Для самостоятельного изготовления или заказа вы можете воспользоваться GERBER-файлами, приложенными в репозитории.
| Name | Designator | Quantity |
|---|---|---|
| 0805 SMD Resistor 10Ω | R306, R309, R312, R315 | 4 |
| 0805 SMD Resistor 20Ω | R101, R102 | 2 |
| 0805 SMD Resistor 100Ω | R403, R406, R409, R412, R415 | 5 |
| 0805 SMD Resistor 1kΩ | R401, R404, R407, R410, R413, R501, R502, R602 | 8 |
| 0805 SMD Resistor 5.1kΩ | R305, R308, R402, R405, R408 | 8 |
| 0805 SMD Resistor 20kΩ | R001, R305, R308 | 3 |
| 0805 SMD Resistor 47kΩ | R603, R604, R606 | 8 |
| 0805 SMD Resistor 100kΩ | R301, R302, R303, R304, R307, R310, R313, R316 | 8 |
| 3296W-1-103 100kΩ | R605 | 1 |
| 0805 SMD Capacitor 0.1uF | C404, C405, C001, C003, C005, C007, C009, C101, C102, C201, C203, | 22 |
| C204, C206, C207, C209, C210, C212, C301, C302, C401, C402, C403 | ||
| 1206 SMD Capacitor 0.47uF | C501, C502, C601, C602, C603 | 5 |
| Tantalum B case 68uF/10V | C004, C008 | 2 |
| Electrolytic cap. 220uF/35V | C202, C205 ,C208, C211 | 4 |
| Electrolytic cap. 470uF/25V | C002 | 1 |
| Electrolytic cap. 330uF/35V | C010 | 1 |
| 1206 SMD Inductor 1uH | L101 | 1 |
| SS56 | D001 | 1 |
| SMBJ3.3CA | D501, D502 | 2 |
| 1206 LED Red | LED1, LED2, LED0 | 3 |
| IRLML0040TRPbF | Q3, Q4 | 2 |
| IRLR024NTRLPBF | Q2 | 1 |
| IRLS3034PBF | Q1 | 1 |
| USBLC6-2SC6 | D101 | 1 |
| MC33152DR2G | U8, U9 | 2 |
| LM1117-3.3 | U6 | 1 |
| LM1117-5 | U7 | 1 |
| PC817S | U10, U11, U12, U13, U14, U15 | 6 |
| LM358M/TR | U16 | 1 |
| 1808 fuse 12A | F0 | 1 |
| 1808 fuse 2A | F1 | 1 |
| 3216 resetable fuse 0.25A | F2, F3 | 2 |
| XH-2.54 2pin | 3.3V, 5V, 12V_1, 12V_2, HOTFAN, PRIFAN, PROBE, RPM, TTL, T_HOTBED, T_HOTEND | 11 |
| XH-2.54 3pin | X_LIMIT, Y_LIMIT, Z_LIMIT, E_LIMIT | 4 |
| XH-2.54 4pin | E, X, Y, Z | 4 |
| HRD-2x3-2.54-MALE | J1, J2 ,J3, J4 | 4 |
| HRD-1x3-2.54-MALE | POWERSWITCH1, POWERSWITCH2 | 2 |
| KF301-5.0-2P | HOTEND | 1 |
| KF7.62 4-PIN | P1 | 1 |
| BH-10 | EXP1, EXP2 | 2 |
| USB-B | USB1 | 1 |
| HRD-1x8-2.54-FEMALE | U1, U2, U3, U4 connectors | 8 |
| STM32F401CC | U0 | 1 |
| LM2596-Module-Schematic | U5 | 1 |
| Stepper Motor Drivers | U1, U2, U3, U4 | 4 |
| Примечания: | |
|---|---|
| R501, R502 | Резисторы верхнего плеча в измерительных цепях температуры. Могут быть применены |
| стандартные 4.7 kΩ. Выбор 1 kΩ обусловлен повышением точности измерения | |
| температуры в верхнем диапазоне температур экструдера, однако требует внесения | |
| внесения правок в таблицы терморезисторов. Желательно использовать резисторы | |
| с точностью 1%. | |
| С501, С502 | Номиналы могут быть увеличены, если аналоговый вход будет «шуметь» и показания |
| температуры колебаться. | |
| EXP1, EXP2 | Устанавливать следует исходя из того, как стоит ключ на ответных разъемах дисплея. |
| J00, J10 | Перемычки устанавливаются при работе с прошивкой Marlin, подключают цепи измерения |
| температуры рабочего стола и хотэнда к МК. | |
| J01, J11 | Перемычки устанавливаются при работе с прошивкой GRBL, подключают цепи концевика |
| дополнительной оси и Z-щупа к МК. |
| Цепи, которые могут быть исключены: | |
|---|---|
| T_HOTEND, R501, С501, D501 | Измерение температуры хотэнда. |
| T_HOTBED, R502, С502, D502 | Измерение температуры рабочего стола. |
| PROBE, R410, R411, R412, | Z-щуп. |
| C404, U14 | |
| E_LIMIT, R413, R414, R415, | Концевой выключатель дополнительной оси. |
| C405, U15 | |
| RPM, R601, R602, R603, R604, | ЦАП формиравания сигнала 0-10В для управления скоростью бесколлекторных |
| R605, R606, C601, C602, | шпинделей. |
| C603, U16 | |
| R305, R306, R307, Q1, LED1 | Силовой мосфет управления нагревом стола / скоростью вращения шпинделя. |
Буду рад любой обратной связи относительно этого проекта, а так же отвечу на вопросы.
Почтовый адрес b1gb0ss@mail.ru.
Так же буду крайне благодарен в случае помощи с качественным переводом информации, размещенной в данном репозитории.
Принципиальная схема, BOM-лист, аннотации к нему и файлы для производства находятся под действием CERN Open Hardware Licence Version 2 - Strongly Reciprocal. Исходный код примеров прошивок публикуется под лицензиями, которым подчиняется оригинальный исходный код. Ответственность за использование любых материалов этого репозитория целиком и полностью лежит на вас. Я верю в открытую разработку силами энтузиастов, и прошу вас так же делиться своими наработками. Если же вы собираетесь использовать эти наработки в закрытом виде или защищенном патентом виде, прошу вас выбрать другие источники.