CupcakeCNCの樹脂押出機のモーターをステッピングモーターに変更したMK6がリリースされたようです

3Dプリンター DIY KITのCupcakeCNCの樹脂押出機の改良型StepstruderのMk6が発売になったようです。

Plastruder Mk5からの変化点は、樹脂押出用のモーターがギヤダウンDCモーターから、ステッピングモーターになった事。
ステッピングモータードライバー等込みで、$209
また、Plastruder Mk5からステッピングモータードライブにコンバートするキットは、$112で購入可能なようです。

うちの個体も、樹脂押出機の作動不安定に悩まされましたが、モータードライバーの改造後は安定動作しているので様子見な感じ。今のところは、積層ズレが問題 orz

ただし納期が、2～4Weekという表示なので一ヶ月は見ておいたほうがよさげ。相変わらず納期は長いようですが、ま、アメリカだし (^^;

3Dプリンター CupcakeCNC Mk5樹脂押出機のモーターが、動かなくなる～ その５

樹脂押出機のモーター停止問題対策で、前回試したブレッドボードによる暫定モータードライバーを基板に作り直しました。

ただし逆回転は捨てました。たぶん使わないから無問題？

固定は配線の長さ等の都合上、リレーボードに共締めにする。
前回の回路図からの変化点は、電源に100μFの電解コンデンサと、0.1μFのセラミックコンデンサを追加。気休め？

とりあえず無負荷状態でのモーター回転テストでは、指示値120～回るようになりかなり安定度が上がったような？
しばらくこの状態で経過観察を続ける事にする。

3Dプリンター CupcakeCNC Mk5樹脂押出機のモーターが、動かなくなる～ その４

3Dプリンター CupcakeCNCの樹脂押出機のモーターが成形途中で止まってしまう問題で、ハンディオシロで波形を計測したところ波形が怪しので、モータードライバーをつくり直してみることにしました。

改造案１
モータードライブICへ行っている信号横取りで、別のモータードライバーICを接続
ICをちょっと調べたけど、入力の論理が同じICを入手するのがメンドクサイ？のでボツ

改造案２
モータードライバーICの出力へ、別のモータードライバーICを繋ぐ
これなら、TA8428K(S)や、TA7267Bあたりが使えそうなので秋月電子さんあたりで購入可能。
でも、前回のハンディオシロスコープでの計測実験からモーター無しでも、出力に貫通電流出ているっぽいので辞めとこう。

改造案３
ボード上のマイコンのD7端子もとい、LED2のところから信号ブン取りパワーFETに接続してやる。
ただしこれには問題があって、Forward、Reverse関係なく同じ方向にモーターが回るようになる。
メンテナンス時以外逆転指示使わないはずだし、問題ないでしょ (^●^)


というわけで？案３を試してみる。
FETは75N75という、75V、75Aなやつ。
ものすごくオーバースペックな気がしますが、部屋に転がっていた使えそうなFETだった以上の意味はありません。
FETゲート抵抗に3.3kΩと0.1μFのセラコンを入れて、ブレッドボードに組んだテキトー回路で仮実験。

ちなみに、FETのゲート抵抗に入れた3.3kΩについては、感覚値なので理由は有りません。0.1μＦについてはFET駆動波形を改善するためのスピードアップコンデンサと呼ばれる小技。

Extruder Controllerからの信号、電源取り出しはこんな感じ。

文章にすると
　+12V ： 7805DTのINから
　GND ： 7805DTのGNDから
　駆動パルス ： 制御マイコンのD7。LED2のところから横取り。

自作モータードライバー(暫定)による駆動波形をHDS1022Mというハンディオシロスコープで計測。モーター駆動の指示値は230。青がD7の波形。赤がモーターの駆動波形(12Vと、FETドレインの間)。

前回の実験時に、モータードライバーの発振疑惑でモーターのノイズキラーコンデンサを外したままなので波形汚い (^^;

ノイズ対策でモーターにコンデンサーを取り付け。

あまり綺麗な波形ではなく、指示値が220以下だと回らない感じなので完璧ではない感じ？

でも、220以上の指示値では問題ないようなので、これでテストプリントしてみることに

色々とプリントしてみましたが樹脂押出モーターは大丈夫そうです。

ただし、整形中にX.Y軸の座標ずれが起こり、積層ズレが発生したので、ノイズせい？？？？
と、ノイズ対策でモーターに還流ダイオードを追加。

回路図的には、永遠のβ版ということでとりあえず、こんな感じ？

3Dプリンター CupcakeCNC Mk5樹脂押出機のモーターが、動かなくなる～ その３

Makerbot CupcakeCNCの樹脂押出(Plastruder)モーターが成形途中で止まってしまうトラブル究明のため、モーター駆動波形をオシロスコープで計測してみる。

HDS1022Mというハンディオシロで、PCにソフトをインストールして、USB接続すればUSBオシロとしても使えたハズですがメンドクサイノデ、画面をデジカメ撮影。

１，成形途中でモーターが異常停止した際の波形

約800mV,50Hzの正弦波に、3kHz,250mVの正弦波が重なっている感じ？発振？

２，モーター正常時。指示値180

1A-GND間

1B-GND間

1A-1B間

前回モーターのコンデンサを取り外したことでノイズが出るかと思っていたけど大丈夫っぽい？

でも1B-GND間の波形がなんか変。
1A-1B間も、カップリングはDCなのに電圧がマイナスに振れて、P-P24Vつて！？波形も変だ。
(調べたら、フルブリッジタイプのモータードライバーでは、マイナスにも触れる矩形波になるのが正解らしい？)

PWMのデューティ周波数が、約1kHzと言うことは分かった。

３，モーター正常時。指示値230

1A-1B間

デューティ比が、たぶん92%(230/255)
波形が多少は綺麗だけど・・・

４，モーター正常時。指示値255

1A-1B間

ちょっとノイズがあるようだけど、デューティ比100%。こんなもんか？

５，モーター正常時。指示値180。ABS樹脂押出。

1A-1B間

２の無負荷状態に比べて波形のブレが大きく、残像出てる感じ？

６，モーター配線を取り外した状態

Extruder Controllerにはオシロのプローブしかつながっていない状態。
この状態で波形変だったら終わってる？？？

1A-1B間。指示値180

1A-1B間。指示値60

1A-1B間。指示値1

0～255まで指示値通りにデューティ比が変化するのは確認出来たけど、モーター無しでもマイナスのヒゲノイズ出るんだな～

でも、モータード

3Dプリンター CupcakeCNC Mk5樹脂押出機のモーターが、動かなくなる～ その２

CupcakeCNC Ultimateの樹脂押出機(Plastruder)のモーターが止まってしまうトラブルが出るようになり・・・
　モータードライバーを作り直そうか？
　モーターを交換しようか？
　etc・・・

でも、
　モータードライブICの規格を見ると容量は足りているハズだし・・・
　モーターに直接12Vバッテリーを繋げば安定して動くし・・・
とりあえずモーターを分解してみました。

簡単に外せるモーターの裏蓋を外したところ、なんか大き目のコンデンサが、３つも入っていました。
メーカー定価＄9ドルもしない安物モーターなのに・・・

異常時のデジタルテスターの挙動を合わせて考えると
　モータードライバーが容量負荷のせいで発振してね？？？

でも、コンデンサ容量測ったら約0.1μFだったのでDCモーターのノイズキラーコンデンサとしては標準的な値？
(だいたい0.01~0.1μFあたりが標準らしい？)

とりあえずノイズのことは後回しにして、コンデンサを取り外す （＾◯＾）

相変わらず邪道な手法ばかり考える (^^;


確認のため
ReplicatorGのコントロールパネルからモータースピードを指示してみる。

無負荷状態で、PWMの指示値を255から徐々に減らしていったら160ぐらいまでは耐えた。
回らない150から増やして行ったら180ぐらいから回るようになった。

初期の調子の良い時でも220を切るとモーターが回らなかったんだけど！？


それから1hほど、指示値200でほったらかしましたが安定しているので、この状態で様子見しよう。

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その後、テストプリントをしていたら、樹脂押出機のモーターが止まった (T_T)
コンデンサのせいでモータードライバーが発振したせいではなかった？

テストプリントを続けたまま、オシロで1A,1B間の信号を計測。

振幅800mVぐらいの50Hzの正弦波に、250mV振幅3kHzぐらいのノイズが乗っている感じ。

50Hzに関しては商用電源ノイズの可能性が高いですが、HDS1022Mという充電式のポータブルオシロスコープなので、オシロが商用電源ノイズを拾っている可能性は無いので、CNC側の電源から回りこみ？

3kHzに関しては、やっぱりモータードライバーが発振しているとしか？？？

3Dプリンター CupcakeCNC Mk5樹脂押出機のモーターが、動かなくなる その１

Cupcake CNCのパラメーターチューニングのため形状の簡単なコインをプリントしたりしいたのですが、順調に積層していたので安心して目を離したら、ステージは忙しく動いているのに積層が進んでいない orz

途中の　ｍ　のプリントに入る手前ぐらいで樹脂の押し出しが止まったっぽい。

・Plastruderのノズルに樹脂が詰まったか？と手でABS樹脂を押し込んだら出るので詰まってはいない。
・そういえば押出機のモーターが回ってない。

ReplicatorGのコントロールパネルを開き、温度が220℃になるのを確認して、モーター回転を255にて確認したけど動かず。
ソフト不具合？と、PC、CupcakeCNC共に電源再投入

コントロールパネルを開き、温度が220℃になるのを確認し、モーター回転を255にして観察。数分してABS樹脂が押し出され始めたけど、1分ぐらいで止まった orz
ハードの不具合の可能性が高そう？

モーターの不具合確認

・モーターの配線を直接12Vバッテリーを繋ぎかえたら正転、逆転共に問題なく回る。
・押出機の温度設定を220℃にして、モーターには12Vバッテリーを接続した状態では止まらずにABS樹脂が押し出される。

というわけでモーターと、Plastruderには問題なさげ？

Extruder boardの不具合確認

ボード上の1A,1Bにモーターを接続しているので
・ONの状態で、デジタルテスターを当てると？良く解らん。
(Forwardの255指示で、正常時は1Aに約12V、1Bに0Vなのですが、止まったり回転が遅くなる異常状態では1A,1B共に14～20Vぐらいの値が表示される。モーターを外せば正常時と同じ電圧が計測されるされる。)
・正常時も異常時もモータードライバーA3949に接続のPHASE、ENABLE信号を表すLEDは同じ動作。なのでExtruder boardがフリーズしているわけではなさそう？
・モーターを外した状態で1A,1Bに、LEDを接続。(LEDには1kΩの抵抗を直列)

・モーター回転速度の設定を～255でテキトウに変化させるとそれに合わせLEDの明るさが変化する。
・モーターを追加接続するとLEDが極端に暗くなる。

モータードライバーA3949の駆動力不足か、A3949内のブリッジがショートするモードが有るのか？

公式フォーラム調べてみる

公式フォーラムをを調べてみたら同じ症状？な、下記の書き込みを見つけたのですがイマイチすっきりしない感じ？
・MK5 Extruder Motor Problems
・Extruder motor wont stop running!
・Another MK5 Extruder Problem

Mk4用モーターとの交換した人もいるようですが、手に入らなそう？というか、公式SHOPで確認したら一緒のモーターのようなので新規購入しても意味なさそう。

電源改造とか？Plastruderのヒーターを動かしていていなくても症状が出るのでなんか違う気がする？

Extruder boardのモータードライブ能力UP？の検討が必要？でもA3949のデータシートによると2.8Aまで流せるらしいケド？ブリッジ出力のショート疑惑が拭えない？
検討の結果、モータードライバーを信号横取りで別のモーター駆動回路を作るってみる方向かなと

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参考資料
・Circuit board construction(ボードの回路図等)
・モータードライバーのデータシート(DMOS Full-Bridge Motor Driver A3949)
・公式SHOPのモーター
・モーターメーカー(KYSAN A37RE-12V2RPMとスペックが一致)