При прочтении данной заметки (на статью она не тянет) у опытных читателей может возникнуть ощущение, что автор просто рассказывает, что небо - голубое, а травка - зелёная. Ну, а солнышко восходит на востоке, а садится на западе. Так-то оно так, но здесь подобраны факты, процессом осознания которых которых у автора была испорчена замечательная ночь.

   Дело происходило вечером субботы, а неготовность к описанной ниже проблеме привела к тому, что остаток вечера был потрачен на поиск решения. В воскресенье "Радиодетали" были закрыты, а на последующей рабочей неделе не было времени повозиться для души. В общем, и ночь была испорчена, и эксперимент на неделю был отложен. Так что всё-таки, может, кому-то это сэкономит немного времени, а также поможет получить удовольствие не последовательно, а оптом. Итак...

   Как уже можно было понять из моих прошлых статей, я загорелся идеей сделать своему 3Д-принтеру MZ3D-256 микрошаг 1/32. Для этого обязательно надо выкинуть плату Arduino и заменить её чем-нибудь на базе ARM. Собственно, первый успешный эксперимент был проведён ещё в марте, на том бы и остановиться, но согласитесь, что это как-то кустарно. Хотелось убедиться в повторяемости результатов.

1_erdf.jpg

   Поэтому я аккуратно напечатал пластиковые детали для переделки (корпус для стабилизатора питания, корпус для одной переходной платочки, корпус для платы ARM, прочую мелочёвку) согласно тем же моделям, что и при переделке первого принтера, а затем - взял у хороших знакомых принтер тоже на базе RAMPS и начал переделку.

   Шаговики (шаговые двигатели) заработали без проблем, а вот с мощными транзисторами вышла неудача. Сопло грелось, но при этом грелся и полевой транзистор. Ужасно грелся. Как чайник грелся. Стол не грелся вообще, вентилятор - также не вращался. Что такое? Берём осциллограф в руки и видим, что полевые транзисторы открываться-то открываются, но как-то слабенько.

   Кто виноват? Опустим поиски, покажем результат.

   Сравните схему RAMPS:

Снимок_экрана_2016-04-26_в_21.38.50.png

   И фактическую фотографию:

Снимок_экрана_2016-04-26_в_21.39.41.png

   На схеме в конце названия транзистора есть буква L, а наши китайские друзья припаяли без неё. Прекрасно. А чем они отличаются? Вот зависимость выходного тока от напряжения на затворе для того, который в схеме:

Снимок_экрана_2016-04-26_в_21.40.04.png

   А вот - для того, который фактически припаян:

Снимок_экрана_2016-04-26_в_21.41.00.png

   Дело в том, что классическая Arduino даёт на выходе пять вольт. Соответственно, припаянный транзистор более-менее открывается при этом напряжении на затворе. По крайней мере, тот ток, который нужен соплу, он выдаст. А стол в переделываемом принтере всё равно включён через реле. Поэтому поделка безвестного китайского рационализатора с Arduino работает.

   Но у платы STM32F4-DISCOVERY контроллер на выход даёт 3.0 вольта. Получается, что тот транзистор, который без L, на этом напряжении просто не откроется. Ему надо хотя бы 4 вольта. А штатный бы вполне себе открылся и даже ток 45А бы дал.

   Итак. Враг найден. Во всём виновато нарушение добрыми китайцами схемы. Одна буква, а какова разница!

   Хорошо. Кто виноват - ясно. Теперь выясняем, что делать. Так уж получилось, что я живу весьма и весьма далеко от МКАД. У нас есть "Радиодетали", но ассортимент там не так широк, как в столичных фирмах.

   Проверяем транзисторы. Нужных нет. И близких нет. В Москве есть, но стоят 150 рублей за штучку. Я - не жадный, я - домовитый. Мне влом тратить 450 рублей за простенькую доработку. На ALI Express можно купить десяток за 250 рублей (доставка включена), но это надо месяц ждать.

   Едем дальше. Есть классная микросхема sn74lvc2t45. Преобразователь пяти и трёхвольтового интерфейса. В Москве она стоит 40 рублей за штучку, доставят за несколько дней... Но доставка от 250 рублей. И минимальный заказ 350 рублей. Ыыыыы! Нет, есть фирмы без минималки, но там доставка от 600. Про домовитость - см. выше. В Китае можно заказать десяток за 250 рублей. Но опять же, ждать месяц. Плюс там шаг ножек 0.5 мм. Так что надо ещё макетку. Однако, опять же, эта микросхема идеальна, когда надо в обе стороны преобразовывать. Нам же достаточно повысить три вольта до пяти.

   Следующее типовое решение - КМОП инверторы. А ещё лучше - триггеры Шмидта. Однако, здесь важно упомянуть об одном подводном камне. Любой ребёнок знает, что у КМОП уровень единицы - половина питания. То есть, для пяти вольт это будет 2.5 вольта. Да, близко к трём, но жить можно. Можно? Ха! Я не только домовитый, я ещё и зануда. Когда человек клялся, что мне надо купить 74AC14 (кстати, есть и отечественный аналог - Минский "Интеграл" выпускал её под маркой К1554ТЛ2), я сунул нос в даташит. Что мы там видим?

nf_kbwf1.png

   При питании 4.5 уровень переброса в единицу равен 3.2 вольта. При питании 4.5 - уже 3.9. Как бы там ни было, это выше 3.0, которые даёт используемый контроллер. Что делать? Надо брать чип с буквой T в имени. Оказывается, T - это значит "ТТЛ уровни входа". То есть, 74ACT14 уже имеет следующие параметры:

Nf_kbwf2.png

   Как видим - 2 вольта при любых условиях. Отлично. Правда, 74ACT14 в наших Радиодеталях кончились, а вот 74HCT14 - были. И они тоже подходят. Так что... В общем, если Вы поторопитесь, то после меня ещё одна штучка осталась. Стоит 40 рублей. Жаба пыталась душить, однако, я победил. Но купить удалось только в понедельник, поэтому ночь с субботы на воскресенье была испорчена.

   Схема включения - типовая. Два последовательных инвертора. Это чтобы "прошивка" была совместима и для принтера, где родные транзисторы с L и для этого продукта китайской оптимизации.

   Резисторы - у меня на 10К. Это чтобы когда контроллер не инициализирован - выходы были бы пассивны. Ну, и понятно, что слева - входы от контроллера, справа - выходы на RAMPS.

схема.png

Конструктивно меня почему-то понятуло на дизайн "а-ля начало девяностых". Времена были дикими, мы выживали, как могли. Макетка была роскошью. А собственно, зачем она здесь? Всё прекрасно на проводочках делается. Вид снизу:

Снимок_экрана_2016-04-26_в_21.42.05.png

   Вид сверху (там виден конденсатор по питанию, не забывайте про него):

Снимок_экрана_2016-04-26_в_21.42.52.png

   Вид сбоку (видны подтягивающие резисторы):

Снимок_экрана_2016-04-26_в_21.43.22.png

   Провода уходят к плате контроллера, на штыри надеваем те провода, которые к ней шли раньше. После испытаний, заливаем это дело термоклеем. Собственно, всё... Транзистор, управляющий соплом, перестал греться, а вентилятор и стол начали функционировать так, как им положено... Цель достигнута. По деньгам - плюс 40 рублей, а вот по времени - плюс неделя. Но кто прочёл эту заметку, тот неделю не потратит, так как подготовится заранее, во время общей подготовки.

Заключение

   Перед тем, как заменять своему принтеру плату электроники на более современную, произведите осмотр платы RAMPS. Да, штатные транзисторы вполне работоспособны при трёхвольтовых уровнях на входах (разве что если стол питается от транзистора - могут быть вопросы). Однако, китайские монтажники вполне могут взять транзисторы, название которых очень похоже на штатное, но всё-таки отличается. В этом случае, в подготовительный этап следует внести один из шагов: Замена транзисторов на штатные, применение микросхем sn74lvc2t45, либо применение микросхемы 74ACT14 или 74HCT14. Опять же, важно наличие буквы T в названии. Автор пошёл последним путём, так как он был самым быстрым в его ситуации. Также он оказался самым дешёвым, так как автору не надо было переделывать много принтеров, а значит - десяток транзисторов всё равно был не нужен.

С уважением В.Ш.