3,0 V ar 24 V? Ar jūsų 3D spausdintuvo pagrindinė plokštė iš tikrųjų gali valdyti šį siurblį? - Išsamus įtampos / srovės derinimo vadovas

Raktai išsinešti

Etiketėje pateikiami du nepriklausomi skaičiai: įtampa lemia, kurį bėgią naudosite, o srovė – ar tas bėgis ir jo vairuotojas gali nešti krovinį.

Spausdintuvo plokštėje yra didelės srovės nuolatinės srovės bėgis (12 V arba 24 V, perjungiamas kaip VBB šildytuvams, ventiliatoriams ir varikliams) ir žemos srovės loginis domenas (5 V, 3,3 V). MCU yra valdiklis, o ne maitinimo šaltinis.

Spausdintuvų MCU apribota iki maždaug 25–40 mA vienam kaiščiui ir 150–200 mA per jų maitinimo kaiščius, o maži siurbliai sunaudoja 100–500 mA. Tiesioginis MCU diskas nėra pasirinkimas.

Keitikliai išsprendžia įtampos neatitikimą (24 V plokštė į 12 V siurblį: buck; 5 V bėgis su 12 V siurblys: padidinimas), bet joks keitiklis nesukuria srovės. Dydis tinka įsiveržimui, o ne bėgiojančiai figūrai.

Ventiliatorių prievadai yra patogiausi perjungiami plokštės išėjimai, tačiau jie skirti mažiems ašiniams ventiliatoriams. Pirmiausia patvirtinkite MOSFET prievadą, saugiklį ir bėgelio aukštį.

Tiesioginis atsakymas: įtampa paprasta, srovė lemia viską

Suderinkite siurblį su jau pateiktu bėgiu, tada patvirtinkite dabartinį to bėgio biudžetą. Įtampos suderinimas yra laidų sprendimas; srovės suderinimas yra terminis, vairuotojo ir apsaugos sprendimas. Kai siurblio vardinė srovė pakyla virš kelių šimtų miliamperų, ​​pagrindinė plokštė turi jį perjungti per vairuotojo etapą, o ne per MCU kaištį.

Priežastis yra struktūrinė: spausdintuvo pagrindinė plokštė yra ne vienas maitinimo šaltinis, o kelios, ir tik sunkus nuolatinės srovės bėgis, maitinantis lovą, ventiliatoriai ir žingsnių tvarkyklės gali perkelti skystį arba sugerti srovės šuolius, kuriuos variklis sukuria, kai jis pradeda arba sustoja.

Dviejų siurblių su tuo pačiu srautu gali prireikti visiškai skirtingų integravimo darbų, kaip nurodyta toliau pateiktoje lentelėje keturioms pavadinime nurodytoms įtampos klasėms.

Dabartinio stulpelio modelį verta perskaityti du kartus. Kuo mažesnė siurblio įtampa, tuo didesnės srovės jam reikia tam pačiam mechaniniam darbui, nes galia yra įtampa, padauginta iš srovės. 5–6 V peristaltinis siurblys, tiekiantis iki 100 ml/min., sunaudoja apie 500 mA, o tos pačios srauto klasės 12 V siurblys – tik 200–300 mA. Pasirinkus žemesnės įtampos siurblį, kad jis būtų „saugesnis“ elektronikai, elektros problema dažniausiai tampa sunkesnė, o ne lengvesnė.

Ką iš tikrųjų reiškia 3,0 V, 6,0 V, 12 V ir 24 V 3D spausdintuve

Šie skaičiai apibūdina maitinimo sritis, kurias plokštė jau gali pasiūlyti kažkur savo galios medyje: nuolatinės srovės įvesties bėgelį, kuris maitina šildytuvus, ventiliatorius ir variklius, ir reguliuojamus loginius bėgius. Kiekvienas domenas turi savo dabartines lubas, o siurblys veikia tik tada, kai yra įdėtas į jo apkrovą atitinkantį domeną.

Keturi įtampos domenai tipinėje plokštėje

Toliau pateikiami domenai, su kuriais iš tikrųjų turi dirbti siurblio integratorius. Skaičiai gaunami iš dviejų plačiai naudojamų plokščių šeimų: 12 V eros RAMPS 1.4 krūvos ir modernios 32 bitų plokštės BIGTREETECH SKR 2, kurios dokumentacijoje nurodyta 12–24 V įvestis, 3,3 V logika, trys PWM ventiliatoriaus prievadai, du visada įjungti ventiliatoriaus prievadai ir išorinis 2 V įvesties 2 A4 dažnio reguliatorius.

RAMPS 1.4 kamino įvesties pusė yra sąmoningai padalinta: viena gnybtų grupė, skirta apie 11 A, skirta šildomai lovai, o antroji - apie 5 A pagrindinei plokštei, žingsninių tvarkyklių, karštojo galo ir ventiliatoriams. Jo pagalbinio ventiliatoriaus jungtis nuolat veikia esant įvesties įtampai, o tai patogu ir negailestinga, nes programinė įranga negali jos išjungti.

Kurios siurblių šeimos yra kiekvienoje įtampos klasėje

Įtampos klasės nėra rinkodaros etiketės; jie glaudžiai susiję su siurblių šeimomis, parduodamomis skysčių tvarkymui.

3,0 V ir 3,7 V: mikro diafragma ir pjezo siurbliai, skirti dozuoti reagentus, nešiojamieji analizatoriai ir nešiojami prietaisai. Mažas, tylus ir, kai veikia, paprastai sunaudoja 100–500 mA.

5 V ir 6 V: klasikinis mažas peristaltinis siurblys, naudojamas rašalo cirkuliacijai, dozavimui ir mėginių perdavimui. Šio diapazono 100 ml/min klasės siurblys sunaudoja maždaug 500 mA.

12 V: peristaltinių ir diafragminių siurblių klasė, skirta rašalo, srutų ir reagentų priežiūrai, paprastai 200–300 mA tam pačiam 100 ml/min srautui ir standartinė ventiliatoriaus ir priedų bėgių įtampa 12 V spausdintuvuose.

24 V: pramoniniai diafragminiai siurbliai, didesni peristaltinių žarnų siurbliai ir krumpliaračių siurblių varikliai, suderinti su 24 V bėgiu, kuris tapo standartiniu šiuolaikiniuose spausdintuvuose, nes perpus sumažina srovę to paties šildytuvo galiai.

Vienai šeimai reikia atskiros pastabos: krumpliaračio siurblys, išspaudžiantis keraminę pastą, paprastai yra varomas žingsniu arba servo per savo tvarkyklę, todėl jo elektrinė integracija yra judesio valdymo problema, o ne ventiliatoriaus prievado modifikavimas.

Ar MCU kaištis gali valdyti siurblį? MCU tiesioginės pavaros ribos

Ne. Loginis kaištis yra signalo linija, o ne tiekimas. ATmega2560 klasės plokštėje kiekvienas įvesties / išvesties kaištis yra ribojamas iki 40 mA, o visas lustas - iki 200 mA per maitinimo kaiščius; STM32F103 kaištis yra 25 mA. Mažas siurblys sunaudoja kelis šimtus miliamperų, ​​todėl jam visada reikia atskiros vairuotojo pakopos.

Duomenų lapo ribos yra nedviprasmiškos. ATmega2560, naudojamas RAMPS klasės aparatinėje įrangoje, numato 40 mA DC vienam įvesties/išvesties kištuku ir 200 mA per VCC ir GND kaiščius, o maksimali darbinė įtampa yra 6,0 V. STM32F103 nurodo 25 mA vienam kaiščiui ir 150 mA per jo įžeminimo ir maitinimo linijas. Tai yra absoliutūs maksimalūs įvertinimai, o ne darbo biudžetai, o spausdintuvas jau išleidžia dalį jų galiniams stabdžiams, termistoriams, ventiliatoriams ir tvarkyklės įjungimo signalams.

Teisinga sąsaja yra paprasta: MCU kaištis varo žemos pusės N kanalo MOSFET vartus per mažos serijos rezistorių, o siurblio srovė teka iš VBB bėgio per siurblį ir MOSFET atgal į žemę. Vartai yra kondensatorius, todėl kaištis tiekia tik perjungimo įkrovą, o ne apkrovos srovę – tą patį modelį spausdintuvas jau naudoja savo žingsninio tvarkyklės lizduose.

Logikos lygiai svarbūs renkantis perjungimo įrenginį: SKR 2 veikia 3,3 V logikos, o RAMPS klasės plokštės – 5 V logikos, todėl nurodykite loginio lygio MOSFET arba tvarkyklės modulį, kurio įvesties slenkstis yra patogiai mažesnis nei 3,3 V. Senesnis standartinio slenksčio įrenginys gali tik iš dalies padidinti įtampą tame vartuose, o ne jungikliu.

Srovės atitikimas: vardinė, užstrigusi ir įsiveržimo srovė

Skaitykite tris skaičius, o ne vieną: einamąją srovę, užstrigusio arba užblokuoto rotoriaus srovę ir paleidimo įsiveržimą. Sureguliuokite tvarkyklės, keitiklio ir saugiklio dydį taip, kad jie būtų didžiausi, ir atminkite, kad sustingęs variklis kelis kartus sunaudoja srovę nei veikiantis, tačiau nesukuria jokio naudingo srauto.

Darbinė srovė yra paskelbtas skaičius, išmatuotas esant vardinei įtampai, kai siurblys dirba įprastą darbą. Tai tinkamas skaičius pastovios būsenos šiluminiams skaičiavimams ir neteisingas skaičius keitikliui pasirinkti, nes šepečiu grįstas nuolatinės srovės variklis, paleidžiamas iš ramybės, neturi atgalinio EMF, o apvija trumpam atrodo kaip rezistorius.

Iš to kyla dvi pasekmės: keitiklis, kurio vardinė vertė tiksliai atitinka einančią srovę, atsidurs savo šiluminio apvalkalo pakraštyje ir gali iškristi kiekvieną kartą paleidus, o saugiklis, kurio dydis atitinka einančią srovę, atsidarys esant teisėtam įsijungimui, nebent jis būtų lėto pučiamo ar atstatymo tipo. Lėtai veikiantis saugiklis arba polisaugiklis, kurio nominali vertė yra maždaug 1,5–2 kartus didesnė už veikiančią srovę, yra įprastas kompromisas.

Mažesnė nei 200 mA klasė nusipelno komentaro, nes tai yra inžinierių citata, kai jie tikisi paleisti siurblį iš loginės plokštės pusės. Siurblys, kurio srovės suvartojimas nesiekia maždaug 200 mA, dažnai gali naudoti pagalbinį bėgią, jei jį maitinantis reguliatorius vis dar turi vietos po ekranu, pagrindine plokšte ir jutikliais. Tai teiginys apie bėgelį, o ne apie kaištį: 150 mA siurbliui vis tiek reikia perjungimo įrenginio ir grįžtamojo diodo.

Dabartiniai profiliai pagal siurblio tipą

Siurblių šeimos prie gnybtų elgiasi skirtingai, todėl pasirinkimui neužtenka vieno „tipinės srovės“ skaičiaus.

Paskutinė eilutė yra ta, kuri stebina komandas, gaunamas iš rašalinių skysčių. Daug kietųjų medžiagų turinčios keraminės pastos išspaudimas yra teigiamo poslinkio, slėgio veikiamas procesas, o siurblio variklio dydis paprastai nustatomas pagal sukimo momentą, o ne srautą. Štai kodėl tos sistemos yra sukurtos kaip judėjimo ašys su savo vairuotojais ir savo tiekimu, todėl nusipelno skysčio pusės pasirinkimo ribos tarp krumpliaračio ir peristaltinių siurblių.atskira sprendimų sistemao ne ventiliatoriaus prievado modifikavimas.

„Power Rail“ patikrinimas: ar jūsų tiekimas vis dar turi vietos?

Sudėkite, kiek mašina jau suvartoja, ir atimkite ją iš maitinimo šaltinio nominalo. 24 V, 350 W mašinoje 220 W lova, 40 W karštasis galas, keturi žingsniniai varikliai ir ventiliatoriai gali palikti tik 40-60 W - apie 2 A prie 24 V - siurbliui ir jo keitikliui.

Biudžeto patikrinimas yra dažniausiai praleidžiamas žingsnis, nes 300 mA siurblys skamba banaliai šalia 10 A šildomos lovos. Skirtumas yra darbo ciklas: lovos ir karšto pabaigos ciklas, kol siurblys veikia nuolat. Įrenginys, kurio maitinimo šaltinis yra 80 procentų įkaitimo metu, nuslūgs, kai pridedamas siurblys, o simptomas paprastai yra slenkanti lovos temperatūra arba žingsnelis, praleidžiantis žingsnius.

Keitiklio nuostoliai priklauso tam pačiam biudžetui: perjungimo keitiklio efektyvumas paprastai yra 85–95 proc., todėl 12 V, 300 mA siurblio apkrova įvestyje kainuoja tik apie 4 W, o tiesinis reguliatorius, sumažinęs 24 V iki 5 V, esant 500 mA, išsklaidytų maždaug 9,5 W kaip šilumą. Linijinis reguliavimas yra priimtinas jutikliui ir netinkamas varikliui.

Galiausiai išmatuokite, o ne manykite: įdėkite srovės matuoklį į siurblio atšaką, paleiskite mašiną su įjungtu pagrindu ir karštuoju galu ir stebėkite bėgio įtampą, kol siurblys įsijungia ir sustoja prieš uždarytą vožtuvą. Bėgiui, kuris nukrenta daugiau nei kelis šimtus milivoltų, reikia savo maitinimo arba didesnio maitinimo šaltinio, o ne didesnio kondensatoriaus.

Įtampos konvertavimas: „Buck“, „Boost“ ir 3,0 V problema

Keisti tik tada, kai plokštė negali tiesiogiai tiekti siurblio įtampos. Nuleiskite sinchroninį keitiklį, skirtą 12 V siurbliui ant 24 V bėgio, padidinkite 12 V siurblio keitiklį ant 5 V bėgio ir 3,0 V naudokite kaip specialų atvejį.

Buck konvertavimas yra įprastas atvejis, nes šiuolaikiniai spausdintuvai naudoja 24 V įvesties bėgelį, o dauguma mažų siurblių yra 12 V. Modulių šeima, kuri priima 5,3–36 V įtampą ir tiekia 12 V esant 2,5 A, atlieka darbą su atsarga ir veikia vėsiai, kai apkrova 300 mA. Patikrinkite tris specifikacijas: įvesties diapazoną, išėjimo srovę, apimančią paleidimą, ir perjungimą, o ne tiesinį reguliavimą.

Padidinimo konversija atsiranda, kai vienintelis patogus bėgis yra 5 V, o siurbliui reikia 12 V. Aritmetika svarbiau nei topologija: išėjimo galia negali viršyti įėjimo galios, todėl 12 V, 300 mA 3,6 W apkrovai reikia apie 0,9 A iš 5 V bėgio, esant 85 procentų efektyvumui. Šios klasės „Bost“ moduliai priima iki 0,5 V įvestis, perjungia iki 1,2 A ir prideda terminį išjungimą, todėl juos galima naudoti iš vieno elemento arba 5 V bėgio.

Trys įpročiai apsaugo nuo daugelio konversijų nesėkmių. Niekada nenuleiskite įtampos naudojant nuoseklųjį rezistorių, nes kritimas priklauso nuo srovės, o rezistorius skirtumą paverčia šiluma. Niekada nenaudokite 12 V siurblio tarp 24 V bėgio ir 12 V mazgo, kad padalytų skirtumą. Niekada nemaitinkite 3,0 V siurblio iš 3,3 V loginio bėgio, nes ten esantis užgesimas nuima mikrovaldiklį kartu su siurbliu.

Verta patikrinti dvi detales: užgesusį variklį įjungtas padidinimo keitiklis gali niekada nepasiekti išėjimo įtampos, o keitiklis, esantis pasroviui nuo pagrindinio spausdintuvo saugiklio, dalijasi su šildytuvais.

Laidų instrukcija: tvarkyklės pakopa ir apsaugos dalys

Įdėkite žemos pusės N kanalo MOSFET arba paruoštą tvarkyklės modulį tarp bėgio ir siurblio, ant variklio gnybtų įstatykite grįžtamąjį diodą, užjunkite šaką prie bėgio ir laikykite siurblio grįžtamąją srovę toliau nuo jutiklio įžeminimo.

Siurblio variklis yra induktorius, o induktorius priešinasi staigiems srovės pokyčiams. Kai MOSFET nutraukia apvijos srovę, sukaupta energija atrodo kaip įtampos šuolis, kuris gali gerokai viršyti bėgią ir sunaikinti perjungimo įrenginį. Siurblio gnybtuose esantis diodas, katodas prie teigiamo bėgio, suteikia srovei cirkuliuojančią kilpą ir suspaudžia smaigalį. Jo praleidimas yra dažniausia priežastis, dėl kurios ventiliatoriaus prievadas miršta pirmąją siurblio modernizavimo dieną.

Valdymo signalai nusipelno tokios pat priežiūros kaip ir maitinimo kelias. Marlin ventiliatoriaus išėjimas yra PWM kanalas, kuriam galima tiesiogiai valdyti, o Klipper ventiliatoriaus ir output_pin sekcijos atskleidžia kaištį su max_power dangteliu, ciklo_laiku ir kick_start_time, kurie padeda varikliui įveikti statinę trintį esant mažam apkrovimui. Ciklo trukmė nuo 0,01 iki 0,1 sekundės tinka mažam nuolatinės srovės varikliui, o išjungimo_žemiau slenkstis neleidžia, kad siurblys būtų užstrigęs ir įkaitęs labai žemai komandai.

Paleidimo kontrolinis sąrašas: nuo etiketės iki pirmojo paleidimo

Atlikite aštuonis patikrinimus iš eilės: etiketės, bėgio, aukščio, konversijos, perjungimo, apsaugos, laidų ir kalibravimo. Kiekvienas užtrunka kelias minutes, o kartu jie apsaugo nuo dviejų gedimų, dėl kurių miršta modernizuoti siurbliai – nepakankamai įvertintas vairuotojas ir sustingęs variklis, traukiantis strigimo srovę per šaką, kuri niekada nebuvo saugi.

Perskaitykite siurblio etiketę ir užrašykite vardinę įtampą ir srovę. Jei rodoma tik galia, padalinkite vatus iš voltų, kad gautumėte amperus, ir gaukite rezultatą kaip minimumą.

Nustatykite jau atitinkantį bėgią: 24 V siurblys jungiasi prie saugiklio įvesties bėgio 24 V spausdintuve, o 12 V siurbliui reikia keitiklio.

Patikrinkite PSU biudžetą, kai lova ir karštasis galas veikia visu pajėgumu, ir palikite bent 20 procentų rezervo siurbliui ir keitikliui.

Keitiklio dydį nustatykite taip, kad jis būtų įsibėgėjęs, o ne veikiantis; 2 kartus didesnė nei einamoji srovė yra tinkamas atskaitos taškas.

Pasirinkite loginio lygio MOSFET arba tvarkyklės modulį, kurio vardinė vertė viršija užstrigimo srovę, sumontuotą ten, kur jį gali pasiekti oras.

Pridėkite grįžtamąjį diodą ir šakos saugiklį, tada prieš įjungdami maitinimą patikrinkite diodo orientaciją.

Laidą su įžemintu žvaigždute, laikykite siurblio laidus toliau nuo temperatūros ir galinio sustabdymo signalų, o tūrinį kondensatorių pritvirtinkite prie siurblio.

Sukalibruokite srautą: pradėkite nuo mažos apkrovos, suraskite paleidimo vertę, išmatuokite arba pasverkite tiekiamą skystį ir užregistruokite srovę darbo taške.

Procedūrai priklauso du pastebėjimai. Peristaltinio siurblio srautas priklauso nuo vamzdžio ir variklio greičio, todėl pakeitus vamzdelį pakartotinai peržiūrint kalibruotą darbo ciklą, dozavimas išlieka tikslus. Krumpliaračio arba diafragminio siurblio tvarkymo pasta gali būti užblokuota viena išdžiūvusiomis dalelėmis, todėl staigų srovės padidėjimą vertinkite kaip užsikimšimą, o ne kaip susidėvėjusį siurblį.

Jei norėtumėte, kad skysčio kelias ir pavaros elektronika būtų kvalifikuoti kartu, Superior sukuria pastos ir rašalo nusodinimo bandymo dalis per savo3D spausdinimo paslauga, irišteklių bibliotekalaikosi pagalbiniai siurblio pasirinkimo ir skysčių tvarkymo kreiptuvai.

Dažnai užduodami klausimai

Šeši klausimai iškyla beveik kiekvieną kartą modifikuojant siurblį, o toliau pateikti atsakymai apima pagrindimą, kuris yra svarbus pirmą kartą sumontuojant.

Ar galiu paleisti 12 V siurblį iš 24 V spausdintuvo be keitiklio?

Ne, ne tiesiogiai. 12 V variklis, maitinamas iš 24 V, dirba maždaug dvigubai didesniu nei vardiniu greičiu, sunaudoja daugiau srovės, nei gali išsklaidyti jo apvijos, ir gali sugadinti siurblį per kelias minutes. PWM ribojimas taip pat nepataiso, nes variklis vis tiek mato visą 24 V per kiekvieną impulsą. Naudokite keitiklį, kurio vardinė vertė yra bent du kartus didesnė už siurblio veikimo srovę.

Ar ventiliatoriaus prievado užtenka peristaltiniam siurbliui valdyti?

Kartais, bet reikia patikrinti, o ne daryti prielaidą. Ventiliatorių prievadai yra MOSFET perjungiami išėjimai tiekimo bėgyje, todėl principas yra teisingas; limitas yra paties uosto reitingas. Prievadas, skirtas 0,1–0,3 A ašiniam ventiliatoriui, negali būti pritaikytas 0,5 A siurbliui. Jei siurblys sunaudoja daugiau, nei nurodyta prievadui, suteikite jam specialią šaką, valdomą paties MOSFET, kurį plokštė tiesiog signalizuoja.

Kokios srovės reikia 3,0 V siurbliui?

Maži 3,0 V membraniniai ir pjezo siurbliai paprastai sunaudoja 100–500 mA įtampą, kuri yra daug didesnė nei bet koks loginis kaištis ir paprastai viršija laisvą 3,3 V loginio bėgio galią. Praktinis išdėstymas yra nedidelis keitiklis iš 5 V bėgio ir perjungimo įtaisas. Siurblys, nurodytas mažesnis nei 200 mA, gali tikti pagalbiniam bėgiui, tačiau tik patikrinus, ar bėgio reguliatoriuje yra tiek vietos.

Kaip sužinoti, ar mano pagrindinė plokštė gali tiekti siurblio srovę?

Pradėkite nuo reguliatoriaus ir laidų, o ne nuo jungties. Plokštės dokumentuose pateikiamas borto reguliatoriaus įvesties diapazonas ir išorinio įrenginio įvertinimas – SKR 2 priima 12–24 V, o jo reguliatorius – 4 A, o PSU reitingas nurodo visą biudžetą. Atimkite lovą, karštą galą, variklius, ventiliatorius ir elektroniką, palikite rezervą, tada patvirtinkite srovės matuokliu, kol siurblys veikia.

Kaip PWM valdo siurblį ir ar tai saugu varikliui?

PWM įjungia ir išjungia bėgio įtampą fiksuotu dažniu ir keičia įjungimo laiko proporciją, todėl variklis mato visą įtampą kiekvieno impulso metu. Šlifuotam nuolatinės srovės varikliui, kurio vardinė įtampa yra priimtina ir standartinė. Tai nesaugu, kai bėgiai viršija variklio nominalą, ir nenaudinga esant labai dideliems dažniams: laikykite ciklo laiką milisekundžių diapazone ir nustatykite minimalią darbo arba paleidimo vertę, kad siurblys negalėtų užstrigti, kai duodama žemų komandų.

Ar man reikia antrojo siurblio maitinimo šaltinio?

Tik tada, kai galioja viena iš trijų sąlygų: mašinos bėgiai neturi srovės aukščio, siurblio įtampa negali būti efektyviai pagaminta iš turimų bėgių arba siurblio įsijungimo ar užstrigimo srovė trikdytų šildytuvus ir žingsninio valdymo įrenginius. Jei biudžeto patikrinimas praeina, o siurblio atšaka sulydoma ir filtruojama atskirai, dalytis spausdintuvo tiekimu yra protinga ir paprasčiau, nei prijungti antrą maitinimo jungtį.

Išsiųskite siurblio duomenų lapą su savomomentinis kainos pasiūlymasir mes patvirtinsime įtampą ir dabartinį biudžetą prieš pradedant statyti.