Kleiner Schrittmotortreibertest – laute und leise Motoren – Eine Oddysee

Mittlerweile habe ich nun schon ein paar Schrittmotortreiber, auch Stepsticks oder Stepper Driver genannte, ausprobiert. Zuerst hatte ich die Pololu A4988 in meinen 3D Drucker. Einer davon hatte sich schon nach relativ kurzer Zeit verabschiedet. Thermische Probleme schätze ich mal. Ich habe mich dann nach robusteren Alternativen umgeschaut. Dabei sind mit dann die DRV8825 ins Auge gefallen. Wichtig war mir, dass die Treiber kompatibel zu den vorherigen sind, damit ich nicht erst noch etwas umlöten muss. Damals war ich noch ganz neu im Thema 3D Druck und deren Technik und ich hätte mir nicht zugetraut, größere Umbauarbeiten vorzunehmen. Die DRV8825 können ein bisschen mehr Strom liefern. 1 Ampere zu 1,5 Ampere Dauerstrom. Satte 50% mehr. Beim Spitzenstrom liegen beide mit 2 A zu 2,2 A schon wieder dichter zusammen. Aber es kommt eben nicht nur auf die maximalen Spitzen an. Die DRV8825 haben auch noch dne Vorteil, dass sie bis zu 32 Microsteps (je Vollschritt) steuern können. Allerdings hatte ich das nie genutzt. Ich bin bei den 16 Microsteps, die auch beim A4988 möglich waren, geblieben.

Dann kamen im Herbst 2014 die „Silencioso“. Bis zu 128 Microsteps waren mit diesem Treiber möglich. Je mehr Microsteps, desto genauer kann der Drucker arbeiten. Theoretisch jedenfalls. Mal davon abgesehen, dass die Mechanik der Hobby- und Semiprofessionellen 3D Drucker keine Auflösungen im einstelligen Micromillimeterbereich zulassen, gibt es auch noch Fallstricke bei den Treibern, wie sie die Microsteps umsetzen. Um diese „Unzulänglichkeiten“ zu zeigen, hat der User Willy aus dem RepRap Forum einen Schrittmotor-Tester gebaut.

Hier ein schönes Video von Willy aus dem RepRap-Forum.


Kurz gesagt: Microstep ist nicht gleich Microstep.

Über das RepRap Forum bin ich auf Angelo mit seinen Silencioso gestoßen. Nicht gerade günstig diese Treiber, aber versprochen wird, bzw wurde viel. Der anfängliche Preis von ca. 40 Euro je Treiber war dann doch auch erst mal abschreckend. Die DRV8825 kosten immerhin unter 10 Euro je Stück. Als der Preis dann auf 25 Euro gesenkt wurde, habe ich mir die Silencioso auch mal bestellt. 3 Stück brauche ich für meinen Delta-Drucker. Das ist auch schon mal eine Menge Geld. Die Silencioso werden nicht wie meine vorherigen Treiber auf mein RAMPS gesteckt. Ein kleines bisschen Bastelarbeit war nötig. Aber das war nicht weiter schlimm. Doof war nur, dass mal gleich zwei von drei Treibern defekt waren. Zum Glück war es „nur“, dass die Treiber nicht stromlos geschaltet werden konnten. D.h. auch wenn die Motoren abgeschaltet sein sollten, konnte man die Achsen an den defekten Treibern nicht bewegen. Aber man konnte immerhin drucken. Kurz darauf habe ich noch mal zwei neue Silencioso bestellt. Und schon wieder ein Treiber von zwei defekt. Diesmal hat der eine defekte Treiber gar nicht funktioniert. 5 gekaufte Treiber und 2 funktionieren. Na super. Da war meine Freude groß.

In dieser Zeit hatte ich mit dann auch einen Arduino DUE und ein RADDS gekauft. Mein zuvor verwendeter Arduino Mega war zu langsam. Bei 64 Microsteps konnte ich nur noch sehr langsam drucken. Selbst bei 32 Microschritten durfte ich nicht zu schnell drucken. Viele fragen sich nun bestimmt, warum schon bei 32 Microschritten Geschwindigkeitsprobleme auftraten. Das liegt daran, dass ich 0,9° statt der üblichen 1,8° Schrittmotoren habe. Der Arduino muss also schon mal von Grund auf doppelt so viele Schritte bei 0,9° berechnen. Auch bei dem RADDS hat mich mein Unglück übrigens nicht verlassen, denn auch dieses war defekt. Nach langem Hin und Her, auch in einer Telefonkonferent mit Marcus Littwin, dem Entwickler hinter Repetier,  stellte sich heraus, dass das EEPROM auf dem RADDS defekt ist. Mit dem Ersatz-DUE von Angelo lief es dann erst mal wieder einigermaßen. Nach dieser Odyssee hat mich die Motivation verlassen und ich habe erst mal alles Rund ums Thema 3D Druck liegen gelassen. Zumal die Geldreserven auch zuneige gingen.

Warum habe ich die defekten Silencioso nicht reklamiert? Ja, manchmal frage ich mich das auch. Hätte ich diese Treiber in einem mir anonymen Shop gekauft, hätte ich sie auf jeden Fall reklamiert. In diesem Fall hatte ich sie bei Angelo gekauft. Er hat mir bei allgemeinen 3D Druck Sachen und auch versucht bei meinen speziellen Problemen mit den Treibern  und dem Arduino DUE zu helfen. So habe ich das Geld als Entwicklungshilfe für die RepRap Community abgeschrieben. Auch Repetier hat eine kleine Spende bekommen, da er mir ermöglicht hat, die Firmware so zu ändern, dass ich mit dem defekten Arduino DUE drucken konnte.

Was Moralisches:
Open Source bedeutet eben nicht, dass alles kostenlos ist. Es gibt viele Menschen, die ihren Lebensunterhalt mit Open Source Produkten verdienen (müssen). Auch Menschen, die nichts mit ihrer Arbeit für die Open Souce Community verdienen wollen, sollte man dann auf eine andere Weise würdigen. Diese Menschen, ob nun mit oder ohne kommerzielle Interessen, investieren viel Zeit in ihre Projekte, damit die breite Masse ein auf sie anpassbares Produkt bekommen. Also bitte nicht einfach immer nur die „kostenlosen“ Dinge abgreifen und dann auch noch beschweren. Statt mit Geld kann man natürlich auch mit Beteiligung helfen. Man kann testen, so wie ich es hier mache, oder man hilft bei der Entwicklung.
So, Moral Ende.

Also die Silencioso sind leise und die Druckergebnisse sind auch gut, wenn die Treiber funktionieren. Bei einem der funktionierenden Treiber stellte sich noch ein anderes Problem heraus. Wie ich schon schrieb, werden die Silecioso nicht auf das RAMPS oder RADDS gesteckt, sondern hinten mit einem Gehäuse an die Schrittmotoren geschraubt. Eigentlich keine schlechte Idee. Bei meinem nur ungünstig, da ich dann nur noch schwer an die Stelpoti für Strom und Decay komme. Auch die Schalter zum Einstellen der Mikoschritte sind nur schwer erreichbar. Aber weiter zum Problem. Die Platine mit dem Treiber wird in ein lackiertes Metallgehäuse gelegt. Bei einigen Treibern passt die Platine allerdings nur sehr stramm in das Gehäuse. An einer Stelle hat die Platine an der Seite einen Messpunkt (für Vref, Motorstrom). Dieser Messpunkt kann sich mit der Zeit duch Vibration der Schrittmotoren duch den Lack schleifen und eine Verbindung kommt zustande. Über das Gehäuse und den Schrauben wird dann weiter eine Verbindung zum Gehäuse der Schrittmotoren hergestellt. Diese wiederum sind mit dem Metallrahmen des Druckers verbunden und der Metallrahmen liegt auf Masse. Der Messpunkt hat eine positive Spannung, so dass nun eine Menge Strom abfließt und der Treiber dann heiß wird und sich abschaltet. Meine Notlösung war nun erst einmal, dass ich die Treiber nicht mehr an die Schrittmotoren geschraube habe. Das hat funktioniert. Sieht aber mehr als bescheiden aus. 😉

Während dieser ganzen Umbauarbeiten habe ich immer wieder mal ein Ton-Video aufgenommen, damit man mal den Lautstärkeunterschied zwischen den Treibern hören kann. Zuerst der Arduino Mega mit den DRV8825, dann Arduino Mega mit den Silencioso mit verschiedenen Mikroschritten und zu Guter letzt der Arduino DUE mit dem RADDS plus Silencioso.

Das Video habe ich bei Youtube hochgeladen und ihr könnt es euch auch hier anschauen.

 

Eigentlich wollte ich nur einmal kurz das Video hier vorstellen, aber dann ist der Text doch ein bisschen länger geworden als erwartet.

Bremsstellschraube M10

Gestern ist meine Stellschraube für eine Bremse abhanden gekommen. Vermutlich war sie schon zu weit rausgedreht und hat sich dann durch Vibration ganz gelöst. So auf die Schnelle bekommt man kein neue Stellschraube und ohne lässt wird nicht genügend Druck auf die Bremse aufgebaut.

Was also tun. Eine neue habe ich bestellt. Die kommt aber erst in den nächsten Tagen. Ich habe mir eine Stellschraube erstellt und dann in Nylon ausgedruckt.

Adjustment Screw

Wie man auf dem Bild sehen kann, hat es funktioniert 🙂

Die CAD Daten für eine M10 Stellschraube habe ich bei ShapeDo hochgeladen.
http://community.shapedo.com/guin/brake_adjustment_screw

Ein Licht, sie alle zu finden

Auch wenn die Tage mittlerweile wieder länger werden, sind sie immer noch sehr kurz. Mein Hundeblinklicht-Projekt schreitet voran. Der momentane Prototyp ist schon recht gut. Mit Ein-Aus-Schalter und einem Taster zum Umschalten der beiden Modi – Blinken und Dauerlicht.

Beim Blinken blinken die LEDs sehr hell. Das stört und blendet etwas, wenn der Hund an der Leine ist und ganz dicht neben einem läuft. Dafür ist der Dauerlicht-Modus. Hier leutet nur eine LED schwach.

Gehäuse für das Hundeblinklicht
Gehäuse für das Hundeblinklicht
Blinklicht in Aktion
Blinklicht in Aktion

So ganz bin ich mit dem Gehäuse nicht zufrieden. Es ist nun im Gegensatz zur Vorgängerversion 10 mm länger und 1 mm breiter geworden. Dafür ist es nun mit 13 mm recht flach geworden, aber ich habe noch kein gutes Konzept, wie ich das Licht sicher am Geschirr der Hunde befestigen kann. Auch die beiden seitlichen Arme werde ich noch einmal umkonstruieren. Den fertigen 6 mm außendurchmessenden Schlauch werde ich durch einen gedruckten Nylonschlauch ersetzen. So mein Plan jedenfalls. Ich habe noch nicht versucht, einen langen schmalen Schlauch zu drucken.

Im Innern des Schlauches soll eine LED leuchten und so den ganzen Schlauch erleuchten. Wenn es so läuft, wie ich es mir denke… Dann sitzen weiterhin an den Enden noch jeweils eine LED, so dass ich dann auf insgesamt 5 statt 3 externe LEDs komme.

Die CAD-Daten und den Arduino-Sketch zur aktuellen Version könnt ihr hier bekommen.
http://community.shapedo.com/guin/flashlight_for_my_dogs

Arcade Pi Teil 2

Im ersten Teil habe ich angefangen, die Entwicklung des Gehäuses des Arcade Pis  zu beschreiben.

Der Arcade Pi ist nun fertig aufgebaut und funktioniert auch.

Ist das Projekt nun erfolgreich abgeschlossen?

Ein klares NEIN, da es noch viele kleine und große Sachen gibt, die mich stören. Sobald es dann die Zeit und Motivation zulässt, werde ich die Kinderkrankheiten auch noch beseitigen. Bis dahin beschreibe ich erst einmal, was ich gemacht habe.

Als erstes habe ich mir überlegt, was und wo alles in den Arcade Pi rein muss. Das Gehäuseoberteil sah dann so aus.

Mit am meisten Probleme hat das Steuerkreuz gemacht (hier auf der rechten Seite zu sehen). Es hat immer wieder gehakt. Ein paar Stuerkreuz Varianten habe ich ausgedruckt.

Ganz rechts ist das Modell, was auch aktuell in ähnlicher Form verwendet wird.

Unter dem Steuerkreuz befinden sich 4 kleine Taster (orange), die auf eine kleine Lochrasterplatine aufgelötet sind. Je nachdem in welche Richtung man das Steuerkreuz drückt, werden ein bis zwei der kleinen Taster betätigt. Damit das ganze auch ein bisschen stabilisiert ist, ist in der Mitte noch eine Feder angebracht (nicht im Bild zu sehen), die das Kreuz immer wieder in die Mittelposition zurück drückt.

So sieht das ganze eingebaut aus.

Die blauen Buttons waren da schon wesentlich einfacher. Von der Platinenrückseite aus betrachtet, sieht das aber auch nicht viel anders aus, als beim Steuerkreuz.

 

Dann bin ich noch auf die gloreiche Idee gekommen, dass der Arcade Pi einen eingebauten Lautsprecher braucht.

Das hätte ich mir auch sparen können. Da ich das ganze an den Klinkenausgang des Raspberry Pis angeschlossen habe, ist die Qualität der Soundausgabe nicht besonders gut. Ausserdem ist der Lautsprecher zu hoch, so dass dieser gegen den Akku stößt, wenn man das Gehäuse sauber zusammen schauben will.

Den normalen Kopfhörerausgang gibt es auch noch.

 

Insgesamt war es doch recht viel Verkabelung. Jeder Taster hat seine eigene Leitung. Das macht auf Seite des Stuerkreuzes schon 4 für das Steuerkreuz plus 2 für die gelben Taster plus 1 mal Masse. 7 Kabel also. Für die 4 blaue Knöpfe sind es insgesamt 5 Käbelchen. Innen sieht es entsprechend voll aus.

Der Akku, das rosa Teil, gehört oben in die Ausbuchtung. Aufgeklappt sind nur die Kabel zu kurz, so dass der Akku für’s Foto anders platziert werden musste.

Die SD Karte kann man wechseln.

Auf der abgewandten Seite ist noch einer der beiden USB Port zugänglich und ebenso die LAN Buchse.

 

Was für Teile habe ich in meinem Arcade Pi eingebaut.

 

Was würde ich anders machen?

  • Kleinerer Monitor, verbraucht weniger Strom.
  • eingebauter Lautsprecher nur, wenn ich das Audiosignal aus einer besseren Quelle bekomme. Vielleicht aus dem HDMI?
  • anderer Akku. Ein flacher Akku
    z.B. https://www.olimex.com/Products/Power/BATTERY-LIPO3000mAh/
    Ist auch nicht viel teurer und man kann den besser verstauen. Zudem würde ich nun immer einen Akku mit Lötfane oder JST Stecker kaufen. Das spart den Akkuhalter, der auch noch mal ganz schön dick aufträgt
  • LiPo Ladegerät und auch der Spannungsbooster müssen besser auf die Leistung des gesamten Gerätes abgestimmt sein.
    Zur Zeit sind diese Komponenten bei dem derzeitigen Stromverbrauch etwas unterdimensioniert und erhitzen schnell.

Super wäre es, wenn ich einen bezahlbaren kleinen (3 Zoll bis 3.5 Zoll Diagonale) HDMI Monitor finden würde.

http://hdmipi.com/

Der wäre zu groß und verbraucht zu viel Strom. Und kostet auch um die 100 Eruo.

Arcade PI – ein DIY Raspberry Projekt

Einen GameBoy Klon habe ih letzten Monat schon gebaut. Möglich war dies durch Adafruits Tutorial.

Als ich den GameBoy Klon einem Bekannten zeigte, meinte dieser, dass er die Buttons und das Steuerkreuz lieber links und rechts vom Bildschirm haben wolle. Vielleicht so, wie bei einem Sega Game Gear.

Angefangen habe ich mit dem Bildschirm. Die Displays, die auf den Raspberry PI auf dessen GPIOs aufgesteckt werden, sind relativ teuer. Mein TFT Display für den GameBoy Klon hat um die 40 Euro gekostet. Alternativen mussten her. Ein Display über die GPIOs anzusteuern bedeutet extra Aufwand. Viel einfacher wäre es, wenn man ein Display über HDMI oder dem Vidoeanschluss anschliessen könnte. Kleine HDMI Monitore sind zu teuer. Auserkoren habe ich mir dafür einen 4.3 Zoll 16:9 TFT. Normlerweise werden diese Monitore als Rückfahrkamera für Autos angeboten. Kostenpunkt so zwischen 10 bis 25 Euro. Ich habe mir insgesamt 4 verschiedene dieser Monitore unterschiedlicher Preisklasse bestellt. Zwischen dem 10 Euro und dem 25 Euro Modell konnte ich keine Unterschiede feststellen. Ausser das bei dem 10 Euro Modell keine Anleitung bei lag. Auf die vier kleinen Seiten kann man aber auch verzichten.

Das Display ist nun ausgewählt. Das Gehäuse drum herum kann erstellt werden.

Hier meine ersten Versuche für eine Frontblende

Rechts sollen die Buttons hin und lins das Steuerkreuz. Bei der ertsen Version hat sich die Position als nicht bequem erwiesen.

Bei der zweiten Version war die Position der Elemente schon besser. Nur die Anordnung der Buttons zueinander musste noch angepasst werden.

Das ist nun das aktuelle Gehäuseoberteil.

Jetzt muss ich mal über den Rest nachdenken. Bald geht es weiter!

Digitaler Hausbau

Mit simplen 2D Vorlagen ist es für geübte Anwender machbar, ein entsprechendes 3D Modell mit Hilfe von CAD zu erstellen.

Hier habe ich begonnen ein Haus nachzubauen. Zur Verfügung standen eine Front und eine Seitenansicht.

Digitales Eigenheim

 

Das hier ist das vorläufige Renderergebnis. Natürlich ist das Modell noch nicht fertig. Am Dach fehlen noch einige Dinge, ebenso andere Kleinigkeiten. Für das Auge können auch noch Texturen oder Oberflächeneigenschaften hinzugefügt werden.

Digitaler Hausbau

Das fertige Endergebnis ließe sich jedenfalls auf einem 3D Drucker ausdrucken und schon hat man sein eigenes kleines Häuschen gebaut. Statt eines Häuschens kann es selbstverständlich auch die eigene Traumvilla sein.