Блок питания 3d принтера какая мощность
Всем привет! Я с очередным вопросом к знающим. Допустим есть следующие компоненты: ШД Nema23 на 4А - 4 шт., драйвера DM556D (4A) - 4 шт., и один блок питания NES-350-48 (48В,7.3А,350Вт). Вопрос в БП, подойдет ли он и хватит ли его одного на это железо? Или нужно несколько ставить?
Работать будет, но при большой нагрузке и высокой скорости мощности блока питания будет недостаточно.
надо что б амперы блока питания, превышали суммарные амперы всех движков примерно на 3 ампера..короче с запасом
шпиндель писал(а): надо что амперы блока питания, превышали суммарные амперы всех движков примерно на 3 ампера..короче с запасом
шпиндель писал(а): надо что амперы блока питания, превышали суммарные амперы всех движков примерно на 3 ампера..короче с запасом
Т.е. 1680 Вт?
Не многовато ли?
И я бы рекомендовал использовать драйвер между блоком питания и мотором, а не подключать обмотки моторов непосредственно к блоку питания.
michael-yurov писал(а): И я бы рекомендовал использовать драйвер между блоком питания и мотором, а не подключать обмотки моторов непосредственно к блоку питания.
у меня пока задействованы только 3 движка, так блок, вентилятор вообще не включает . а при 4-х включается периодически
А у меня 4 движка по 4А, выходит 16А нужно! А какие могут быть проблемы если от одного на 7,3А запитать?
Да, если подключить 4 обмотки из 8 имеющихся непосредственно к блоку питания без драйверов.
И напряжение нужно будет намного меньше.
Работать, конечно, не будет. Но этот расчет именно для описанного способа подключения.
Да, если подключить 4 обмотки из 8 имеющихся непосредственно к блоку питания без драйверов.
И напряжение нужно будет намного меньше.
Работать, конечно, не будет. Но этот расчет именно для описанного способа подключения.
Как без драйверов? Такое даже не рассматривается, подключение с драйверами DM556D как писал выше. Не могу понять какой или какие БП поставить, кто как пишет
MEVUR писал(а): Как без драйверов? Такое даже не рассматривается, подключение с драйверами DM556D как писал выше.
MEVUR писал(а): Вопрос в БП, подойдет ли он и хватит ли его одного на это железо? Или нужно несколько ставить?
Я ответил именно на твой вопрос.
А если хочешь понять - придется разобраться в работе драйверов и шаговых моторов.
Пару сложных для понимания моментов:
1 - потребляемая шаговым мотором электрическая мощность сильно зависит от объема совершаемой работы за единицу времени (т.е. от нагрузки на валу и от скорсоти).
2 - ток в одной обмотке мотора не имеет никакого отношения к току, потребляемому драйвером.
3 - закон сохранения энергии никто не отменял, так что мощность блока питания можно оценить, ориентируясь на приблизительную максимальную мощность шагового мотора (последнюю проще всего оценить исходя из размеров мотора и способности к рассеиванию тепла).
Так если у меня шпиндель 8А, то и при работе он потребляет столько? Это же как его нагрузить надо?
Все эти расчеты одна теория. На практике моторы если будут потреблять 1-2А каждый, то хорошо. А в реалии и того меньше.
Если ты не можешь решить проблему, значит это не твоя проблема!
Мой канал на YouTube: YouTube
ЧПУ "Бобр" 600x500 мм
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Давно хотел вступить в ряды пользователей 3D-принтеров и вот этот момент настал.
Не буду описывать муки обоснования для себя зачем он нужен, выбора типа/модели, ожидания и сборки, ибо это не то, что я хотел бы донести.
А хотел я рассказать, как получается третий блин комом из-за мысли, которую отложили на потом, как не значимую.
И я в который раз убеждаюсь, что питание любой системы требует особого внимания.
Подробности под катом
Итак. Принтер построен на базе комплекта пластиковых деталей Micromake D1. Остальное собрано с разных уголков: что-то с Aliexpress, профиль из Челябинска, метиз из местного метиз.маркета.
И главный герой поста - БП Power Master 250Вт из комп.хлама. БП был рабочим, даже почти ремонтировать не пришлось (заменил электролиты и устранить писк дежурки). Выкинул лишние провода и подключил.
Подогрев стола будет, но силиконовый нагреватель пока не подключен, потому пробую печатать PLA на холодном столе.
Первый блин комом получился из-за плохой адгезии к зеркальному столу. Я его даже не обезжирил, просто протёр сухой бумажной салфеткой, во как торопился увидеть первый результат :D. Естественно модель сорвало, но, к моему удивлению, на втором слое (хотя и объяснимо).
Вторая попытка была уже более продуманной. Малярный скотч и первая законченная модель уже через 30 минут красовалась у меня в руках.
'В третий раз закинул старик невод' ©
Третий раз я включил принтер через 3 дня (работа, семья. ). Сослуживец попросил отпечатать форму для отливки силиконовой прокладки. Моделька небольшая, по расчётам на 100 минут. Почему бы не продолжить осваивать новую игрушку. Прихожу с работы, запускаю печать и садимся ужинать.
Первой ласточкой проблемы нарисовалось то, что экструдер никак не мог выйти на заданную температуру в 200 гр. Не хватало буквально 1-2 градуса, а потому печать не начиналась. Странно. Вспомнилось, что в тот знаменательный день первой печати были какие-то упражнения с нагревом и температура во время печати была на 1,5-2 градуса ниже заданной. Хотя калибровка PID регулятора проводилась. Может так и должно быть? Ладно, толкнём. Сделал ручной нагрев до 205 и запустил печать. Ну и отличненько, продолжаем ужинать.
Вторая ласточка уже проявила себя странным пощёлкиванием уже через пару минут. Теперь проскальзывала шестерня податчика прутка. Так как с вилкой в руках неудобно диагностировать, то отложил на 'после ужина'.
После ужина настроение было ещё более омрачено лицезрением вырванного штуцера боудена из податчика. Видимо он так активно толкал пруток, что не выдержала пластмасса. Подремонтировал, ослабил прижим прутка к ролику и приступил к поиску проблемы.
Оказалось, что после старта печати, экструдер начинает мёрзнуть. Т.е. температура во время печати начинает снижаться и когда доходит до критической температуры, пруток застывает в сопле и подача пластика блокируется. Что я только не делал: и повторная калибровка и поднимал рабочую температуру - ничего не помогало - температура медленно, но падала.
Через пару часов мытарств, сочиняя правильный гуглозапрос, я вспомнил, что ещё на заре подбора БП я подумал о механизме стабилизации напряжений. Что в БП АТХ она производится в основном по 5-ти вольтовому плечу, которое в данном случае не используется. Т.е. нагрузка на 12-ти вольтовой цепи практически не отслеживается. Но на тот момент я решил отложить решение этой проблемы. Тем более это совершенно не помешало напечатать первую модельку.
И вот вспомнив это я решил всё-же обратить внимание на питальник и посмотреть на него, так сказать, вооружённым взглядом.
Мультиметр подтвердил мои опасения. При включенном нагреве напряжение просаживает с 12-ти до 11,5-11,3В, а при старте двигателей проваливается ещё на вольт, то есть до 10,5-10.7В. О_о. Вот потому-то PID и не отрабатывает.
Схему на монитор, паяльник в руки. Схема FA-5-2 практически стандартная для TL494 (по цепям стабилизации). Не буду приводить всю схему, она легко ищется на просторах интернета. Приведу участок подвергшийся насилию.
20кОм чуть выше расчётного для 12В и даёт 13В. Мне лень было искать другой резистор, к тому же я посчитал, что это не большая беда.
После такой переделки, стабильность напряжения изменилась на порядок и просадка не превышает 0.5В под максимальной нагрузкой. В результате полностью изменился температурный режим экструдера. Явно улучшилась динамика его нагрева. Естественно, произведена калибровка PID-регулятора.
Так почему же первые две попытки не выявили проблемы с питанием?
Ответ раскрылся при созерцании моей супруги, кутающейся в плед. В выходные, когда я делал первые пробы, ТЭЦ баловала нас горячими батареями и в квартире было относительно тепло. А в тот злополучный вечер (или наоборот. правильный) мороз немного усилился и поднялся ветер, а ТЭЦ не отреагировала. В следствие чего температура в квартире упала. Не сильно, но этого хватило, чтобы нагреватель уже не смог вывести экструдер на нужную температуру.
Так что те кто намечает применять в качестве БП компьютерные - будьте бдительны и перепроверьте как реагирует его выходное напряжение на нагрузку.
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
А поделюсь-ка я своим мнением относительно организации электропитания 3D-принтера.
Сразу хочу поблагодарить создателей портала за столь необходимую функцию под названием "игнор-лист", позволяющий заносить туда самых вумных юзверей, отмечающихся комментариями "все куйня, переделывай" и спешащим доложить, что их китайский акриловый или напиленный по технологии ИГИП аппарат сделан не хуже и вообще нефиг тут мне такому красивому умничать.
Начнем с разборки схемы электропитания вот этой моей новогодней игрушки, проходящей последние стадии калибровки. Такая же схема электропитания реализована вот в ЭТОМ проекте, который я продолжу открывать дальше, хоть и гадские гады из автодеска порезали функцию экспорта в .DXF в пользуемом мной редакторе.
Каким требованиям должна отвечать схема электроснабжения электроприбора:
- быть электробезопасной для пользователя;
- быть экономичной (кому как, но все же);
- обеспечивать защиту цепей потребителей;
- обеспечивать быструю (или постоянную) готовность принтера;
- обеспечивать автовыключение по окончанию печати и остыванию аппарата.
Сама управляющая плата электроники и используемые прошивки сейчас представлены очень широко, автор лично пользовал и "бутербродик" из Arduino MEGA + RAMPS, и его вариации на Arduino DUE, и Lerdge, и Klipper в связке с различными, но в итоге свой выбор остановил на Duet2 WiFi - благо, сейчас китайские клоны имеют неплохой уровень исполнения и сама топология построения этой системы отличается надежностью, вариативностью, а также гибкостью и быстротой конфигурации (особенно если учесть, что на Klipper упомянутый здесь "ИДЁХ" получается какой-то кастрированный).
Танец, как известно, начинается от печки, а театр с вешалки, ввод питания:
Ввод питания реализую только на выключаемых разъемах серии IEC320 с плавким предохранителем.
Разъем обеспечивает:
- быстрое отключение сетевого кабеля;
- легкое обесточивание аппарата;
- защиту цепей питания от перегрузки и короткого замыкания плавким предохранителем.
Блок питания:
Какой выбрать? На 12V? На 24V?
Платы второго семейства Duet'ов позволяют использовать управляемый блок питания ATX. Но эти блоки, несмотря на кучу преимуществ, имеют достаточно серьезные габариты, а наше RepRap'овское все - это блоки питания для светодиодных лент.
Я в проектах использую 3 напряжения от 2-ух блоков питания и 1 DC-DC повышающего или понижающего преобразователя.
Отдельный 5V DC 3A блок питания используется для постоянного питания "мозгов" платы электроники и обеспечивает "горячий" старт. Я использовал что-то типа такого и встроил его вместе с коммутирующим твердотельным реле в блок ввода электропитания. Подобную платку можно еще вытащить из раскуроченной USB-зарядки для телефона или планшета, но если планируется использовать Klipper с "малинкой" или "апельсинкой", надо озадачиться платой помощнее на 2.5-3А:
12V DC - достаточно востребованный формат хотя бы потому, что есть куча 12V малошумных и надежных вентиляторов охлаждения термобарьера, в отличие от их версий на 24V (ну и более доступных), да и нагреватели термоблоков хотэнда и горячего стола на 12V тоже гораздо более распространены.
Ну а 24+V DC - хороший вариант для привода осей принтера.
Выбор основного БП зависит от того, что мощнее - двигатели или нагреватели? Что мощнее - то и ставим, а остальных питаем через DC-DC преобразователь от основного БП.
Разберем на примере моей "игрушки":
Потребители 12V: 2 патронных нагревателя хотэнда по 40W, двигатель оси Z - 0.4A, двигатель оси Y - 1.3A, двигатели экструдеров E0:1 - 2х0.7А. Вентиляторы - 0.3А на все.
Кстати, вентиляторами (а мне надо 4 управляемых вентилятора - 2 термостатируемых на хотэндах и 2 на обдуве, а на самом Duet'е этих управляемых выходов всего 3, что маловато) "рулит" вот такая минисборка на составных (спасибо одному соконфетнику, что меня недавно поправил) транзисторах, которая также используется в Arduino-конструкторах для управления униполярным шаговичком:
Один из хотэндов у меня высокотемпературный, второй - среднетемпературный. Коэффициенты загрузки у нагревателей будут соответственно 0.85 и 0.5
Суммарный потребляемый ток по линии 12V: (40 х 0.85 + 40 х 0.5) : 12 + 0.4 + 1.3 + 2 x 0.7 + 0.3 = 8.1 A
Потребители 24V: 2 низкопрофильных высокоиндуктивных двигателя осей X U 2х0.4А (от 12V они будут пропускать шаги даже таская легонькие Bowden - каретки), ну а также до кучи - двигатели осей Z, Y, E0:1 (в случае, если будем переводить их на более высокое напряжение питания)
Суммарный потребляемый ток по линии 24V: 2 х 0.4 + 0.4 + 1.3 + 2 x 0.7 = 3.9 A
Нагреватель стола у меня силиконовый на 230V AC. Я вообще считаю, что все нагреватели мощностью более 120W необходимо переводить на питание от сети, дабы не плодить токи >5A (>10A в случае с напряжением питания 12V DC), т.к. в случае питания нагревателей примерно еще треть от этой энергии будет рассеиваться в виде тепла на БП (КПД то его - далеко не айс, <<80%) и в проводах. А мы ж за экономичность?
Т.к. максимальный ток идет по линии 12V, то и блок питания будем применять 230V AC - 12 V DC, а питание двигателей осей X U (U - это в прошивке RRF, используемой на платах Duet, дополнительная "ось", которая X2) организуем на 27V DC (могём же?) через повышающий DC-DC преобразователь на ток не менее 2.0А. Вот такой, например:
XL6009 DC-DC boost module, DC-DC преобразователь, повышающий, Uвх=5. 35В, Uвых=6. 45В, Iвых(max)=4А
и имеющий заявленный КПД в 92%.
Максимальный потребляемый ток от нашего блока питания составит: 8.1А + 2 х 0.4 х 27 : 12 : 0.92 = 10 A
Так как ватты и амперы у китайских блоков питания тоже китайские (хотя старцы глаголят, что, к примеру, MeanWell отвечает за заявленный ампераж), то я обычно закладываю запас по току в 1.6-1.8 раз.
Под такие параметры подойдет безвентиляторный БП на 200W, наподобие такого:
В моей игрушке его напряжение при одновременной синхронной печати, когда задействованы все низковольтные потребители, на плате проседает примерно на 0.2-0.3V с 12V DC до 11.7V DC
Управление питанием
Duet2 имеет отдельный выход управления питанием для ATX. Используем его для управления коммутацией твердотельного реле, которое будет подавать питание на основной БП. Реле - твердотельное, самое распространенное SSR-25 или SSR-40 (хотя часто там и не пахнет ни 40-ка амперами, ни даже 25-ю, но для наших нужд хватит):
Полная схема разводки "силы" будет выглядеть таким образом:
На вход питания "мозгов" платы через свой отдельный AC-DC преобразователь и предохранитель 3А на низковольтной стороне подается питание 5V DC, благодаря чему плата всегда включена и находится в сети на связи. Управление электропитанием (и блоком ATX) платой DUET осуществляется "минусом" и открывает твердотельное реле SSR-25, с которого сетевое напряжение 230V AC подается на основной блок питания и на вход твердотельного реле управления нагревательным столом (в случае, если на нем используется силиконовая "грелка" на 230V AC). Автоотключение (и включение) питания осуществляется командой G-code M81 (M80) или из веб-интерфейса кнопкой.
На выходе из блока питания через главный предохранитель на 15-25А (в зависимости от использования низковольтного нагревателя греющего стола) питающее напряжение 12V DC через отдельные предохранители подается на:
- питание платы управления (моторов осей Y, Z, E0:1);
- питание платы управления вентиляторами;
- нагреватели хотэндов E0 и E1, т.к. силовые ключи управления этими нагревателями расположены в "минусовой" цепи, то "плюс" на эти нагреватели можно подавать через предохранитель 7.5А напрямую с блока питания;
- аналогично "плюс" питания через собственный предохранитель на 15А можно подавать на низковольтный нагреватель греющего стола, также можно этой группой контактов управлять твердотельным реле SSR-25 силиконового высоковольтного нагревателя греющего стола (см. * на схеме);
- повышающий преобразователь DC-DC питания высокоиндуктивных моторов осей X U, которым для нормальной работы требуется 24V DC и выше, для драйверов исполнения POLOLU используется 2 бюджетных платки, в которые в моем случае установлены бесшумные TMC2209. При наличии свободных тугриков можно использовать вместо них плату расширения на 2 (или 5) оси для платформы Duet3D под названием Duex2(5), что даст нам программное управление током этих осей.
В цепи питания высоковольтного нагревателя греющего стола на схеме показан плавкий термопредохранитель, который целесообразно поместить в силиконовый или стеклотканный кембрик и закрепить на нагревательном столе с обратной стороны прижимной пластинкой.
Предлагаемая схема реализации электропитания может быть также использована, например, с "бутербродиком" из Arduino MEGA+RAMPS (но Marlin/Repetier для меня уже давно что-то из области мазохизма), с той лишь разницей, что управление реле питания необходимо будет взять с одного из D-выходов микроконтроллера и то, что это управление реализуется "плюсом", а также не забыть выпаять из RAMPS диод D9 (если память мне не изменяет) подачи напряжения на плату микроконтролера или вообще откусть у "меги" тот пин, через который она получает питание с шилда.
Блок предохранителей вместе с колодками взят в автомагазине ГАЗ за сумму что-то около 130 рублей. От ВАЗа будет подороже, но внешне поинтересней, например - такой:
В целом, предлагаемая схема обеспечивает максимальную защиту от случайного короткого замыкания при выполнении работ на принтере, а также удобное управление электропитанием и постоянную его (принтера) готовность к работе. Ну и не особо удорожает постройку.
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Статья относится к принтерам:
В предыдущем посте о распространенных ошибках репрапостроения и методах их решения упомянул о выборе БП. И хотел бы рассмотреть этот вопрос поподробнее.
В RepRap обычно используются БП для питания светодиодных лент на 12В или же переделанные ATX БП, что при наличии старых ПК весьма бюджетно и позволяет сэкономить около 1,5 тысяч рублей.
Причем у каждого из вариантов есть как достоинства, так и недостатки.
1. У ATX БП есть коррекция мощности (PFC) , что позволяет равномерно использовать мощность фазы и исключает перегрузку нейтрального провода сети. Компенсация обеспечивает отсутствие всплесков тока потребления на вершине синусоиды питающего напряжения и равномерную нагрузку на силовую линию. К сожалению у БП для питания светодиодных лент такого нет.
2. Терморегуляция. У ATX стоит огромный и тихий вентилятор, хорошо охлаждающий все элементы, у БП светодиодов стоит маленький и очень шумный кулер, который было бы неплохо заменить на нечто менее шумное.
3. У БП лент возможны низкие шумы на 12В линии. ATX имеют лучшую стабилизацию и это исключено.
4. Блоки питания диодных лент имеют регулировку напряжения на 1-2 В, что дает возможность безболезненно для электроники поднять напряжение и ускорить тем самым нагрев стола.
5. ATX имеет лучшую защиту от КЗ.
6. Но для использования ATX блоков необходима их переделка. О ней чуть позже поговорим подробнее.
7. У ATX уже есть провода, нет нужды искать провода для подключения к платам управления принтером.
8. ATX, к сожалению, не выпускают на 24В.
9. В ATX реализована схема 'мягкого' удаленного включения замыканием двух контактов. Об этом расскажу поподробнее с описанием управления питанием с помощью Gcode.
10. В ATX есть возможность с 5В линии питать ардуину и выкусить диод D1 на Ramps.
11. Указанная на корпусе ATX БП мощность - пиковая и выбирать БП исходя только из нее неправильно. Запас мощности на 12В линии должен быть 30%. То есть на подогрев стола 10-11А, на питание электроники и ШД еще около 5-7А. Итого минимально необходимо 12×20 = 240Вт. Плюс запас в 30%, получаем,что минимальная мощность ATX подходящего для питания принтера 320-350Вт. И так, блок питания выбрали
, теперь его необходимо немного доработать с помощью отвертки, паяльника, кусачек и небольшого куска термоусадочной трубки.
Зеленый провод там один, не ошибетесь. После замыкания обычной скрепкой включаем и измеряем напряжение между любым желтым и черным проводом. Должно быть 12В плюс-минус полвольта.
Если все Ок, то переходим к разборке.
Откручиваем 4 винта на крышке и снимаем ее.
Далее берем кусачки и безжалостно откусываем следующие провода:
1. Фиолетовый : +5V_Standby, оставляем.
2.Серый: Power_Good, откусываем.
3. Зеленый: PS_ON (ошибочно тут назван RC), оставляем.
4. Синий: -12V, откусываем.
5. Желтый: +12V, оставляем все.
6. Черный: GND, оставляем все.
7. Красный: +5V, оставьте 2-3, больше не нужно, это если вы решите питать ардуину отдельно, выкусив из Ramps диод.
8. Оранжевый: 3.3V, оставляем один для соединения с +3.3V_Sense. Их цель - мониторинг напряжения на разъеме, чтобы обеспечить обратную связь для компенсации напряжения питания.
9. Коричневый (обычно): +3,3V_Sense, оставляем.
Далее необходимо спаять 8 и 9 провода.
Провода PS_ON и один черный можно вывести на переднюю панель принтера на выключатель или если желаете управлять БП с RAMPS Gcode, то необходимо подсоединить PS_ON (зеленый) и +5В (красный) как показано на фото.
Для отключения, таким образом подключенного БП, используются команды:
Если ставите печатать на ночь, можно просто добавить эту команду в конец файла и принтер выключится сам по окончании печати.
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Выбор блока питания штука тоже интересная. Сразу напрашиваются два варианта/типоразмера стандартных источников, которые можно найти в продаже.
- широкий выбор в продаже, можно найти на свой вкус и цвет
- уже имеются выходные провода с коннекторами
- Имеет выходные напряжения 5В, 12В.
У него явных преимуществ по сравнению с предыдущим может и нет. Хотя выбор тоже достаточно широк, причем есть варианты на разное выходное напряжение: 12В, 24В и т.д. Есть клеммы на плате, проводов нет. Выходное питающее напряжение в одном блоке лишь одно, в нашем случае 12В.
Первый описанный блок питания используется во многих Reprap-ах. Однако вы видели его когда-нибудь на фотографиях 3D-принтеров? В большинстве случаев их не показывают, так как зрелище не очень красивое, когда у вас на столе кроме самого принтера валяется (в прямом смысле) блок питания с кучей проводов, тянущихся к контроллеру. Более того, блок питания чаще всего не входит в комплект поставки такого принтера. И покупать его придется самому.
Второй описанный тип блока питания имеет габариты (высота всего 5 см), позволяющие спрятать его внутрь 3D-принтера Люмен (между направляющими по оси Y), таким образом все соединения оказываются внутри шасси принтера. Снаружи остаются всего два провода - 220В и USB.
Так как у этого источника питания только одно выходное напряжение - 12В, то необходимо использовать преобразователь на 5В, который располагается на плате контроллера.
Что касается мощности источника. Если вы не используете теплый стол, то мощности в 200Вт вам хватит за глаза. При использовании подогрева стола стоит остановиться на мощности 300-350Вт. Не помешает иметь запас примерно 50%.
- теплый стол: 12 В / 1 Ом = 12А
- Термоголовка: 12 В / 6,8 Ом = 1,8А
- Двигатели: 5 шт * 1,2 А (или 1,68А, в зависимости от используемых моторов) = 6А (8,4А).
Это примерный расчет. Реальные параметры будут зависеть от действительных параметров вашего 3D-принтера.
Читайте также: