3D Printer 2016

Dit artikel is ter ondersteuning van mijn videoserie over deze 3D Printer op youtube.
Hier is een link naar de playlist. PLAYLIST

Het Frame

Ik heb een video gemaakt over de bouw van het frame, die moet je zeker even kijken!
Hier kun je het zaagplan voor het frame downloaden:

- Voor het bovenste deel: Download als PDF
- Voor de onderkast: Download als PDF

Geprinte Onderdelen

De volgende onderdelen moeten worden geprint.
Print de onderdelen met een behoorlijk hoge vulling, 36% of hoger.

Onderdeel	Afbeelding	Laatste update
X-As onderdelen (nieuw Ontwerp) Download .zip File		31 juli 2018
X-As wagentje Met het nieuwe ontwerp van de X-as parts moest deze ook opnieuw. Download .stl File		4 september 2018
Dubbele Hotend mount Update Maart 2017, nu met parts koeler Download .stl File		29 maart 2017
Draaiende Dubbele Hotend mount Voor 2 V5 hotends Download zip File		29 april 2018
Enkele Hotend mount Voor een V5 Hotend! Update maart 2017: Nu met parts koeler Download .stl File		29 maart 2017
Nieuwe Y-As onderdelen Download .zip File		26 juli 2018
Z-As onderdelen Download .zip File		7 oktober 2016
Motorhouder voor filament feeders Verbeterde versie Download .stl File		19 februari 2017
Parts Cooler Blower Download .stl File		28 Maart 2017
V6 Hotend Voor een V6 Hotend! Download .stl File		24 oktober 2018

De volgende onderdelen zijn optioneel, ze maken de printer mooier maar je hebt ze niet onmiddelijk nodig. Dus je kunt eerst de printer bouwen met bovenstaande onderdelen en vervolgens de nieuwe printer gebruiken om de volgende onderdelen zelf te printen.

Onderdeel	Afbeelding	Laatste update
Ventilatierooster 2 stuks heb je nodig Download .stl File		26 juli 2016
USB montageplaatje Download .stl File		26 juli 2016
Afwerk ring voor 22mm Gat en bus 3 setjes nodig Download .stl File		16 januari 2017
Kabelslanghouder voor op de hotend Download .stl File		3 november 2016
Kabelslanghouder enkel Download .stl File		3 november 2016
Kabelslanghouder dubbel Download .stl File		3 november 2016
Kabelslanghouder op x-as motor Download .stl File		3 november 2016
Drag Chain, Links van het bed je hebt 24 schakels nodig Download .stl File		26 november 2016
Drag Chain, Rechts van het bed (voorkeur!) je hebt 24 schakels nodig Download .stl File		26 november 2016
Hoekje om voeding vast te schroeven (4 nodig) Download .stl File		1 december 2016
X-AS Drag chain (zie update video 1) Download .stl File		16 februari 2017

Mechanische opbouw

In de tweede video laat een groot deel van de mechanische opbouw zien.
De video duurt een half uurtje maar in werkelijkheid moet je hier wel rustig de tijd voor nemen. Op youtube lijkt alles makkelijker :-)

Gekochte onderdelen

Je kunt natuurlijk niet alles zelf maken, er moet een hoop worden gekocht.
Veel onderdelen kocht ik op ebay. De prijzen lijken elke dag wel anders te zijn op ebay dus het zou kunnen zijn dat jij een betere of slechtere prijs vindt.

Onderdelenlijst

Bekijk de video hierboven!! Die heeft belangrijke informatie

De lijst hieronder kun je gebruiken om op zoek te gaan naar alle onderdelen. De ebay links zijn links naar zoekopdrachten, ik geef geen rechtstreekse links omdat die lastig te onderhouden zijn. De aanbiedingen op ebay veranderen elke dag.

Je moet dus zelf opzoek naar de beste aanbieding.

Onderdeel	Link
4 Nema 17 motors	Link naar Reprapworld.com
8mm Stangen	Link naar Reprapworld.com
Glas voor printbed	Link naar Reprapworld.com
ABS of PLA+ filament (printed parts)	Link naar Reprapworld.com
2 extra Nema 17 motors voor extruders	Link naar Reprapworld.com
500mm Lead Screw 3D Printer Z Axis	Link naar Ebay
Flexibele as koppelingen	Link naar Ebay
Glijlagers (12 stuks in 1 koop)	Link naar Ebay
Timing belt 2 meter	Link naar Ebay
Timing pullies, 20Tands, 2pcs	Link naar Ebay
lagers met flange	Link naar Ebay
lagers groot (8x22x7)	Link naar Ebay
Hot End	Link naar Ebay
Fan 50mm voor dubbele extruders, 12 volt	Link naar Ebay
Fan 40mm voor enkele extruder, 12 volt	Link naar Ebay
Filament feeder, een linker en een rechter!	Link naar Ebay
Hotbed	Link naar Ebay
NTC 3950 Thermistor 100K	Link naar Ebay
Microswitches	Link naar Ebay
Ramps 1.4 board + lcd	Link naar Ebay
Voeding	Link naar Ebay
Power socket	Link naar Ebay
Zekeringen 3A	Link naar Ebay
sd card extender	Link naar Ebay
USB cable extender	Link naar Ebay
60mm fans voor koeling onderkast met 2 pin connector	Link naar Ebay
Afstandsensor (LJC18A3-B-Z-BX) NPN	Link naar Ebay
Hout 9 en 12 mm	Ga naar de bouwmarkt!

Opmerking over de voeding

Ik raadt aan om een voeding te nemen met wat overcapaciteit. 30 ampère voor het model met de dubbele hotend.
In theorie zou je met iets minder afkunnen (20 ampère), maar ik ga er van uit dat de fabrikant van deze chinese voedingen de maximale uitgangsstroom te positief inschat.

Test sketch (uit video 4)

In de 4de video gebruik ik een test sketch om de motoren te testen (bekijk eerst die video! (release 20 oktober 2016)
Die sketch kun je hier downloaden of kopiëren.

// Dit is een klein testprogramma om de motoren van de 3d printer te testen
// Zet eerst alle assen handmatig in de middenstand en probeer kleine stapjes
// Commando's via de seriele monitor:
// x+1 of x-1 (het getal 1 mag ook hoger zijn naturlijk)
// y+1 of y-1
// z+1 of z-1

#define X_STEP_PIN 54
#define X_DIR_PIN 55
#define X_ENABLE_PIN 38
#define X_MIN_PIN 3
#define X_MAX_PIN 2

#define Y_STEP_PIN 60
#define Y_DIR_PIN 61
#define Y_ENABLE_PIN 56
#define Y_MIN_PIN 14
#define Y_MAX_PIN 15

#define Z_STEP_PIN 46
#define Z_DIR_PIN 48
#define Z_ENABLE_PIN 62
#define Z_MIN_PIN 18
#define Z_MAX_PIN 19

#define E_STEP_PIN 26
#define E_DIR_PIN 28
#define E_ENABLE_PIN 24

#define Q_STEP_PIN 36
#define Q_DIR_PIN 34
#define Q_ENABLE_PIN 30

void setup() {

pinMode(X_STEP_PIN , OUTPUT);
pinMode(X_DIR_PIN , OUTPUT);
pinMode(X_ENABLE_PIN , OUTPUT);

pinMode(Y_STEP_PIN , OUTPUT);
pinMode(Y_DIR_PIN , OUTPUT);
pinMode(Y_ENABLE_PIN , OUTPUT);

pinMode(Z_STEP_PIN , OUTPUT);
pinMode(Z_DIR_PIN , OUTPUT);
pinMode(Z_ENABLE_PIN , OUTPUT);

pinMode(E_STEP_PIN , OUTPUT);
pinMode(E_DIR_PIN , OUTPUT);
pinMode(E_ENABLE_PIN , OUTPUT);

pinMode(Q_STEP_PIN , OUTPUT);
pinMode(Q_DIR_PIN , OUTPUT);
pinMode(Q_ENABLE_PIN , OUTPUT);


digitalWrite(X_ENABLE_PIN , HIGH);
digitalWrite(Y_ENABLE_PIN , HIGH);
digitalWrite(Z_ENABLE_PIN , HIGH);
digitalWrite(E_ENABLE_PIN , HIGH);
digitalWrite(Q_ENABLE_PIN , HIGH);

Serial.begin(9600);

}

char command=0;
String multiplier="";
char tsign;
String c;
void loop () {
command=0;
multiplier="";  
tsign='0';

while (Serial.available() > 0) {
  command=Serial.read();
  delay(3);
  tsign=Serial.read();
  multiplier=Serial.readStringUntil(13);        
}

if(toupper(command)=='X') {  
  if (multiplier=="") multiplier="1";
  Serial.println(command);
  Serial.print(tsign);
  Serial.println(multiplier);
  Serial.println("-----");
  
  if (tsign=='+')
    digitalWrite(X_DIR_PIN , HIGH);
  else
    digitalWrite(X_DIR_PIN , LOW); 
  
  
  moveX(multiplier.toInt()); 
}

if(toupper(command)=='Y') {
  if (multiplier=="") multiplier="1";
  Serial.println(command);
  Serial.print(tsign);
  Serial.println(multiplier);
  Serial.println("-----");
  
  if (tsign=='+')
    digitalWrite(Y_DIR_PIN , HIGH); 
  else
    digitalWrite(Y_DIR_PIN , LOW); 
  
  moveY(multiplier.toInt()); 
}

if(toupper(command)=='Z') {
  if (multiplier=="") multiplier="1";
  Serial.println(command);
  Serial.print(tsign);
  Serial.println(multiplier);
  Serial.println("-----");
  
  if (tsign=='+')
    digitalWrite(Z_DIR_PIN , HIGH); // UP!
  else
    digitalWrite(Z_DIR_PIN , LOW); //  Down!
  
  moveZ(multiplier.toInt()); 
}


}

void moveZ(int m){
  digitalWrite(Z_ENABLE_PIN , LOW);
  for (int k=0;k<m;k++) // repeat m times
  for (long x=0; x< 2000 ; x++){
    digitalWrite(Z_STEP_PIN , LOW);
    delayMicroseconds (100);
    digitalWrite(Z_STEP_PIN , HIGH);
    delayMicroseconds (100);
  }
  digitalWrite(Z_ENABLE_PIN , HIGH);
}

void moveX(int m){
  digitalWrite(X_ENABLE_PIN , LOW);
  for (int k=0;k<m;k++) // repeat m times
  for (long x=0; x< 500 ; x++){
    digitalWrite(X_STEP_PIN , LOW);
    delayMicroseconds (100);
    digitalWrite(X_STEP_PIN , HIGH);
    delayMicroseconds (100);
  }
   digitalWrite(X_ENABLE_PIN , HIGH);
}

void moveY(int m) {
  digitalWrite(Y_ENABLE_PIN , LOW);
  for (int k=0;k<m;k++) // repeat m times
  for (long x=0; x< 500 ; x++){
    digitalWrite(Y_STEP_PIN , LOW);
    delayMicroseconds (100);
    digitalWrite(Y_STEP_PIN , HIGH);
    delayMicroseconds (100);
  }
  digitalWrite(Y_ENABLE_PIN , HIGH);
}

Video 4, we bouwen lekker verder

Video 5, Kabels!

Video 6, De laatste losse eindjes

Video 7, Elektronica

In deze video bespreek ik de elektronica,

Display en u8glib

De firmware die we gaan gebruiken maakt gebruik van de u8glib library. Deze library hebben we nodig om het display aan te kunnen sturen.
Mijn test sketch voor het display maakt gebruik van dezelfde u8glib library.
Hier kun je de gebruikte library downloaden: U8GLIB

Voor meer informatie over u8glib : https://github.com/olikraus/u8glib/wiki

Display Test Sketch

/* 
Bart Venneker 2016
This is a test program for the Reprap discount full graphic smart controller
It displays text and a number so you can test the rotary encoder.

This sketch uses the U8Glib Library, just like the Marlin Firmaware. So you need
to download and install U8Glib Library

*/

#include "U8glib.h"

// Rotary encoder pins 
#define ROTARY_A 31
#define ROTARY_B 33


#define ROTARY_BUTTON 35 // Rotary encoder button

#define BUZZER 37 // beeper

/* LCD display pins */
#define LCD_RS 16
#define LCD_EN 17
#define LCD_D4 23
#define LCD_D5 25
#define LCD_D6 27
#define LCD_D7 29

byte DialPos = 0;

U8GLIB_ST7920_128X64_1X u8g(23, 17, 16);   

void setup()
{
  pinMode(BUZZER, OUTPUT);   
  pinMode(ROTARY_BUTTON, INPUT);   
  digitalWrite(ROTARY_BUTTON, HIGH);
  pinMode(ROTARY_A,INPUT);
  pinMode(ROTARY_B,INPUT);
  digitalWrite(ROTARY_A, HIGH);
  digitalWrite(ROTARY_B, HIGH);
}

void loop()
{
  // Welcome message
  u8g.setFont(u8g_font_7x14B);
  u8g.firstPage();
  do
  {
    u8g.drawStr( 1, 14, "RAMPS 1.4 LCD TEST");
    u8g.drawStr( 22, 36, "Hello World!");
    u8g.drawStr( 22, 60, "Press Button");
  }while(u8g.nextPage());
 
  
  // Wait until you press the rotary encoder button
  while (digitalRead(ROTARY_BUTTON)) {}; // waiting for you to press the button
  
  // Beeb once
  digitalWrite(BUZZER, HIGH);
  delay(200);
  digitalWrite(BUZZER, LOW);
  while (!digitalRead(ROTARY_BUTTON)) {};// waiting for you to release the button
  encoderCheck();
  while (!digitalRead(ROTARY_BUTTON)) {};// waiting for you to release the button
  
}

void encoderCheck() {
   
  // Display the rotary encoder test
  int counter=50;
  byte encPos,lastEncPos;
  char strCounter[3];
  sprintf(strCounter,"%d",counter);
  u8g.setFont(u8g_font_7x14B);
  u8g.firstPage();
  do
  {
    u8g.drawStr( 10, 15, "Turn the encoder");
    sprintf(strCounter,"%d",counter);
    u8g.drawStr( 15, 33, strCounter);
            u8g.drawStr( 0, 48, "Press Button");
        u8g.drawStr( 70, 62, "to exit");
  } while(u8g.nextPage());
 
   while(true){  
     while(encPos==3){
      encPos = digitalRead(ROTARY_B) <<1 | digitalRead(ROTARY_A);
      if(!digitalRead(ROTARY_BUTTON))return;
      };
   
     if (encPos == 2) 
       counter ++;
     else
       counter --;    
   
    // Display the number
   u8g.firstPage();
   do
   {
     u8g.drawStr( 10, 15, "Turn the encoder");  
     sprintf(strCounter,"%d",counter);
     u8g.drawStr( counter, 33, strCounter);
     u8g.drawStr( 0, 48, "Press Button");
     u8g.drawStr(70, 62, "to exit");
   }while(u8g.nextPage());
      
    
   while(encPos!=3){
      encPos = digitalRead(ROTARY_B) <<1 | digitalRead(ROTARY_A);
   };
      
  }
  
}

Video 7, De elektronica

Voedingen aansluiten

Het ramps bord heeft een voedingsconnector met aansluitingen voor 2 voedingen. Een 5 ampère aansluitingen en een 11 ampère aansluiting.
vanuit de 5A aansluitingd wordt alles gevoed (ook de arduino) behalve het heated bed. Het heated bed wordt namelijk gevoed vanuit de 11A aansluiting
Met deze twee apparte aansluitingen is het mogelijk om het heated bed te voeden vanuit een tweede krachtigere voeding.
Wij gebruiken één dikke (30Ampere) voeding dus wij schakelen die twee aansluitingen parallel en voeden zo alles vanuit één dikke voeding.

Voeding voor Hot ends en Heated bed

De hot ends en heated bed worden aangesloten op het ramps board op de blauwe kroonsteentjes met het bijschrift 10,9,8 (zie afbeelding hierboven)
Je kan het heated bed rechtstreeks aansluiten op aansluiting 8 (zoals in de afbeelding) maar dan wordt de bijbehorende mosfet op het ramps bord wel heel erg heet en lopen er erg hoge stromen over die printplaat. Het is dus veiliger om een relais te gebruiken, daar kom ik later op terug (zie hieronder, bij modificaties)

De stappenmotoren

De meeste stappenmotoren hebben een kleurcode op de draden. De mijne hebben rood,blauw,groen,zwart. In die volgorde sluit ik ze aan op het ramps bord.
Zorg ervoor dat alle stekkers op dezelfde manier in de connector steken, dus allemaal met de rode draad aan de zelfde kant, zoals in de afbeelding hieronder.

De motoren voor de extruders staan niet afgebeeld maar die sluit je op dezelfde manier aan.
Als later blijkt dat er een motor de verkeerde kant op draait, kun je dat eenvoudig aanpassen in de firmware of je draait gewoon de stekker van de motor om.

Home positie schakelaars

De printer moet zelf zijn home positie kunnen vinden, dat doet hij met behulp van home positie schakelaars.
Voor de x- en y-as gebruiken we een eenvoudige micro switch, voor de z-as is het iets ingewikkelder.

Rechts boven in, op het ramps bord vinden we de aansluitingen voor de homing switches.
In de afbeelding kun je zien welke aansluitingen je gebruikt voor de x en y.
Op de Micro switches gebruik ik de N.O. (normaly open) aansluiting (de schakelaar maakt dus contact als je hem indrukt), dat is niet de beste keuze maar ik ga dit nu niet meer veranderen.

De Z-as gebruikt een capacitieve benaderingsschakelaar. Deze wordt als volgt aangesloten op het ramps bord. Zie afbeelding hieronder

De sensor krijgt 12 volt spanning, rechtstreeks van de voeding. Let goed op hoe de twee weerstanden aangesloten zijn.

Thermistors

De thermistors zijn de temperatuursensoren, we hebben er 3, in elke hot end zit er één, en onder het heated bed zit er ook één.
In de afbeelding hieronder zie je waar ze worden aangesloten. Let op de volgorde!

Automatische Hot End Ventilator

Je kunt de ventilator die de hot ends koelt rechtstreeks aansluiten op 12 volt maar het is ook mogelijk om deze te automatiseren zodat hij alleen draait als het nodig is.
Hiervoor heb je een extra transistor en een 1Kohm weerstand nodig.
Hier is het aansluit schema:
In video 7 laat ik zien waar je deze aansluit op het ramps board.

OPMERKING OVER DE TRANSISTOR: In de video gebruik ik een BD139 transistor. Tegenwoordig gebruik ik voor dit soort toepassingen liever een BD681 darlington transistor. Deze zijn beter geschikt om te gebruiken als schakelaar.

Firmware

Nieuwe Firmware, Marlin 1.1.8, Maart 2018

Voor het model met de enkele hotend:

Download de firmware 1.1.8

Voor het model met de dubbele hotend:

Download de firmware 1.1.8

Bij de nieuwe firmware hoort deze video

Updates en oplossingen

In deze video behandel ik een paar vragen die ik kreeg van kijkers die de printer ook aan het bouwen zijn
Onderwerpen:
- Verbeterde feeders
- Oplossing SD Init Failed error
- Afstellen van de extrusion lengte
- Afstellen van de probe offset, nozzel hoogte
- en meer, gewoon kijken dus :-)

Part Cooler

Maart 2017: Ik heb een part cooler toegevoegd aan het ontwerp.
Deze koeler koelt het onderdeel tijdens het printen, op die manier komen kleine details en overhangende delen beter uit de verf.
image z-as

De koeler is te monteren op de dubbele hotend en ook op de enkele hotend.

Aansluiten (enkele hotend)

Het aansluiten van de koeler op het ramps board met een enkele hotend is erg eenvoudig.
(klik om te vergroten!)

De fan wordt aangesloten op aansluiting D9, let op de plus (rood) en min (zwart).
Ik raad aan om een 12volt fan te nemen met de afmetingen, 40x40x20. Een dubbeldik exemplaar dus.
Hier is een ebay link:

Probeer om niet voor de aller aller aller goedkoopste te gaan, een beetje kwaliteit is gewenst :-).

Aansluiten (dubbele hotend)

Bij de dubbele hotend is D9 al bezet door de tweede hotend. We moeten dus iets anders doen. Gelukkig heeft de firmware daar een standaard oplossing voor.
De aansluiting gaat zo (klik om te vergroten):

De fan krijgt +12 volt van de voeding. De min van de ventilator gaat via een transistor naar massa. Kijk goed hoe het is aangesloten en/of bekijk de video.
Ik raad aan om een medium power NPN darlington transistor te gebruiken, bijvoorbeeld deze BD681
(of deze uit Nederland als je er haast mee hebt) deze zijn erg geschikt als schakelaar en kosten bijna niks.

Verlichting

In de video hieronder voeg ik verlichting toe aan de printer. De ledstrip is aan te sturen vanuit het menu en vanuit de g-code.

Schema

Automatisch uitschakelen (en eventueel aanschakelen)

Ik voeg nog een erg handige functie toe: Automatisch aan en uit schakelen.
Door het commando M81 toe te voegen aan de end-code van de slicer zal de printer na het printen automatisch uit schakelen.

Bekijk de video!

Arduino Nano Sketch

Deze sketch gebruik ik in de arduino Nano (zie video)

/*
 *  Auto off switch voor mijn 3d printer
 *  Maakt gebruik van een relais met een verbreek contact,
 *  het relais wordt ingeschakeld (om de stroom uit te schakelen) als A0 meer als 3 sec Hoog blijft
 *  het relais wordt weer uitgeschakeld (om de stroom IN te schakelen) als A0 meer als 3 sec laag blijft
 *  Laag betekent, dat de spanning op pin A0 < 0.4 volt is (veel lager dus als de ttl waarde voor laag)
 *  
 *  LET OP: De relais module die ik gebruik wordt aangestuurd met een LAAG signaal. 
 *  Dus het relais schakelt als de ingang laag gemaakt wordt.
 *  
 *  Zie ook: www.BartVenneker.nl
*/


/*
 * De power varaibale bepaalt of het relais inschakeld.
 * power = 1. Het relais schakelt niet, de voeding krijgt gewoon stroom
 * power = 0. Het relais schakelt en onderbreekt de stroom van de voeding.
 * 
 */
 
bool power = 1;


void setup() {
  Serial.begin(115200); // Seriele verbinding om te debuggen
  pinMode(2, OUTPUT);
  digitalWrite(2, HIGH); 
  pinMode(A0,INPUT);
  digitalWrite(A0, HIGH); 
  delay(1000);
}

void loop() {

printPWON();
delay(50);

if (power==1 && analogRead(A0)>900 ) {
  // Test of het signaal ongeveer 3 sec hoog blijft
  for (int x=0; x < 1000; x++) {    
    delay (2);
    printPWON();
    if (analogRead(A0)>900) {
      power = 0;
      }
      else {
        // Fail, het signaal blijft niet constant hoog. Abort!
        power = 1;
        break ;
        }
    }  
  }


 if (power==0 && analogRead(A0)< 90) {
  // Test of het signaal ongeveer 3 sec laag blijft
  for (int x=0; x < 1000; x++) {
     delay (2); 
     printPWON();     
     if (analogRead(A0)< 90) {
      power = 1;
      }
      else {
        // Fail, het signaal blijft niet constant laag. Abort!
        power = 0;
        break ;
        }
  }
 }

// Schakel het relais in of uit, afhankelijk van de status van de power variabele
digitalWrite(2, power);     
}



void printPWON() {  
  // dit gebruikte ik om het signaal op A0 zichtbaar te maken  
  int sensorValue = analogRead(A0);  
  Serial.print(sensorValue * (5.0 / 1023.0));
  Serial.print(" (");
  Serial.print(sensorValue);
  Serial.println(")");
}

Temperatuur gestuurde ventilatoren

Ik wilde graag de ventilatoren in de onderkast sneller of langzamer laten draaien naar gelang er meer of minder koeling nodig is.
Eerst heb ik een temperatuurmeter gemaakt om de temperatuur in de kast te meten.
slanghouder

Schema van de temperatuur meter

Display Module

Ik gebruik deze display module:
display

te koop op ebay: LINK

Display Library

Ik gebruik deze Arduino library voor de aansturing:

Arduino sketch

Deze sketch is slechts de temperatuur meter, zonder regeling.

/*
 *  Temperatuurmeter voor de 3d printer
 *  Deze meter gebruikt een 100k NTC thermistor (die we ook gebruiken in de hotend)
 *  
 *  Zie ook: www.BartVenneker.nl
*/

#include <TM1637Display.h>
#define CLK 11 // clk pin on display module
#define DIO 12 // dio pin on display module

TM1637Display display(CLK, DIO);

float logR2, R2, T, Tc, Tf;
float c1 = 1.009249522e-03, c2 = 2.378405444e-04, c3 = 2.019202697e-07;
int Vo;

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
display.setBrightness(2);
Serial.begin(9600);
delay(3000);
}

void loop() {

  Vo = getVoltage(A4);
  R2 = 10000 * (1023.0 / (float)Vo - 1.0);
  logR2 = log(R2);
  T = (1.0 / (c1 + c2*logR2 + c3*logR2*logR2*logR2));
  Tc = T - 273.15;
  Serial.print("Temperature: "); 
  Serial.print(Tc);
  Serial.println(" C");  
  display.showNumberDec(Tc, 0); 
  delay(250);

}

int getVoltage(int pin){
  // Meet het gemiddelde van 25 metingen op A4
  long v=0;
  int i=25;
  for (int x=0; x < i; x++){
    v+=analogRead(pin);
    delay(10);
  }  
  return v/i;
}

Ventilator regeling

Nu gaan we deze temperatuurmeter uitbreiden met een snelheids regeling voor de ventilatoren. We gebruiken een Logic Level N Channel MOSFET: zoals deze Link naar Ebay

Belangrijk is dat het een "logic level" mosfet is, deze kun je namelijk met 5 volt aansturen, normale mosfets hebben een veel hogere spanning nodig om goed in te schakelen.
Het is natuurlijk ook belangrijk dat het een N-channel is...

PWM Regeling

Met behulp van een enkele Mosfet kunnen we de ventilatoren in snelheid regelen. Dit is het schema:

Let op: de ventilatoren zijn van het type met 2 aansluitdraden, het type met 3 draden is niet geschikt.

Het nadeel van deze regeling is dat de ventilatoren kunnen piepen bij lage snelheden. Dat komt doordat de pwm frequentie te laag is, de arduino nano heeft een pwm frequentie van maximaal 1000Hz. Op de pin die ik gebruik (pin 9) is het nog slechter, 500Hz
Dat kunnen we oplossen met de timer0 library, met behulp van die library kunnen we een hogere pwm frequentie maken op pin 9 (niet op pin 5, gebruik dus pin 9!!).
Hier is een test sketch: Deze sketch zou je kunnen gebruik om de snelheid van de ventilator te testen.

#include "TimerOne.h"

int fanpin =9;
void setup()
{  
  Timer1.initialize(40); // 40= 25 Khz pwm           
  Timer1.pwm(fanpin, 1023); // 0 ~ 1023
}
 
void loop()
{
  // stel de duty cycle in door onderstaand getal te wijzigen (0 to 1023)
  Timer1.setPwmDuty(fanpin, 1023);
}

Arduino sketch 2

Deze sketch is de temperatuurmeter met regeling.

/*
 *  Temperatuurmeter / fan speed control voor de 3d printer
 *  Deze meter gebruikt een 100k NTC thermistor (die we ook gebruiken in de hotend)
 *  
 *  Zie ook: www.BartVenneker.nl
*/
#include "TimerOne.h"
#include "TM1637Display.h"
#define CLK 11 // clk pin on display module
#define DIO 12 // dio pin on display module
#define fanpin 9 // pwm signal for Mosfet 

TM1637Display display(CLK, DIO);

float logR2, R2, T, Tc, Tf;
float c1 = 1.009249522e-03, c2 = 2.378405444e-04, c3 = 2.019202697e-07;
int Vo;

void setup() {
Timer1.initialize(40); // 40= 25 Khz pwm           
Timer1.pwm(fanpin, 1023); // 0 ~ 1023
display.setBrightness(2);
Serial.begin(9600);
delay(3000);
}

void loop() {
  
  float Tc=getTemp();
  
  Serial.print("Temperature: "); 
  Serial.print(Tc);
  Serial.println(" C"); 
   
  display.showNumberDec(Tc, 0); 
  
  setFanSpeed(Tc);
  
  delay(250);

}

void setFanSpeed(float Tc){ 
  // 300  = low
  // 600  = mid
  // 1023 = high  
  if (Tc > 35) {Timer1.setPwmDuty(fanpin, 1023);return;}
  if (Tc > 30) {Timer1.setPwmDuty(fanpin, 600);return;}
  Timer1.setPwmDuty(fanpin, 300);  
}

float getTemp(){
  // see http://www.circuitbasics.com/arduino-thermistor-temperature-sensor-tutorial/
  float logR2, R2, T, Tcelcius; 
  float c1 = 1.009249522e-03, c2 = 2.378405444e-04, c3 = 2.019202697e-07;
  int Vo = getVoltage(A4);
  R2 = 10000 * (1023.0 / (float)Vo - 1.0);
  logR2 = log(R2);
  T = (1.0 / (c1 + c2*logR2 + c3*logR2*logR2*logR2));
  Tcelcius = T - 273.15;
  return Tcelcius;
}

int getVoltage(int pin){
  // Meet het gemiddelde van 25 metingen op A4
  long v=0;
  int i=25;
  for (int x=0; x < i; x++){
    v+=analogRead(pin);
    delay(10);
  }  
  return v/i;
}

Arduino sketch 3

Deze sketch is een uitbreiding op de auto-off sketch. In mijn printer zit een extra arduino Nano voor de auto-off functie. Deze arduino doet nu ook de temperatuurregeling.

/*  Auto off voor Green Sprocket
 *   
 *  Auto off switch voor mijn 3d printer
 *  Maakt gebruik van een relais met een verbreek contact,
 *  het relais wordt ingeschakeld (om de stroom uit te schakelen) als A0 meer als 3 sec Hoog blijft
 *  het relais wordt weer uitgeschakeld (om de stroom IN te schakelen) als A0 meer als 3 sec laag blijft
 *  Laag betekent, dat de spanning op pin A0 < 0.4 volt is (veel lager dus als de ttl waarde voor laag)
 *  
 *  LET OP: De relais module die ik gebruik wordt aangestuurd met een LAAG signaal. 
 *  Dus het relais schakelt als de ingang laag gemaakt wordt.
 *  
 *  Zie ook: www.BartVenneker.nl
*/


/*
 * Ik heb later een display en een thermistor toegevoegd om de temperatuur IN de kast te meten en
 * weer te geven.
 * 
 */
#include <TM1637Display.h>
#include "TimerOne.h"

#define CLK 11 // clk pin on display module
#define DIO 12 // dio pin on display module
#define fanpin 9
float dutycycle = 50;
TM1637Display display(CLK, DIO);

/*
 * De power variabale bepaalt of het relais is inschakeld.
 * power = 1. Het relais schakelt niet, de voeding krijgt gewoon stroom
 * power = 0. Het relais schakelt en onderbreekt de stroom van de voeding.
 * 
 */

bool power = 1;

void setup() {
  Serial.begin(115200); // Seriele verbinding om te debuggen
  pinMode(2, OUTPUT);  
  digitalWrite(2, LOW); 
  pinMode(A0,INPUT);
  digitalWrite(A0, HIGH); 
  delay(1000);
  
  display.setBrightness(2,true);
 
  Timer1.initialize(5000); 
  Timer1.pwm(fanpin, ((dutycycle/100)*1024)); 
}

void loop() {

float Tc=getTemp();
display.showNumberDec(Tc, 0); 
setFanSpeed(Tc);
delay(50);

if (power==1 && analogRead(A0)>900 ) {
  // Test of het signaal ongeveer 3 sec hoog blijft
  for (int x=0; x < 1000; x++) {    
    delay (2);
    if (analogRead(A0)>900) {
      power = 0;      
      }
      else {
        // Fail, het signaal blijft niet constant hoog. Abort!
        power = 1;
        break ;
        }
    }  
  }


 if (power==0 && analogRead(A0)< 90) {
  // Test of het signaal ongeveer 3 sec laag blijft
  for (int x=0; x < 1000; x++) {
     delay (2); 
     if (analogRead(A0)< 90) {
      power = 1;
      }
      else {
        // Fail, het signaal blijft niet constant laag. Abort!
        power = 0;
        break ;
        }
  }
 }

// Schakel het relais in of uit, afhankelijk van de status van de power variabele
digitalWrite(2, power);     
// schakel ook het display uit.
display.setBrightness(2,power);
}

int getVoltage(int pin){
  // meet de spanning van de thermistor spanningsdeler
  // we meten het gemiddelde van 25 metingen.
  long v;
  int i=25;
  for (int x=0; x < i; x++){
    v+=analogRead(pin);
    delay(10);
  }  
  return v/i;
}

void printPWON() {  
  // dit gebruikte ik om het signaal op A0 zichtbaar te maken  
  int sensorValue = analogRead(A0);  
  Serial.print(sensorValue * (5.0 / 1023.0));
  Serial.print(" (");
  Serial.print(sensorValue);
  Serial.println(")");
}

void setFanSpeed(float Tc){ 
   // 300  = low
  // 600  = mid
  // 1023 = high  
  if (Tc > 35) {Timer1.setPwmDuty(fanpin, 1023);return;}
  if (Tc > 30) {Timer1.setPwmDuty(fanpin, 600);return;}
  Timer1.setPwmDuty(fanpin, 300);  
}

float getTemp(){
  // see http://www.circuitbasics.com/arduino-thermistor-temperature-sensor-tutorial/
  float logR2, R2, T, Tcelcius; 
  float c1 = 1.009249522e-03, c2 = 2.378405444e-04, c3 = 2.019202697e-07;
  int Vo = getVoltage(A4);
  R2 = 10000 * (1023.0 / (float)Vo - 1.0);
  logR2 = log(R2);
  T = (1.0 / (c1 + c2*logR2 + c3*logR2*logR2*logR2));
  Tcelcius = T - 273.15;
  return Tcelcius;
}