CN205326290U

CN205326290U - 一种3d打印机控制电路

Info

Publication number: CN205326290U
Application number: CN201521066109.1U
Authority: CN
Inventors: 梁靖宇
Original assignee: Shenyang Huize Kaiyue Technology Co Ltd
Current assignee: Shenyang Huize Kaiyue Technology Co Ltd
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2015-12-21
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2025-12-21

Abstract

一种3D打印机控制电路属于检测设备技术领域，尤其涉及一种3D打印机控制电路。本实用新型提供一种加工效率高、防护性好的3D打印机控制电路。本实用新型包括微控制单元第一MCU和FPGA；其结构要点所述微控制单元第一MCU通过数据线连接用于人机交互外接接口或外接设备；所述FPGA通过数据线连接用于打印控制的接口或设备；所述微控制单元第一MCU连接的外接接口或外接设备为LCD接口，所述连接LCD接口连接LCD控制面板，所述LCD控制面板设置有控制按键；所述FPGA连接的接口或设备为步进电机驱动电路、挤出机头电机、温度控制接口、伺服电机接口。

Description

一种3D打印机控制电路

技术领域

本实用新型属于检测设备技术领域，尤其涉及一种3D打印机控制电路。

背景技术

现有的3D打印控制器通常直接通过开源Arduino控制板的定时器发脉冲控制电机驱动器来实现3D打印机的控制，但是它具有如下缺点：定时器发出脉冲频率低，因此电机速度无法提高，从而影响加工效率；指令和指令之间存在较大时间间隙，因此导致电机运动存在震动，影响加工精度，严重情况下将会丢步；由于只有USB从机接口（该接口在PC上被模拟成一个串口，而不是模拟成U盘），因此要将文件拷贝到板卡上必须通过PC机上的辅助软件操作，运用复杂；无法进行多机操作，即一台计算机控制多台3D打印机远程工作，不适合大规模加工使用；扩展性能不强，最多带2个打印头。

发明内容

本实用新型就是针对上述问题，提供一种加工效率高、防护性好的3D打印机控制电路。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括微控制单元第一MCU和FPGA；其结构要点所述微控制单元第一MCU通过数据线连接用于人机交互外接接口或外接设备；所述FPGA通过数据线连接用于打印控制的接口或设备；所述微控制单元第一MCU连接的外接接口或外接设备为LCD接口，所述连接LCD接口连接LCD控制面板，所述LCD控制面板设置有控制按键；所述FPGA连接的接口或设备为步进电机驱动电路、挤出机头电机、温度控制接口、伺服电机接口。

还包括干簧管传感器模块、磁块、最大限位器、继电器；所述磁块设置在3D打印机耗材卷贴近3D打印机外壳的外表面的转盘上；所述干簧管传感器模块安装在3D打印机的内部；所述最大限位器设置在3D打印机打印时所允许的最大坐标处；所述干簧管传感器模块与最大限位器的输出端连接至继电器的控制端口构成控制回路，所述继电器的开关端接入在3D打印机的电源的供电回路中。

作为一种优选方案，本实用新型所述最大限位器包括X轴方向最大限位器、Z轴方向最大限位器、Y轴方向最大限位器。

作为另一种优选方案，本实用新型所述干簧管传感器模块内的比较器型号为LM393，所述干簧管传感器模块包括三个端口，其中一个电源正极，一个电源负极，还有一个开关信号输出端。

作为另一种优选方案，本实用新型所述微控制单元第一MCU为STM32芯片。

其次，本实用新型所述步进电机驱动电路包括第二MCU、滤波电路和控制电路，所述第二MCU输出的PWM信号与滤波电路连接，所述滤波电路输出的参考电压与控制电路连接，所述控制电路输出细分电流以控制步进电机；其中，所述滤波电路包括：电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C4和电容C5，其中，电阻R6的一端连接PWM1节点，电阻R6的另一端与电阻R7的一端及电容C4的一端连接在一起，电阻R7的另一端与电阻R8的一端及VREF1节点连接在一起，电容C4的另一端与电阻R8的另一端一起接地，电阻R11的一端连接PWM2节点，电阻R11的另一端与电阻R12的一端及电容C5的一端连接在一起，电阻R12的另一端与电阻R13的一端及VREF2节点连接在一起，电容C5的另一端与电阻R13的另一端一起接地，其中，PWM1节点及PWM2节点分别与第二MCU连接用于接收第二MCU输出的PWM信号；第二MCU的信号输入端口与所述FPGA相连。

另外，本实用新型所述电阻R6和电阻R11的电阻值皆为270Ω，电阻R7、电阻R8、电阻R12和电阻R13的电阻值皆为200KΩ，电容C4和电容C5的电容值皆为100nF。

本实用新型有益效果。

本实用新型运动速度快，可支持高速脉冲输出、升级简单、可扩展性强、指令衔接更加紧促，高速不丢步。

本实用新型通过第一MCU和FPGA的配合使用，可精确控制打印头的速度；能够大幅度的提高加工效率。

本实用新型通过磁头和干簧管传感器模块位置上的巧妙设计，利用简单的部件实现了对3D打印机的保护；延长电机的使用寿命，同时节约耗材的消耗。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是本实用新型电路原理框图。

图2是本实用新型步进电机驱动电路原理框图。

图3是本实用新型滤波电路原理图。

具体实施方式

如图所示，本实用新型包括微控制单元第一MCU和FPGA；所述微控制单元第一MCU通过数据线连接用于人机交互外接接口或外接设备；所述FPGA通过数据线连接用于打印控制的接口或设备；所述微控制单元第一MCU连接的外接接口或外接设备为LCD接口，所述连接LCD接口连接LCD控制面板，所述LCD控制面板设置有控制按键；所述FPGA连接的接口或设备为步进电机驱动电路、挤出机头电机、温度控制接口、伺服电机接口。

所述最大限位器包括X轴方向最大限位器、Z轴方向最大限位器、Y轴方向最大限位器。干簧管传感器模块结合磁块，负责检测3D打印机耗材卷是否在转动，如果在固定时间未收到干簧管传感器模块传来的转动信号，则认为耗材没有持续送入打印机喷头，会通知蜂鸣器工作，以通知用户尽早进行处理，如果用户仍未采取任何措施，3D打印机耗材卷无转动时间超过一个固定值时，继电器切断电源。另外，如果喷头移动范围超过3D打印机所规定的最大值，最大限位器会被触碰，继电器切断电源以保护电机。

微控制单元第一MCU用于运动控制计算和人机界面的控制，FPGA用于时序逻辑的产生和对打印设备的控制。这样双核的构架使得整个系统分工明确，从而提高了整个系统的实时性，使得打印平稳性增加，精度提高。

FPGA外接温度控制接口。FPGA通过外接温度控制接口进行温度控制，3D打印机控制器自动读取温度值，并利用FPGA特有优势产生PWM来实时控制挤出头和热床的温度，使得为STM32节省大量时间，加工速度更高。

所述干簧管传感器模块内的比较器型号为LM393，所述干簧管传感器模块包括三个端口，其中一个电源正极，一个电源负极，还有一个开关信号输出端。

所述微控制单元第一MCU为STM32芯片。

所述步进电机驱动电路包括第二MCU、滤波电路和控制电路，所述第二MCU输出的PWM信号与滤波电路连接，所述滤波电路输出的参考电压与控制电路连接，所述控制电路输出细分电流以控制步进电机；其中，所述滤波电路包括：电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C4和电容C5，其中，电阻R6的一端连接PWM1节点，电阻R6的另一端与电阻R7的一端及电容C4的一端连接在一起，电阻R7的另一端与电阻R8的一端及VREF1节点连接在一起，电容C4的另一端与电阻R8的另一端一起接地，电阻R11的一端连接PWM2节点，电阻R11的另一端与电阻R12的一端及电容C5的一端连接在一起，电阻R12的另一端与电阻R13的一端及VREF2节点连接在一起，电容C5的另一端与电阻R13的另一端一起接地，其中，PWM1节点及PWM2节点分别与第二MCU连接用于接收第二MCU输出的PWM信号；第二MCU的信号输入端口与所述FPGA相连。

所述电阻R6和电阻R11的电阻值皆为270Ω，电阻R7、电阻R8、电阻R12和电阻R13的电阻值皆为200KΩ，电容C4和电容C5的电容值皆为100nF。本实用新型步进电机驱动电路采用电阻、电容组成滤波电路，配合第二MCU自身的PWM功能，能够实现自由地控制步进电机的相电流，从而实现对步进电机更大的细分，达到高精度、噪声小的效果，且简单可靠、成本低廉。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种3D打印机控制电路，包括微控制单元第一MCU和FPGA；其特征在于所述微控制单元第一MCU通过数据线连接用于人机交互外接接口或外接设备；所述FPGA通过数据线连接用于打印控制的接口或设备；所述微控制单元第一MCU连接的外接接口或外接设备为LCD接口，所述连接LCD接口连接LCD控制面板，所述LCD控制面板设置有控制按键；所述FPGA连接的接口或设备为步进电机驱动电路、挤出机头电机、温度控制接口、伺服电机接口；

2.根据权利要求1所述一种3D打印机控制电路，其特征在于所述最大限位器包括X轴方向最大限位器、Z轴方向最大限位器、Y轴方向最大限位器。

3.根据权利要求2所述一种3D打印机控制电路，其特征在于所述干簧管传感器模块内的比较器型号为LM393，所述干簧管传感器模块包括三个端口，其中一个电源正极，一个电源负极，还有一个开关信号输出端。

4.根据权利要求3所述一种3D打印机控制电路，其特征在于所述微控制单元第一MCU为STM32芯片。

5.根据权利要求4所述一种3D打印机控制电路，其特征在于所述步进电机驱动电路包括第二MCU、滤波电路和控制电路，所述第二MCU输出的PWM信号与滤波电路连接，所述滤波电路输出的参考电压与控制电路连接，所述控制电路输出细分电流以控制步进电机；其中，所述滤波电路包括：电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C4和电容C5，其中，电阻R6的一端连接PWM1节点，电阻R6的另一端与电阻R7的一端及电容C4的一端连接在一起，电阻R7的另一端与电阻R8的一端及VREF1节点连接在一起，电容C4的另一端与电阻R8的另一端一起接地，电阻R11的一端连接PWM2节点，电阻R11的另一端与电阻R12的一端及电容C5的一端连接在一起，电阻R12的另一端与电阻R13的一端及VREF2节点连接在一起，电容C5的另一端与电阻R13的另一端一起接地，其中，PWM1节点及PWM2节点分别与第二MCU连接用于接收第二MCU输出的PWM信号；第二MCU的信号输入端口与所述FPGA相连。

6.根据权利要求5所述一种3D打印机控制电路，其特征在于所述电阻R6和电阻R11的电阻值皆为270Ω，电阻R7、电阻R8、电阻R12和电阻R13的电阻值皆为200KΩ，电容C4和电容C5的电容值皆为100nF。