Teil 1: Platine
Benötigt: Gerber-Dateien.
Im ersten Teil geht es um den Bau der Platine. Diese Anleitung bezieht eine Vorlage von Mert-Arduino für die Leiter-Platte, welche extra für zwei Schrittmotoren und einen Servo-Motor ausgebaut ist. Vielen Dank an Ihn. Beginnen tut dieser Teil mit einer ausführlichen Material-Liste und anschliessend mit einem Video-Tutorial für das Löten. Generell ist es zu empfehlen Bautteile mehrfach zu bestellen, falls beim verlöten etwas schiefgehen sollte.
Wichtig: Hier sind nur die Bauteile aufgelistet für die Platine. Weitere Bauteile werden beim Bau der Druckers benötigt, diese werden im Zweiten Teil: "Der Drucker" vorgestellt.
Material-Liste
Zuerst einmal eine Material-Liste für den Bau. Alle Objekte sind so betitelt, dass man über eine Suchmaschine oder über diese Website alle Bauteile problemlos finden sollte. Bei kleinen Bauteilen wie z.B. die Kondensatoren oder Widerstände gibt es meist ein sogenanntes Packet mit allen gängigen Teilen. Da sollten auch immer die entsprechenden Bauteile vorhanden sein. Bei Unsicherheit empfiehlt sich ein Besuch bei einem elektronischen Fachmarkt. Es ist lohnenswert gleich mehrere Bauteile zu kaufen, da die Wahrscheinlichkeit schon besteht, dass man Fehler macht. Zusätzlich steht bei den meisten Bauteilen noch der Digi-Key worüber HIER fündig wird. Gibt es keinen Digi-Key habe ich einen Link zu anderen Anbietern hinzugefügt.
Leiterplatte (Gerber-Files)
Auf dieser werden alle weiteren Teile verlötet. Die Leiterplatte ist mehrschichtig und darin befinden sich Metallverbindungen, welche die Signale zwischen den verschiedenen Bautteilen weiterleitet.
Dafür braucht man die GERBER-FILES. Damit werden Leiterplatten gedruckt. Hier findet man die Gerber-Files und drucken lassen kann man die HIER.
AT-MEGA 328P
Darüber läuft Arduino. Hier ist es wichtig, dass der AT-Mega328P mit Bootloader ist, ansonsten müsste man diesen seperat booten via Arduino-Software. Später wird in der Arduino-Software noch entsprechend Arduino-Nano/AT-Mega328 konfiguriert. Optonial: Falls ein gängiger Arduino vorhanden ist (UNO,NANO..), kann dieser AT-MEGA eingebaut werden. Ich würde empfehlen ein Arduino-Board zu besorgen und den AT-Mega_328P einfach davon zu nehmen, da kann nichts schiefgehen.
Digi-Key: 1050-1024-ND
Fassung für AT-Mega328P
Die Fassung wird auf der Platine verlötet und später kann man darauf den AT-Mega328P einfügen. Dabei ist es wichtig, dass dieser richtig aufgebracht wird, sonst läuft die Platine am Ende nicht ordnungsgemäss. Setzt diese so auf, dass die Schrift gleich der Schriftbezeichnung der Platinesockel ist.
Digi-Key: ED3050-5-ND
ULN2003AN-SHIELD
Der Shield ist der Treiber für die Schrittmotoren, darüber werden diese angesteuert. Für diesen Bau brauchen wir Shields des Typs ULN2003. Diese werden mit der Rundung an der Seite nach oben angebracht, falls nicht werden die Motoren nicht richtig angesteuert. Falls jetzt die Motoren nicht anspringen, dann sollte man diese mal gedreht neu anbringen.
Digi-Key: 296-1979-5-ND
Fassung für ULN2003AN-SHIELD
Davon werden zwei benötigt. Darüber werden die beiden ULN-2003 Shields angebracht.
Digi-Key: A120349-ND
Serieller-Chip CH304G-SOP16
Dieser Chip wandelt die USB-Signale welche vom Computer digital gesendet werden analog weiter an den den Chip. Also ein sogenannter Wandler. Das heikelste Bauteil beim verlöten. Dieses habe ich beim ersten Löten leider auch falsch verlötet. Hier ist es wichtig, dass die Schrift auf von Links nach Rechts zeigt.
Bei Digi-Key nicht erhältlich aber z.B. HIER.
Quarzoszillatoren
Für die Platine werden einmal 12000 und einmal 16000 MHZ Quarzoszillatoren benötigt. Darin befindet sich sogenannter Schwingquarz und wird benötigt für Schwingmodulationen. Einfach gesagt ändert/veredelt dieser die eingehenden Signale. Auf der linken Seite der Leiterplatte 12000 MHZ und auf der rechten 16000 MHZ.
Digi-Key: XC1298CT-ND, XC1282TR-ND
Aluminium-Elektrolytkondensatoren
Davon werden zwei benötigt. Diese dienen als Spannungsregler und Energiespeicher. Sie puffern Versorgungsspannung bei Überlastung digitaler Schaltungen.
WICHTIG: Der längere Draht ist der Pluspol und wird in der Leiterplatte entsprechend beim Pluszeichen verlötet!
Digi-Key: 493-11771-1-ND
Kermamik-Kondensatoren 0.1uF/10nF
Davon werden je zwei benötigt.
Nicht alle Teile exakt so auf Digi-Key erhältlich, am besten dieses Set bestellen.
Keramik-Kondensator 22pF
Davon werden vier benötigt.
Digi-Key: BC1005TR-ND
Widerstände 1K
Davon werden drei benötigt. Falls die bestellten Widerstände nicht mit (z.B. 1k oder 10k) beschriftet sind, kann man sich nach dem Farbmuster richten, welches aufgedruckt ist.
Digi-Key: CF14JT1K00TR-ND
Widerstand 10K
Davon wird ein Stück benötigt. Falls die bestellten Widerstände nicht mit (z.B. 1k oder 10k) beschriftet sind, kann man sich nach dem Farbmuster richten, welches aufgedruckt ist.
Digi-Key: CF14JT10K0TR-ND
Spannungsstabilisator IC REG LINEAR 5V 1.5A TO220
Dieses Bauteil stabilisiert die eingehende Stromspannung, welche vom Netzteil herkommt. Für den Bau wird ein Spannungsstabilisator für 5 Volt benötigt, da die Schrittmotoren 5 Volt benötigen und über unsere Platine extern Strom (nicht über USB) erhalten. Der Vorteil daran ist, dass damit keine Überspannung erzeugt werden kann, resp. keine Bauteile beschädigt werden können.
Digi-Key: 497-12404-ND
USB-Anschluss USB-B1HSW6
Darüber wird die Platine mit dem Computer verbunden. Das Verbindungskabel ist übrigens dasselbe wie bei einem herkömmlichen Druckers. Falls das gelieferte Kabel zu kurz sein sollte, kann man sich das Drucker-Kabel schnappen.
Digi-Key: ED2982-ND
2-Pin-Terminal für Stromanschluss
Darüber wird das Netzteil verbunden oder anders gesagt das die Stromquelle für die Schrittmotoren. Netzteile können einfach bestellt werden über alle gängigen Anbieter oder beim Elektro-Fachmarkt. Das gekaufte Netzteil sollte 5 Volt haben.
Digi-Key: 1716080000-ND
Einbaubuchse 5,5x2,1mm
Diese Bauteil ist optional. Darüber kann man die Stromzufuhr die über USB vom Computer eingespeist wird ersetzen. Falls man komplexe Vektoren drucken möchte, kann dies von Vorteil sein, da man dadurch den Computer nicht durchgehend an den Drucker verbinden muss.
Diese sind z.B. HIER erhältlich.
Steckverbindungen für die Schrittmotoren
Davon werden zwei benötigt. Darüber werden die Schrittmotoren verbunden. Diese werden richtig verlötet.
Digi-Key: 455-1614-ND
Steckverbinder für den Servo-Motor
Dieses Bauteil wird meisten in einer längeren Reihe geliefert. Hiervon wird ein 3-teiliges Stück abgeschnitten. Darüber wird der Servo-Motor angesteuert. Bei Digi-Key ist es schon auf 3 Pins zugeschnitten.
Digi-Key: 732-5316-ND
LED-Lampe
Es wird logischerweise eine LED-Lampe eingebaut, dadurch wird ersichtlich, dass die ganze Platine läuft. Falls die Lampe nicht leuchten sollte, ist sehr wahrscheinlich etwas falsch verlötet. WICHTIG: Der längere Draht ist der Pluspol und wird entsprechend bei der Plusmarkierung verlötet!
Digi-Key: 492-1870-ND
Werkzeug für das Verlöten der Platine
Für das Löten benötigt man einen Lötkolben, welcher eine sehr kleine Lötspitze hat. Die Temperatur sollte zwischen 250-280 Grad Celsius liegen. Über 300 Grad ist nicht zu empfehlen, da dabei die Wahrscheinlichkeit besteht die Bautteile zu beschädigen. Zusätzlich empfiehlt sich eine sogenannte "Dritte Hand" worüber man die Leiterplatte befestigen kann, damit man beide Hände fürs Löten frei hat. Es gibt auch welche mit Lupe, falls man bessere Sicht auf die Platine haben möchte. Zum verlöten benötigt man ausserdem Lötzinn, auch hier möglichst als dünner Draht und ganz wichtig mit Kupfer, da ansonsten dieser nicht leited. Nach dem Verlöten müssen die Drähte an der Leiterplatte gekürzt werden, dafür braucht man eine Zange, die auch klein genug ist um die feinen Drähte sauber zu schneiden.
Fürs verlöten braucht man natürlich auch passendes Utensil. Hier soll generell auch nochmal erwähnt sein, dass in vielen Schritten grundsätzlich Werkzeug nicht erwähnt wird, wie zum Beispiel einen Schraubenzieher oder Bohrer. Spezifisches Werkzeug für den Zusammenbau der Platine werde ich hier zeigen:
Lötkolben
Am besten besorgt man sich ein Lötkolben-Set. Wichtig ist, dass man sich einen Lötkolben besorgt mit sehr filigranen Aufsätzen. Ausserdem sollte die Temperatur auch einstellbar sein. Es gibt Sets die spezifisch zum verlöten von Leiterplatten gedacht sind.
Ein solches Set findet man z.B. HIER.
Dritte Hand
Dieses Tool ist sehr praktisch zum verlöten, damit kann man Bauteile befestigen. Es gibt auch welche mit Lupe, für Menschen mit Sehschwäche. Erfahrungsgemäss kann ich hier bestätigen, dass diese Seh-Hilfe auch für mich den Prozess deutlich erleichtert hätte. Ein solches findet man z.B. HIER.
Zange
Bei der Zange ist wichtig, dass diese klein genug ist die kleinen Drähte sauber abzuschneiden und möglichst nahe an der Platine. Man sollte sich auf jedenfall eine kleine Elektronik-Zange besorgen. Im Alltag, bei Kleinigkeiten, erfreut man sich durchaus der Existenz dieses tollen Werkzeugs.
Digi-Key: 243-1217-ND
Video-Anleitung zum Löten
Damit man sich ein Bild vom Verlöten der Platine machen kann, habe ich einmal die ganze Platine auf Video nachgelötet. Hier kann man sich immer wieder die verschiedenen Schritte anschauen, falls Unsicherheit besteht.
Ist die Platine fertig verlötet, hat man den aufwändigsten Schritt zum Plotter hinter sich. Man kann jetzt zur Kontrolle die Platine auch an den Computer anschliessen, falls alles richtig verlötet wurde, sollte dieser die Platine erkennen. Ausserdem sollte die LED-Lampe auf aufleuchten, da diese jetzt Strom bezieht über den Computer. Ist dies nicht der Fall, dann hat etwas nicht richtig geklappt. Meiner Erfahrung her, ist liegt das in den meisten Fällen daran, dass irgendwo beim Löten kein richtiger Kontakt besteht. Man sollte in diesem Fall nochmal ganz genau die Lötstellen inspizieren und bei Bedarf nochmals die entsprechenden Stellen besser verlöten.
INPUT: Am Ende habe ich die Platine dreimal komplett gelötet.
