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Raccordement du lit chauffant 12V 220W

Cette page est dédiée à la connexion d’un lit chauffant 12V 220W avec un relais statique.


Qu’est-ce qu’un relais statique?

Un relais statique est un relais de puissance électronique.

Il en existe différent types pour différents voltages et différentes puissances.

Dans notre cas d’un lit chauffant en 12V 220W il nous faudra prendre un relais statique DC-DC, piloté en 12V en entrée, et pouvant pilotée une charge en tension continue en sortie.

Ce type de relais possède des transistors de puissance compatibles avec des tensions continues.

Dans le cas d’un lit chauffant en 220V alimenté par votre secteur électrique, il vous faudra choisir un relais static DC-AC.

Ces derniers possèdent des Triac capable de piloter des tensions alternatives.

Comment choisir la puissance d’un relais statique?

La puissance utilisable d’un relais statique dépend beaucoup de son type et de la qualité de refroidissement de ce dernier.

Relais DC-DC

Pour des relais DC-DC, ces derniers chauffent beaucoup donc choisir toujours un relais 2 à 3 fois plus puissant par rapport à votre charge nominale.

Dans notre cas d’un lit en 220W 12V le courant max est de l’ordre de 18.3A.

  • Un relais donné pour 25A sera trop juste (prévoir une charge maximale de 12A => 144W Max)
  • Un relais donné pour 40A sera limite  (2 fois la charge nominale) et dissipera une chaleur relativement importante.
  • Un relais de 60A ( plus de 3 fois la charge nominale) sera bien dimensionné et dissipera très peut de chaleur.

Relais DC-AC

Ces relais possèdent des thyristors de puissance.

Au niveau des gammes de puissances utilisées dans les imprimantes 3D un simple relais de 25A est largement sur dimensionné par rapport à l’utilisation réelle.

Prenons le cas de la Scalar XL avec sont lit chauffant de 700W 220V,

Puissance (W) = Tension d’entrée(V) x Courant (A) x Cos Phy

Courant = Puissance / (tension d’entrée x cos Phy)

Si on considère un CosPhy de = 0.6

Courant = 700W/(220V*0.6) => 5.8A MAX

Le relais est donc 4.3 fois plus puissant que la charge utile.

Pourquoi un relais statique?

A ces puissances, un relais statique protègera votre électronique et sera mieux dimensionné aux courants utilisés.

Si vous utilisez une Carte Ramps avec un connecteur de puissance vert, ce dernier est dimensionné pour supporter 11A.

L’utilisation de courant plus fort fonctionnera si vous utilisez une bonne ventilation de vos composants.

Cependant avec le temps vous allez détériorer vos composants et le bornier d’alimentation peut alors se détruire

 

 

 

 


 

Les borniers d’alimentation sont démontable et peuvent se changer.

.

 

 

 

 

 

 

 


 

Cependant l’utilisation d’un relais statique adapté est hautement recommandé voir nécessaire/obligatoire dans certains cas.

 

 

 

 

 

 

 

 


Connexion du lit chauffant à votre électronique

Directement sur votre alimentation

SI vous avez suffisamment de place sur votre alimentation, vous pouvez connecter votre montage comme montré sur ce schéma.

Ici le +12V de l’alimentation est relié directement au lit chauffant.

La sortie du lit chauffant est alors connecté à la sortie  « + » (pin 2) de votre relais statique.

La sortie « – » (pin 1) de votre relais statique est alors connecté au 0V de votre alimentation.

Les pins 3 et 4 du relais statique se connecter alors à la sortie D8 de votre Ramps.

Ici attention à la polarité!

Entre la carte Ramps et votre relais statique vous pouvez utiliser des fils relativement fin (24AWG par exemple) car aucune puissance n’est transmise au relais.

Par contre en sortie de relais, prévoyez de bien dimensionner vos fils de puissance (prévoir 2.5mm² ). Plus la section de vos fils sera importante, plus vous limiterez les pertes en lignes et plus votre fils restera froid.

Il faut prévoir aussi de fixer votre relais statique sur un dissipateur.

Dans le cas des imprimantes 3D Scalar, vous pouvez les fixer directement sur les profilés qui feront office de dissipateur thermique.

 


Avec un Domino

ici le montage est très similaire,

On utilisera un Domino pour faire la jonction avec les fils déjà disponible.

Le branchement est similaire au montage précédent (voir commentaires sur la section précédente).

 

Electronic assembly

List of parts :

  • 4  A4988 stepper drivers
  • 1 Arduino Mega 2560 (Funduino Mega)
  • 1 Ramps 1.4
  • set of jumpers  (optional)
  • 1 LCD 2004 display
  • 1 electronic plastic support
  • 2 triangular shape plastic support for LCD
  • 8 M3x10mm screws
  • [not provided] Screw diver

Arduino board preparation

Take the electronic plastic support  with 3 M3X10 screws  and the Arduino Mega board (here Funduino Mega)

 

 

 


Screw the arduino board with 3 screws, you will find 4 dedicated holes for that purpose, and some screws won’t fit some holes.Make sure you place the electronic board the same way as on the picture (the logo on the plastic support can give you some hints.

The plastic support has a direction as the holes for the arduino are not symmetrical.

The screws should fit on the top left corner, and at the bottom of the board (see picture)

It can happens that some screw heads won’t fit some holes and get stuck against the plastic connectors.

Try with some smaller screw heads if you have some.

If not only 2 or 3 screws should be enough, the main purpose is to keep the board attached on it’s support.


 

Ramps 1.4 assembly

Now take the Ramps board.

The jumpers should already be in place. If not you will have to place them on the proper pin header.

The jumpers are needed to configure the micro-steps used by the stepper drivers.

Placing 3 jumpers per stepper motor driver will configure them to use 16 micro-steps per step.In other words a stepper motor able to make 200 steps will see it’s possible amount of steps multiplied by 16 thanks to the stepper drivers.

 


Place the jumpers like on the picture. Between the rows of black female connectors between the capacitors( Round metallic components).

 

 

 


 

Arduino / Ramps Assembly

The next step is to assemble both boards together.

 

 

 

 


For this you need to place the ramps board (in red here) on top of the arduino board (here in blue).

The male connectors below the ramps board should align with the black female connectors of the arduino board.

Slightly press the Ramps board toward the arduino board.

Be very careful than all the pins or the ramps board are straight and fit perfectly into the female connectors.


 

Setup of A4988 stepper motor drivers

Now take the stepper motor drivers. It’s some small square modules . This model is provided usually with some small heat-sink with some tape below.

 

 

 


Return it them and remove the tape protection from them.

 

 

 

 


Place it on top on the bigger square chip set next to the variable resistor (the small trim).

Warning: Be very careful not to make any contact between the heat-sink and the other components surrounding it as well as the nearby pins.

 

 


Here a lateral view show how the heat sink is placed.

Also take care to avoid any contact with components that could be below the heat-sink.

 

 

 


A face vie showing the spacing between the heat sink and the pins on the side. If possible add more clearance than on the picture

 

 

 

 


Prepare another 3 of those modules.

At the end you should have 1 spare part . It can be useful if for any reason one of your stepper drivers get deteriorated or fail. You can also use it if you plan on using a 2nd extruder / hot end.

 

 


 

Placement of stepper motor drivers on the Ramps board

The next step is to assemble the stepper drivers on the ramps board.

 

 

 

 


Place the first driver on top of it’s dedicated slot.On the markings you should be able to locate the « X », « Y », and « Z ».

Those drivers are used to drive stepper motor on X, Y and Z axis.

Be very careful about how you insert the drivers as it has a polarity and cannot be reversed.

The potentiometer (trim) must be placed so that it’s in the opposite direction of the Green power supply input connector. The photo shows you an example.

WARNING: Double check the orientation of the drivers before going any further. If you invert the position you will destroy the chip.


 

Do the same for the whole row.

Once the 3 drivers are mounted the whole set of available female pins should be used!

If you have 1 of the stepper driver that has his pins not connected to anything, then you will need to replace properly the stepper drivers one by one.

 

 


Now insert the last stepper driver.

This last one is used to drive the extruder motor.

It’s dedicated placement is at the lower right of the board next to the output power supply terminals (here in blue).

The marking on the board should say « E0 »

 


Now you can place the green female connector on the power supply terminals.

 

 

 

 

 


 

LCD Setup

Prepare the LCD display and it’s associated plastic supports.

Take 4 M3X10 screws that will help you to fix the LCD on it’s supports.

On the 4 corners of the display you will find 4 screw holes for M3 screws.

 

 


Screw them so that the LCD knob is at the right of the LCD display.

 

 

 

 


Do that for both supports.

you should get something like the picture.

 

 

 

 


 

Connection of the LCD to the Ramps board

Now you still need to connect the LCD to the electronics previously prepared.

 

 

 

 


The LCD connector is like the picture with 1 set of long row of black female connector and a second set of 2×4 pin female connector.

 

 

 


On the opposite side of the green power connector you will find the corresponding set of male pins.

The LCD display connector is to be plugged on top of them.

The picture here shows you the end result.

Here be very careful that all the male pins are aligned with the female slots.

Warning:Sometimes a few pins might be slightly twisted.

With a flat screw diver slightly  straighten them without any force so that they will fit their corresponding female slots

 

 

Fixation of electronics on the chassis

 

Notice:

Electronic box V1.0:

Inside some kits, an electronic box is provided already assembled.

The electronic inside might already be installed.

In this cas just place the box on the top of the chassis at the same location as the electronic support at the bottom of this page.

In the other case, the assembly is very similar, the arduino is to be screwed first and then the Ramps board comes on top of it.

The 4 holes are asymetrical, so the USB  connector of the arduino board and the Power terminals of the Ramps board should all exit on the right side of the box. On this picture, they should exit at the bottom of it.

The LCD scree is to be screwed with 4 M3x8mm screws on it’s dedicated support.

The support will then be screwed on the other part of the box using 4 M3X20mm screws.

Electronic Box V1:

The fan grid will directly be screwed using 4 M3X8mm.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The electronic box can be mounted on the printer as shown on these pictures

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

Electronic Box V2.5:

Starting from V2.0 the electronic box has became modular.

Each wall of the box is a separate plastic part that can be upgraded, changed, adapated depending on your needs.

 

 

 

 

 

On this picture you can see that each part is independent from each other and can be assembled easily.

On version 2.5 of the box the 80mm fan is placed on the back of the box and the LCD screeen is switch from front to back.

The left side has now a simple grid for airflow output.

Here is a picture of the box assembled.

 

 

 

And here a view of the box from the side.

 

 

 

 

 

 


 

How to mount Box V2.5:

 

The location of the box is exactly the same as previously.

The change here is the location of the 80mm fan, now placed at the back of the box.

The main change from Version 2.0 is the position of the LCD screen.

The front of the printer now becomes the back and vice versa.

Here is the view from the other side of the printer.

The Z axis stepper motors are now facing you and you have direct acces to the hot end.

The spool holder is now on your right.

 

 

here is a close look of the box showing you that the LCD screen has more stability, as it’s closer to the top extrusion profile.

 

 

 

 

 

 


Standard Case

List of parts :

  • 1 Arduino + ramps + LCD already assembled
  • 5 M6x12mm screws
  • 5 M6 T-Nuts
  • [provided] 1 allen key

Take the LCD module previously assembled and prepare the M6 Screws + T-Nuts.

Place  2 screws and the outside of the plastic parts.

 

 

 


Now take the Arduino plastic support .

Take it so that the Scalar logo is oriented toward the top, then place 3 sets of T-Nuts+Screws on the following corners:

  • Top right
  • bottom right
  • bottom left

When looking at the machine from behind, place the previous parton the top right corner, it’s the corner where the X axis motor is located as shown on the photo.

Now screw the electronic module so that the LCD module is located on the top aluminum extrusion and the other electronic module fixed on top right corner of the 2 aluminum profiles .

The 2 top screws are screwed on the top extrusion, and the 3rd bottom right screw is tightened on the side extrusion.

In order to keep a clean way for future cable sets, you can place the exceeding LCD wires between the square holders of the chassis and the plastic electronic support.


Here is a global front view of the LCD located at the top left corner.

 

 

 

 


 

For those having the LCD box,  It’s placed at the same location as the other model.

Here the picture shows the back of the printer (the opposite side as the previous picture).

The front of the LCD is placed on the same side as the power supply, but on the right side.

 

 

 

 

Montage de l’électronique sur le châssis

Avant Propos:

Boitier Electronique V1.0:

Sur certain kits pré-monté un boitier électronique est fourni déjà assemblé

L’électronique peut être déjà pré-câblé à l’intérieur.

Dans ce cas placez la boite au même endroit que le support d’électronique de cette page.

 

Dans le cas contraire le montage est très similaire, l’arduino est à monter en premier dans la boite avant de positionner la carte ramps par dessus.

Les trous de fixation étant asymétrique, le connecteur USB de l’arduino et le bornier d’alimentation de la carte Ramps doivent sortir du côté droit de la boite. Ici sur la photo ils doivent se positionner vers le bas.

L’afficheur LCD se fixe sur son support par 4 vis M3X8.

Le bloque d’affichage se fixe ensuite sur le reste de la boite à l’aide de 4 vis M3X20

La grille du ventillateur (80cm) se fixe sur le boitier directement à l’aide de 4 vis M3x8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Le boitier électronique peut maintenant être monté sur l’imprimante comme sur les photos suivantes:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

Boitier Electronique V2.5:

A partir de la version 2.0 du boitier électronique, ce dernier devient modulaire.

Chaque parois de la boite est un élément séparé qui peut être changé, mis à jours, amélioré, en fonction de votre besoin.

 

 

 

Sur cette image vous pouvez voir que chaque partie est indépendante l’une de l’autre et que l’ensemble est relativement simple à assembler.

Sur la version 2.5 du boitier, le ventilateur de 80mm est déporté à l’arrière du boitier et l’écran LCD peut être positionné à l’avant ou à l’arrière de ce dernier.

La partie gauche possède maintenant un grille de protection simple permettant au flux d’air de s’écouler.

Voici une image du boitier une fois assemblé.

 

 

 

 

Et ici une vie latérale du même boitier.

 

 

 

 

 

 


 

Comment monter le boitier V2.5:

la position du boitier est exactement la même par rapport à la version précédente.

La modification ici est principalement la positon du ventilateur de 80mm déporté à l’arrière du boitier..

La principale évolution de la version 2.0 est l’inversion de position de l’écran LCD.

L’avant de l’imprimante devient l’arrière et vice versa.

Ici la vue de face de l’imprimante.

Les moteurs de l’axe Z sont maintenant en face de vous, et vous avez maintenant un accès directe à la tête chauffante

La bobine de filament est maintenant positionné à votre droite..

 

 

 

ici une vue rapproché du boitier vous montrant que l’afficheur LCD gagne en stabilité car il est plus proche du profilé horizontale supérieur de la machine.

 

 

 

 


 

Cas standard

Liste des pièces :

  • 1 Arduino + ramps + LCD déjà montés
  • 5 vis M6x12
  • 5 écrous marteau M6
  • [fourni] 1 clef allen

Prenez le bloque d’afficheur LCD précédemment monté et préparez les vis M6x12 + écrous marteau.

Placez 2 vis aux extrémités latérales du montage.

 

 

 


Prenez maintenant le support d’électronique sur lequel l’arduino est fixé.

En prenant le support de tel manière que le logo Scalar soit orienté vers le haut, placez 3 couple Vis/écrou aux coins:

  • Haut droite
  • Bas droite
  • Bas Gauche

En regardant la machine par derrière, placez vous sur la monture de l’imprimante au niveau du coin Haut droit. C’est le coin qui se trouve du côté du moteur de l’axe X comme sur le photo.

Fixez le bloque d’électronique de tel manière que le LCD soit posé sur le profilé du haut de la machine et le reste de la carte électronique fixé sur deux profilés à la fois.

Les deux vis du haut sont fixés sur le profilé du haut, et la dernière vis en bas sur le profilé latérale.

Afin de garder le passage de câble propre, vous pouvez passer l’excédant de nappe LCD entre l’équerre métallique du châssis et le support d’arduino.


Voici une vue globale de face avec l’afficheur LCD en haut à gauche de la machine et le restant derrière la machine au niveau du même coin.

 

 


Pour les versions avec le boitier LCD, ce dernier se positionne au même endroit que le montage précédent, cependant il est tourné de tel manière qu’il se retrouve face vers l’arrière de la machine du même côté que l’alimentation

 

 

Assemblage de l’électronique

Liste des pièces :

  • 4 driver moteur A4988
  • 1 carte Arduino Mega 2560 (Funduino Mega)
  • 1 carte Ramps 1.4
  • Une pochette de jumper/cavaliers (optionel)
  • 1 Afficheur LCD 2004
  • 1 support plastique pour l’électronique
  • 2 supports plastique triangulaire pour l’afficheur LCD
  • 8 vis M3x10
  • [non fourni] tourne vis

Fixation de la carte Arduino

Prenez tout d’abord le support plastique, 3 vis M3X10 et la carte Arduino Mega (ici Funduino Mega)

 

 

 


Fixez la carte arduino a l’aide de 3 vis aux 4 coins de la carte. Prenez le support plastique dans le sens indiqué sur la photo.

Attention le support plastique à un sens, les trous de vis ne sont pas symétriques.

Les vis se mettent au coin haut gauche, et en bas de la carte (voir la photo)

Il se peut que certaines tête de vis soient un peu large et coincent contre les connecteurs plastique de la carte.

Essayez de trouver une vis avec une tête moins large.

Dans le cas contraire 2 vis suffisent à maintenir la carte sur le support, la 3ème vis quand à elle permet un renfort .


 

Assemblage de la carte Ramps 1.4

Prenez maintenant la carte Ramps.

En principe les jumpers sont déjà placé sur la carte. Dans le cas contraire il va vous falloir les positionner au bon endroit.

Les jumpers servent à configurer le mode de microstep qu’utiliseront vos moteurs.

Mettre les 3 jumpers par moteur correspond à une configuration de 16 micro pas par pas moteur. En d’autre terme, un moteur qui est donné pour 200 pas par tour se verra sont nombre de pas total multiplié par 16 grâce au pilotage des drivers moteurs.

 


Placez les jumpers comme sur la photo. Entre les rangés de connecteurs rectiligne, entre les capacités ( composants métalliques ronds).

 

 

 


 

Assemblage Arduino / Ramps

L’étape suivante consiste à assembler les 2 cartes ensemble.

 

 

 

 


Il suffit de positionner la carte Ramps (rouge) au dessus de la carte Arduino (bleu).

Les connecteurs mâles en dessous de la carte Ramps doivent se positionner en face des connecteurs femelle noir de la carte arduino.

Pressez légèrement la carte Ramps sur la carte arduino.

Faites bien attention que toutes les pines de la carte Ramps soient droites et rentrent parfaitement dans leurs logements.


 

Préparation des drivers Moteurs A4988

Munissez vous maintenant des drivers de moteurs. Ce sont des petites cartes rectangulaires. Elles sont fournies avec un radiateur muni d’un auto collant double face situé en dessous de ce dernier.

 

 

 


Retournez le radiateur et décollez délicatement le papier protecteur du double face.

 

 

 

 


Positionner le radiateur au dessus de la plus grosse puce juste à côté de la résistance variable (potard).

ATTENTION: Faites bien attention de ne faire aucun contact électrique entre le radiateur et les pins latérales.

 

 


Ici une vue latérale vous montrant la position du radiateur et l’espacement des pins latérales.

Faite aussi attention de ne toucher aucun composant qui se trouverais sous le radiateur.

 

 

 


Une vue de face montrant l’espacement entre le radiateur et les pins latérales.  Vous pouvez espacer légèrement plus que sur la photo.

 

 

 

 


Préparez maintenant 3 autre driver moteur.

À la fin il devrait vous en rester 1 supplémentaire. Il vous sera utile si vous détériorez un des drivers moteurs par un court circuit. Il peut aussi vous servir si vous décidez d’utiliser une 2ème tête chauffante.

 

 


 

Positionnement des drivers moteurs sur la carte Ramps

La prochaine étape est de monter les drivers moteurs sur la carte Ramps.

 

 

 

 


Placer le premier driver moteur au dessus du logement prévue à son effet. Sur le marquage de la carte électronique vous trouverez les inscriptions « X », « Y », et « Z ».

Ces drivers moteurs servent à piloter les moteurs des axes X, Y et Z.

Attention ici le sens compte.

Le potentiomètre doit être positionnez de tel manière qu’il se trouve à l’opposé du connecteur d’alimentation vert. La photo vous donne l’exemple à suivre.

Attention: Vérifiez bien le sens du composant avant d’aller plus loin! Si vous le mettez à l’envers vous allez le détruire.


 

Faites pareil pour toute la rangé.

Une fois les 3 drivers montés toute la rangé de connecteur doit être prise!

Si vous avez des pins d’un driver moteur qui se retrouve dans le vide c’est que vous avez décaler un des drivers.

 

 


Insérez maintenant le dernier driver moteur.

Ce dernier à pour but de piloter le moteur de l’extrudeur.

Il se place en bas de la carte, du côté du connecteur d’alimentation.

L’inscription sur la carte doit préciser « E0 »

 


Vous pouvez connecteur le connecteur amovible vert d’alimentation.

 

 

 

 

 


 

Préparation de l’afficheur LCD

Prenez l’afficheur LCD et son couple de support plastique.

Prenez aussi 4 vis M3X10 qui serviront à fixer l’afficheur sur ses supports.

Aux 4 coins de l’afficheur se trouvent des trous prévus pour les vis M3.

 

 


Fixez les de tel manière à conserver la molette et le buzzer de l’afficheur sur la droite.

 

 

 

 


Assemblez les 2 supports d’écran.

Cela devrait ressembler à la photo.

 

 

 

 


 

Raccordement final de l’afficheur LCD au reste de l’électronique

Il vous reste maintenant à connecter l’afficheur LCD au reste de l’électronique précédemment monté.

 

 

 

 


Le connecteur de l’afficheur LCD se présente comme sur la photo, avec une longueur rangée simple de connecteur femelle, et un bloque de 2×4 pins.

 

 

 


Du côté opposé de connecteur vert d’alimentation de la carte Ramps, vous trouverez une rangé de pins mâles.

L’afficheur LCD se connecte dessus.

La photo vous montre comment l’assembler.

Ici faites attention encore une fois à ce que les pins soient bien en face des emplacements femelles.

Attention: Il arrive certaines fois que certaines pines soient légèrement tordues.

Avec un tourne vis plat, redressez-les sans forcer afin qu’elles soient le plus parallèle entre elles possible. Cela devrait permettre une insertion correcte.