armadapita david tfg 2015

ESCUELA UNIVERSITARIA POLITÉCNICA

Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

TRABAJO FIN DE GRADO

TFG. Nº: 770G01A64

TÍTULO: DESARROLLO DE IMPRESORA 3D OPEN-SOURCE. PROPUESTA E IMPLEMENTACIÓN DE NUEVAS DIMENSIONES Y MEJORAS ESTRUCTURALES.

AUTOR: DAVID ARMADA PITA

TUTORES: JUAN DE DIOS RODRÍGUEZ GARCÍA

ANTONIO COUCE CASANOVA

FECHA: JUNIO DE 2015

Fdo.: EL AUTOR Fdo.: EL TUTOR


INDICE GENERAL

PETICIONARIO: ESCUELA UNIVERSITARIA POLITÉCNICA

AVDA. 19 DE FEBRERO, S/N

15405 - FERROL


AUTOR: EL ALUMNO

Fdo.: DAVID ARMADA PITA

E.U.P. G. en Ing. Electrónica Ind. y Automática. TFG Nº 770G01A64

JUNIO 2015 INDICE GENERAL 3

1 ÍNDICE GENERAL

1.1 Índice de contenidos

Páginas

1 ÍNDICE GENERAL ..................................................................................... 3

1.1 Índice de contenidos .............................................................................. 3

1.2 Índice de ilustraciones ............................................................................ 7

1.3 Índice de tablas .................................................................................... 11

1.4 Índice de ecuaciones ............................................................................ 12

2 MEMORIA ................................................................................................ 16

2.1 Objeto ................................................................................................... 16

2.2 Alcance ................................................................................................ 16

2.3 Antecedentes ....................................................................................... 16

2.4 Normas y referencias ........................................................................... 23

2.4.1 Disposiciones legales y normas aplicadas ........................................ 23

2.4.2 Referencias ....................................................................................... 25

2.4.3 Software utilizado .............................................................................. 26

2.5 Definiciones y abreviaturas .................................................................. 27

2.6 Requisitos de diseño ............................................................................ 29



2.7 Análisis de las soluciones .................................................................... 30

2.7.1 Estructura .......................................................................................... 30

2.7.1.1 Estructura de soporte: ................................................................. 30

2.7.1.2 Base: ........................................................................................... 34

2.7.2 Mecánica ........................................................................................... 35

2.7.2.1 Guías lineales: ............................................................................ 35

2.7.2.2 Motores: ...................................................................................... 36

2.7.2.3 Poleas dentadas y husillos:......................................................... 37

2.7.2.4 Extrusor:...................................................................................... 38

2.7.3 Electrónica ......................................................................................... 40

2.8 Resultados finales ................................................................................ 43

2.8.1 Dimensiones finales .......................................................................... 43

2.8.2 Espacio térmico de trabajo ................................................................ 44

2.8.3 Resumen de características finales ................................................... 50

2.9 Orden de prioridad entre los documentos básicos ............................... 51

3 ANEXOS .................................................................................................. 54

3.1 Documentación de partida ................................................................... 54

3.1.1 Anteproyecto ..................................................................................... 54

3.2 Manual de montaje y uso ..................................................................... 56



3.2.1 Montaje estructural y mecánico ......................................................... 57

3.2.2 Montaje eléctrico y electrónico .......................................................... 70

3.2.3 Imágenes reales del montaje ............................................................ 77

3.2.4 Ajuste final y determinación del error ................................................ 86

3.2.4.1 Ajuste del firmware ..................................................................... 86

3.2.4.2 Ajuste mecánico .......................................................................... 90

3.2.4.3 Ajuste eléctrico ............................................................................ 92

3.2.5 Configuración del firmware ................................................................ 96

3.2.6 Manual de uso ................................................................................. 103

3.2.6.1 Solución de problemas ............................................................. 112

3.2.7 Piezas de calibración impresas ....................................................... 114

3.3 Hojas de características ..................................................................... 118

4 PLANOS ................................................................................................. 120

5 PLIEGO DE CONDICIONES .................................................................. 148

5.1 Condiciones operativas del sistema ................................................... 148

5.2 Condiciones del hardware .................................................................. 148

5.3 Condiciones del software ................................................................... 148

5.4 Condiciones de la garantía ................................................................. 149

5.5 Seguridad durante el montaje y el uso. .............................................. 149



5.6 Mantenimiento y consejos de uso ...................................................... 150

6 ESTADO DE MEDICIONES ................................................................... 154

6.1 Materiales ........................................................................................... 154

6.1.1 Estructura y mecánica ..................................................................... 154

6.1.2 Electrónica ....................................................................................... 160

6.1.3 Fungibles ......................................................................................... 163

6.1.4 Piezas impresas .............................................................................. 164

6.2 Mano de obra ..................................................................................... 169

7 PRESUPUESTO .................................................................................... 172

7.1 Materiales ........................................................................................... 172


7.1.2 Electrónica ....................................................................................... 174

7.1.3 Fungibles ......................................................................................... 175

7.1.4 Total Material ................................................................................... 175

7.2 Mano de obra ..................................................................................... 176

7.3 Total ................................................................................................... 177



1.2 Índice de ilustraciones

Ilustración 2.3.1.1 - Estereolitografía [2] ................................................................ 18

Ilustración 2.3.1.2 - Impresión SLS [2] .................................................................. 19

Ilustración 2.3.1.3 - Impresión por inyección (Izq.) Impresión FDM (Dcha.) [4] ..... 20

Ilustración 2.3.1.4 - Evolución de la Impresión 3D ................................................ 21

Ilustración 2.3.1.5 - Impresora 3D Joseph DeSimone ........................................... 22

Ilustración 2.7.1.1 - Izq. P3Steel. Dcha. PrusaAir (www.reprap.org) ..................... 30

Ilustración 2.7.1.2 - Impresora 3D de estructura cerrada ...................................... 31

Ilustración 2.7.1.3 - Impresora 3D de estructura tipo pórtico ................................. 31

Ilustración 2.7.1.4 - Perfil de aluminio elegido ....................................................... 33

Ilustración 2.7.2.1 - Guías lineales ........................................................................ 36

Ilustración 2.7.2.2 - Motor paso a paso ................................................................. 36

Ilustración 2.7.2.3 - Poleas dentadas .................................................................... 37

Ilustración 2.7.2.4 - Husillo trapezoidal ................................................................. 37

Ilustración 2.7.2.5 - Partes extrusor ...................................................................... 38

Ilustración 2.7.2.6 - Extrusor elegido ..................................................................... 39

Ilustración 2.7.3.1 - Control de temperatura Marlin vs Sprinter ............................. 41

Ilustración 2.8.1.1 - Resultado final ....................................................................... 43

Ilustración 2.8.2.1 - Espacio térmico de trabajo .................................................... 44



Ilustración 2.8.2.2 - Imagen térmica del extrusor .................................................. 45

Ilustración 2.8.2.3 - Imagen térmica del extrusor imprimiendo .............................. 46

Ilustración 2.8.2.4 - Imagen térmica del extrusor imprimiendo 2 ........................... 47

Ilustración 2.8.2.5 - Imagen térmica de la cama caliente ...................................... 48

Ilustración 2.8.2.6 - Imagen térmica de la electrónica ........................................... 49

Ilustración 2.8.3.1 - Características finales de la impresora .................................. 50

Ilustración 3.2.2.1 - Electrónica de control ............................................................ 70

Ilustración 3.2.2.2 - LCD Smart Controller ............................................................ 71

Ilustración 3.2.2.3 - Conexión general Ramps 1.4 ................................................ 72

Ilustración 3.2.3.1 - Tee nut + Tornillo en la unión ................................................ 77

Ilustración 3.2.3.2 - Montaje inicial de la estructura .............................................. 77

Ilustración 3.2.3.3 - Anclaje del Arduino y la fuente de alimentación .................... 78

Ilustración 3.2.3.4 - Detalle motor del eje X .......................................................... 78

Ilustración 3.2.3.5 - Eje Y ensamblado .................................................................. 79

Ilustración 3.2.3.6 - Detalle polea eje Y ................................................................. 79

Ilustración 3.2.3.7 - Detalle tornillos sujeción extrusor .......................................... 80

Ilustración 3.2.3.8 - Eje X e Y ................................................................................ 80

Ilustración 3.2.3.9 - Detalle bloque de alimentación .............................................. 81

Ilustración 3.2.3.10 - Detalle final de carrera Z MAX ............................................. 82



Ilustración 3.2.3.11 - Detalle nivelado inicial ......................................................... 83

Ilustración 3.2.3.12 - Sexto cubo de calibración, el bueno .................................... 83

Ilustración 3.2.3.13 - Detalle bobina, extrusor y cableado ..................................... 84

Ilustración 3.2.3.14 - Resultado final ..................................................................... 85

Ilustración 3.2.4.1 - Parámetros de movimiento del firmware ............................... 86

Ilustración 3.2.4.2 - Medir corriente en los drivers de los motores ........................ 92

Ilustración 3.2.4.3 - Esquema driver A4988 .......................................................... 93

Ilustración 3.2.4.4 - Esquema driver DRV8825 ..................................................... 94

Ilustración 3.2.5.1 - Abrir Marlin para su edición. .................................................. 96

Ilustración 3.2.5.2 - Configuration.h ...................................................................... 97

Ilustración 3.2.5.3 - Árbol de menú LDC Marlin..................................................... 98

Ilustración 3.2.5.4 - Configurar Placa, Procesador y Puerto (Arduino) ................ 102

Ilustración 3.2.5.5 - Carga del firmware .............................................................. 102

Ilustración 3.2.6.1 - Repetier Host, inicio ............................................................. 104

Ilustración 3.2.6.2 - Repetier Host, abrir .stl ........................................................ 105

Ilustración 3.2.6.3 - Repetier Host, laminado ...................................................... 105

Ilustración 3.2.6.4 - Repetier Host, tiempos de impresión ................................... 106

Ilustración 3.2.6.5 - Repetier Host, Gcode .......................................................... 107

Ilustración 3.2.6.6 - Repetier Host, control manual ............................................. 107



Ilustración 3.2.6.7 - LCD, pantalla inicial ............................................................. 108

Ilustración 3.2.6.8 - LCD, menú ........................................................................... 108

Ilustración 3.2.6.9 - LCD, menú preparar ............................................................ 109

Ilustración 3.2.6.10 - LCD, magnitud del movimiento .......................................... 109

Ilustración 3.2.6.11 - LCD, eje a mover ............................................................... 110

Ilustración 3.2.6.12 - LCD, introducir SD ............................................................. 110

Ilustración 3.2.6.13 - LCD, tarjeta colocada ........................................................ 111

Ilustración 3.2.6.14 - LCD, tarjeta retirada .......................................................... 111

Ilustración 3.2.6.15 - LCD, acceso a los archivos de la SD ................................. 111

Ilustración 3.2.7.1 - Piezas de calibración ........................................................... 114

Ilustración 3.2.7.2 - Detalle plástico en contacto con la base .............................. 114

Ilustración 3.2.7.3 - Ejes 5x5x2,5 ........................................................................ 115

Ilustración 3.2.7.4 - Ejes 10x10x5 ....................................................................... 116

Ilustración 3.2.7.5 - Muros y huecos ................................................................... 117



1.3 Índice de tablas

Tabla 2.3.1.1 – Tecnologías de impresión en 3D .................................................. 17

Tabla 2.7.1.1 - Ventajas e inconvenientes de las estructuras estudiadas. ............ 32

Tabla 2.7.1.2 - Sistemas de calefactado de la base .............................................. 35

Tabla 2.7.3.1 - Comparativa placas de control estudiadas ................................... 40

Tabla 3.2.1.1 - Montaje estructural y mecánico. .................................................... 69

Tabla 3.2.2.1 - Montaje de la Electrónica .............................................................. 76

Tabla 3.2.4.1 - Ajuste cama caliente ..................................................................... 91

Tabla 3.2.4.2 - Rangos de tensión drivers ............................................................ 95

Tabla 3.2.5.1 - Configuración del firmware ......................................................... 101

Tabla 3.2.6.1 - Solución de problemas ................................................................ 113



1.4 Índice de ecuaciones

Ecuación 3.2.4.1 - Desplazamiento lineal por vuelta eje X e Y ............................. 87

Ecuación 3.2.4.2 - Resolución eje X e Y ............................................................... 87

Ecuación 3.2.4.3 - Pasos para un milímetro eje X e Y .......................................... 87

Ecuación 3.2.4.4 - Resolución eje Z ...................................................................... 88

Ecuación 3.2.4.5 - Pasos para un milímetro eje Z ................................................. 88

Ecuación 3.2.4.6 - Perímetro polea extrusor ......................................................... 88

Ecuación 3.2.4.7 - Resolución extrusor ................................................................. 89

Ecuación 3.2.4.8 - Pasos para un milímetro extrusor ............................................ 89

Ecuación 3.2.4.9 - Calculo corriente máxima A4988 ............................................. 93

Ecuación 3.2.4.10 - Calculo corriente máxima DRV8825 ..................................... 94


MEMORIA



15405 - FERROL


AUTOR: EL ALUMNO



JUNIO 2015 MEMORIA 14

INDICE MEMORIA

Páginas

2 MEMORIA ................................................................................................ 16

2.1 Objeto ................................................................................................... 16

2.2 Alcance ................................................................................................ 16

2.3 Antecedentes ....................................................................................... 16

2.4 Normas y referencias ........................................................................... 23

2.4.1 Disposiciones legales y normas aplicadas ........................................ 23

2.4.2 Referencias ....................................................................................... 25

2.4.3 Software utilizado .............................................................................. 26

2.5 Definiciones y abreviaturas .................................................................. 27

2.6 Requisitos de diseño ............................................................................ 29

2.7 Análisis de las soluciones .................................................................... 30

2.7.1 Estructura .......................................................................................... 30

2.7.2 Mecánica ........................................................................................... 35

2.7.3 Electrónica ......................................................................................... 40

2.8 Resultados finales ................................................................................ 43

2.8.1 Dimensiones finales .......................................................................... 43

2.8.2 Espacio térmico de trabajo ................................................................ 44



2.8.3 Resumen de características finales ................................................... 50

2.9 Orden de prioridad entre los documentos básicos ............................... 51



2 MEMORIA

2.1 Objeto

El presente proyecto tiene por objeto el diseño e implementación de una

impresora 3D de tipo FDM (fused deposition modeling, modelado por deposición

fundida), con hardware de bajo coste y software de licencia libre.

2.2 Alcance

En el diseño de la impresora 3D se detallara su montaje paso a paso, tanto

estructural como mecánico y eléctrico, así como su configuración software y

hardware, calibración y puesta en funcionamiento.

Se estudiarán las distintas posibilidades en cuanto a electrónica de control y

estructura se refiere y se analizarán los problemas típicos de la impresión 3D.

Por otro lado se harán distintas pruebas de impresión para determinar el error y

corregirlo en lo posible, consiguiendo el mayor acuerdo entre calidad y velocidad

de impresión.

2.3 Antecedentes

Este trabajo se centra en el diseño de una impresora 3D, las impresoras 3D

tienen como misión fabricar un objeto sólido tridimensional de prácticamente

cualquier forma a partir de un modelo digital.



Los campos de aplicación para la impresión 3D son variados y cada vez más

numerosos. Desde medicina hasta arquitectura, pasando por ingeniería, moda o

educación.

Los distintos tipos de impresión en tres dimensiones son los siguientes:

TIPO TECNOLOGÍA MATERIALES

Extrusión Modelado por deposición fundida

(FDM)

Termoplásticos (abs, pla,

nylon,…)

Granular

Sinterizado laser directo de metal

(LDM) Aleaciones de metales

Fusión por haz de electrones (EBM) Aleaciones de titanio

Sinterización selectiva por calor (SHS) Termoplástico en polvo

Sinterización selectiva por láser (SLS)

Termoplásticos, metales

en polvo, polvos

cerámicos

impresión 3D con cabezal de inyección

de tinta sobre lecho en polvo Yeso

Laminado Fabricación objeto laminado (LOM) Papel, hoja metálica,

película de plástico

Foto-

polimerizado Estereolitografía (SLA) fotopolímero

Procesamiento digital de luz (DLP) resina líquida

Tabla 2.3.1.1 - Tecnologías de impresión en 3D

Las tecnologías más utilizadas actualmente se describen a continuación.



• Estereolitografía: Primer método desarrollado. Consiste en la aplicación

de un láser ultravioleta a una resina sensible a la luz contenida en un cubo.

El láser solidifica la resina en capas hasta que el objeto adquiere la forma

deseada [1].

La base puede estar sumergida en el líquido o sobre él, solo la última capa

impresa es necesario que este en contacto con el líquido.

Ilustración 2.3.1.1 - Estereolitografía [2]



• Impresión por láser: Conocido por su nombre en inglés (selective laser

sintering o SLS), este método consiste en la compactación del material con

el que se quiere construir el objeto, material que se encontrará pulverizado

a una temperatura próxima a la fundición y que se fundirá a través de la

aplicación de un láser [3].

Ilustración 2.3.1.2 - Impresión SLS [2]

• Impresión por inyección: Muy similar a la tecnología de impresión por

láser, su diferencia está en que, en lugar de emplear un láser, el material,

que estará en las mismas condiciones que en la tecnología por SLS, es

decir, en polvo y a una temperatura cercana a la fundición, se compactará

mediante inyección de un aglomerante (tinta). Esta tecnología permite

imprimir en color, ya que el aglomerante utilizado puede tener un color u

otro.



Ilustración 2.3.1.3 - Impresión por inyección (Izq.) Impresión FDM (Dcha.) [4]

• Impresión por deposición de material fundido (FDM): Este método

consiste en la expulsión por parte de la máquina de un material fundido

sobre un espacio plano. El material deberá ser expelido en hilos

minúsculos para poder solidificarse nada más caer a la superficie. El

extrusor se irá moviendo para que el material sólido vaya tomando la forma

de cada capa. Este método es el utilizado en el presente trabajo de fin de

grado.

Aunque las primeras máquinas de control numérico datan entre los años 40 y 50,

las primeras impresoras 3D comerciales surgieron en la década de los 90.

En el siguiente grafico podemos ver la evolución de la impresión 3D a lo largo del

tiempo [5].



Ilustración 2.3.1.4 - Evolución de la Impresión 3D



Los objetos fabricados con estas tecnologías pueden utilizarse en cualquier etapa

del ciclo vital del objeto, hoy en día son usadas en joyería, zapatería, diseño

industrial, arquitectura, ingeniería y construcción, industria automotriz,

aeroespacial, dental y médica, educación, y para otras muchas aplicaciones

profesionales. Varios procesos de impresión 3D se inventaron desde finales de

los años 70, pero las impresoras eran originalmente grandes, caras y muy

limitadas en lo que podían producir. La tecnología de impresión 3D más común

era la de Modelado por Deposición Fundida (FDM) que fue inventada y patentada

en 1989 por S. Scott Crump, como se ha mencionado, y comercializada por la

compañía que cofundó, Stratasys3 (http://www.stratasys.com). Esta se unió con

una empresa líder, Objet, y se convirtieron en la mayor fábrica de impresoras 3D y

de materiales para impresión 3D que existe hoy en día.

Actualmente, Joseph DeSimone profesor de química de la universidad de

Carolina del Norte ha ideado una máquina para la impresión 3d por el método de

la estereolitografía capaz de reducir el tiempo de impresión entre 25 y 100 veces,

con unos acabados perfectos aunque con una superficie de impresión reducida

[6].

Ilustración 2.3.1.5 - Impresora 3D Joseph DeSimone



2.4 Normas y referencias

2.4.1 Disposiciones legales y normas aplicadas

Para la elaboración de los planos y la documentación técnica en cuanto a

principios generales de representación, cuadros de rotulación, indicaciones,

escritura, rotulación, acotación, símbolos gráficos, plegado, listas de elementos

gráficos y gestión de la información técnica asistida por ordenador, constituyentes

de este proyecto, se ha tenido en cuenta el conjunto de normativa que se cita a

continuación:

UNE 1027. Dibujo Técnico. Plegado de planos.

UNE 1032. Dibujos Técnicos. Principios generales de representación.

UNE EN ISO 7200. Documentación técnica de productos. Campos de datos en

bloques de títulos y en cabeceras de documentos.

UNE 1039. Dibujos Técnicos. Acotación. Principios generales, definiciones,

métodos de ejecución e indicaciones especiales.

UNE-EN 80416-1:2011. Principios básicos para los símbolos gráficos utilizables

en los equipos. Parte 1: Creación de símbolos gráficos para registro.


en los equipos. Parte 2: Formas y utilización de las flechas. (ISO 80416-2:2001)


en los equipos. Parte 3: Guía para la aplicación de los símbolos gráficos.

UNE 1135. Dibujos Técnicos. Lista de elementos.



UNE 1166-1. Documentación técnica de productos. Vocabulario. Parte 1:

Términos relativos a los dibujos técnicos: generalidades y tipos de dibujo.

UNE-EN-ISO 3098-0. Documentación técnica de productos. Escritura. Requisitos

generales. (ISO 3098-0:1997).

UNE-EN-ISO 3098-2. Documentación técnica de productos. Escritura. Parte 2:

Alfabeto latino, números y signos. (ISO 3098-2:2000).

UNE-EN-ISO 3098-3. Documentación técnica de producto. Escritura. Parte 3:

Alfabeto griego. (ISO 3098-3:2000).


Signos diacríticos y particulares del alfabeto latino. (ISO 3098-4:2000).

UNE-EN-ISO 3098-5. Documentación técnica de productos. Escritura. Parte 5:

Escritura en diseño asistido por ordenador (DAO), del alfabeto latino, las cifras y

los signos. (ISO 3098-5:1997).


Alfabeto cirílico. (ISO 3098-6:2000).

UNE-EN-ISO 5455. Dibujos Técnicos. Escalas. (ISO 5455:1979).

UNE-EN-ISO 5456-1. Dibujos Técnicos. Métodos de Proyección. Parte 1:

Sinopsis. (ISO 5456-1:1996).

UNE-EN-ISO 5456-2. Dibujos técnicos. Métodos de proyección. Parte 2:

Representaciones ortográficas. (ISO 5456-2:1996).

UNE-EN-ISO 5456-3. Dibujos técnicos. Métodos de proyección. Parte 3:

Representaciones axonométricas. (ISO 5456-3:1996).

UNE-EN-ISO 5457. Documentación técnica de producto. Formatos y presentación

de los elementos gráficos de las hojas de dibujo. (ISO 5457:1999).



UNE-EN ISO 6433. Dibujos técnicos. Referencia de los elementos. (ISO

6433:1981).

UNE-EN-ISO 10209-2. Documentación técnica de producto. Vocabulario. Parte 2:

Términos relacionados con los métodos de proyección. (ISO 10209-2:1993).

UNE-EN ISO 11442:2006. Documentación técnica de productos. Gestión de

documentos (ISO 11442:2006).

UNE-EN ISO 81714-1:2010. Diseño de símbolos gráficos utilizables en la

documentación técnica de productos. Parte 1: Reglas fundamentales. (ISO 81714-

1:2010)

2.4.2 Referencias

[1] Impresión SLA [en línea]. http://www.trimaker.com/tecnologia-de-impresion-

3d-sla-estereolitografia/#.VXBvTUYygVt [Fecha de consulta 05 de Abril del 2015].

[2] Tipos de impresoras 3D [en línea]. http://www.impresoras-

3d.info/funcionamiento-y-tipos-de-impresoras-3d/ [Fecha de consulta 05 de Abril

del 2015].

[3] Impresión SLA [en línea]. http://www.trimaker.com/tecnologia-sls-sinterizado-

selectivo-con-laser/#.VXBvjEYygVt [Fecha de consulta 05 de Abril del 2015].

[4] Tipos de impresoras 3D y filamentos [en

línea]. http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com.es/2013/02/impresion-3d.html

[Fecha de consulta 05 de Abril del 2015].

[5] Historia de las impresoras 3D [en línea]. http://www.impresoras-

3d.info/historia-de-las-impresoras-3d/ [Fecha de consulta 01 de Marzo del 2015].

http://www.trimaker.com/tecnologia-de-impresion-3d-sla-estereolitografia/#.VXBvTUYygVt

http://www.trimaker.com/tecnologia-de-impresion-3d-sla-estereolitografia/#.VXBvTUYygVt

http://www.impresoras-3d.info/funcionamiento-y-tipos-de-impresoras-3d/

http://www.impresoras-3d.info/funcionamiento-y-tipos-de-impresoras-3d/

http://www.trimaker.com/tecnologia-sls-sinterizado-selectivo-con-laser/#.VXBvjEYygVt

http://www.trimaker.com/tecnologia-sls-sinterizado-selectivo-con-laser/#.VXBvjEYygVt

http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com.es/2013/02/impresion-3d.html

http://www.impresoras-3d.info/historia-de-las-impresoras-3d/

http://www.impresoras-3d.info/historia-de-las-impresoras-3d/



[6] “Crean una impresora 3D casi tan rápida como las de tinta y papel” [en

línea]. http://elpais.com/elpais/2015/03/16/ciencia/1426525758_665064.html

[Fecha de consulta 17 de Marzo del 2015].

[7] Wikipedia “Acrilonitrilo butadieno estireno” [en línea]. Wikipedia, the free

encyclopedia, 2015 [Fecha de consulta: 16 de Marzo del 2015].

[8] Wikipedia “Poliácido láctico” [en línea]. Wikipedia, the free encyclopedia, 2015

[Fecha de consulta: 16 de Marzo del 2015].

[9] Bagad, V.S. (2009). “Mechatronics” (4º Ed.). Technical Publications. Pág. 1-1

a 1-16. ISBN 9788184314908.

2.4.3 Software utilizado

Los siguientes programas se utilizaron para la realización del presente trabajo fin

de grado:

Solid Edge ST5: utilizado para el diseño estructural de la impresora y sus partes

impresas.

Repetier Host: utilizado para el control manual de la impresora y para generar el

g-code de los diseños digitales 3D.

Cura: utilizado para generar g-code de los diseños digitales 3D.

Slic3r: utilizado para generar g-code de los diseños digitales 3D.

Arduino IDE: utilizado para configurar y cargar el firmware de la impresora en su

tarjeta de control.

http://elpais.com/elpais/2015/03/16/ciencia/1426525758_665064.html



2.5 Definiciones y abreviaturas

En este apartado se relacionan todas las definiciones y abreviaturas con sus

definiciones:

ABS: Acrilonitrilo butadieno estireno es un plástico muy resistente al impacto

(golpes) muy utilizado en automoción y otros usos tanto industriales como

domésticos. Es un termoplástico amorfo. [7]

PLA: Poliácido láctico o ácido poliláctico es un polímero constituido por moléculas

de ácido láctico. Se degrada fácilmente en agua y óxido de carbono. Es un

termoplástico ampliamente utilizado en la impresión 3D bajo el proceso FDM. [8]

Backlash: se puede definir como "la máxima distancia o el ángulo a través del

cual cualquier parte de un sistema mecánico se puede mover en una dirección sin

aplicar fuerza apreciable o movimiento a la siguiente parte en la secuencia

mecánica" [9].

Brim: Borde que amplía la base de la figura para tener mayor superficie de

contacto con la cama caliente y evitar que se despegue la pieza.

G-code: es el nombre que recibe el lenguaje de programación más usado en

Control numérico (CNC), el cual posee múltiples implementaciones. Las máquinas

típicas que son controladas con G-code son fresadoras, cortadoras, tornos e

impresoras 3D.

Homming: Posición inicial para comenzar una impresión.

Hotend: parte del extrusor encargado de calentar el plástico.

Infill: Relleno de la figura a imprimir, utilizado para ahorrar material.

Nozzle: nombre que recibe el final del extrusor, punta por la que fluye el plástico.

Motor PaP: motor paso a paso.



Proyecto RepRap: es una iniciativa con intención de crear una máquina

autorreplicable que puede ser usada para prototipado rápido iniciada por el Doctor

Adrian Bowyer en el 2004.

Raft: Similar al brim, es este caso se monta la figura a imprimir sobre un pedestal

para evitar que se despegue.

RepRap: es la primera máquina auto-replicante de uso general.

Skirt: Vueltas previas para limpiar el extrusor y definir el espacio de impresión

sobre la cama caliente.

Slicer: Herramienta utilizada para convertir un modelo digital 3D en las

instrucciones de impresión para la impresora 3D (g-code).



2.6 Requisitos de diseño

La impresora 3D que se pretende diseñar debe tener en cuenta los siguientes

requisitos establecidos por el tutor.

Los requisitos a tener en cuenta son de dos tipos principalmente: los de tipo

estructural y los de tipo electrónico o de control.

En cuanto a los requisitos de carácter estructural y/o mecánico cabe destacar los

siguientes:

- Dimensiones de impresión: El volumen de impresión debe poder superar

los 200x200x200mm típicos de una impresora RepRap.

- Diseño estructural: La estructura de la impresora debe ser modular,

permitiendo el rediseño total o de partes de la misma.

- Resolución: La resolución final de la impresora debe de ser de al menos

200µm.

En cuanto a los requisitos de tipo electrónico cabe destacar los siguientes:

- Manejo y control: La impresora 3D debe de poderse controlar tanto de

forma autónoma como con un ordenador (PC, Mac o Linux).

- Electrónica de control: La electrónica de control debe ser del tipo hardware

libre y de bajo coste.

- Programas de control: El software y firmware utilizado deben ser de

licencia libre y multiplataforma (PC, Mac y Linux).



2.7 Análisis de las soluciones

En este capítulo de la Memoria se indican las distintas alternativas estudiadas,

ventajas e inconvenientes de cada una y cuál es la solución finalmente elegida.

Para una mejor comprensión se dividirá en tres partes, una que hará referencia a

la estructura, otra a la mecánica y otra a la electrónica.

2.7.1 Estructura

Esta sección se divide a su vez en estructura de soporte y base, en ella se

valoran las distintas alternativas estudiadas.

2.7.1.1 Estructura de soporte:

Como se menciona en los requisitos de diseño, el volumen de impresión debe de

ser mayor de 200x200x200mm, dimensiones típicas de las impresoras de filosofía

libre. Por este motivo las estructuras comercializadas como la P3Steel o la

PrusaAir no se tienen en cuenta.

Ilustración 2.7.1.1 - Izq. P3Steel. Dcha. PrusaAir (www.reprap.org)

Teniendo en cuenta esto se estudiarán dos posibilidades:



1º) Estructura cerrada tipo cubo.

Ilustración 2.7.1.2 - Impresora 3D de estructura cerrada

2ª) Estructura tipo pórtico.

Ilustración 2.7.1.3 - Impresora 3D de estructura tipo pórtico



Aunque se pueden concebir ambas estructuras con distintas posibilidades en sus

ejes, lo habitual es que en las estructuras de tipo pórtico el eje Y mueva la base y

los ejes X y Z el extrusor, mientras que en las estructuras cerradas el eje Z será el

encargado de elevar la base y los ejes X e Y los encargados de mover el extrusor.

Teniendo en cuenta lo anterior se presentan las distintas ventajas e

inconvenientes:

Ventajas Inconvenientes

Estructura cerrada

- Volumen de trabajo

cerrado, es posible la

insonorización y el

aislamiento térmico.

- Mayor volumen de

material, mayores

costes.

- Mayor dificultad a la

hora de mantener la

base horizontal. Eje

Z más robusto.

Estructura en pórtico

- Menor volumen de

material,

generalmente

menores costes.

- Volumen de trabajo

abierto, la

insonorización y el

aislamiento no son

posibles.

- La superficie de la

impresora será

como mínimo el

doble de la base.

Tabla 2.7.1.1 - Ventajas e inconvenientes de las estructuras estudiadas.



Con el objetivo de primar la seguridad en el ambiente de trabajo se opta por la

estructura cerrada con el fin de bloquear el acceso al área de trabajo de forma

involuntaria.

Con el propósito de hacer la estructura lo más polivalente posible se utilizan

perfiles de aluminio de 4 guías con sus correspondientes tuercas de apriete (tee

nuts). En concreto perfiles de aluminio 6063-T5, como se muestra en la siguiente

imagen.

Ilustración 2.7.1.4 - Perfil de aluminio elegido

Estos perfiles cuentan con un corte en la guía a ambos lados de 45º lo que

permite el guiado sobre ellos.

Con el objeto de utilizar estos perfiles para el guiado de la base, se seleccionan

dos perfiles de 60x20mm con sus respectivos kits de ruedas para el eje Z.

Para sujetar todas las partes de la impresora (extrusor, guías, motores,

electrónica, etc.) a la estructura, se dispone de una impresora 3D con la que se



imprimirán las partes necesarias, previamente dibujadas en posición con el

SolidEdge ST5 para minimizar los errores de diseño. Se pretende reducir los

costes totales imprimiendo el mayor número de piezas posibles.

2.7.1.2 Base:

La base de la impresora 3D debe ser calefactable para poder optar a un abanico

mayor de materiales de impresión o filamentos.

La opción de utilizar un cristal como capa ultima en contacto directo con el

plástico se descarta por su gran tamaño y fragilidad. Por este motivo se decide

utilizar una base de aluminio.

Opciones de calefactado para la base de aluminio (ventajas e inconvenientes):

Modelo Ventajas Inconvenientes

Resistencia baquelita clásica

-Menor coste. - Menor rango de

tamaños y

potencias.



Modelo Ventajas Inconvenientes

Resistencia en silicona

-Menor tiempo de

espera, rápido

calentamiento.

-Mayor variedad

de tamaños y

potencias.

-Coste 5 veces

superior a la

resistencia clásica.

-Circuito

alternativo de

potencia.

Tabla 2.7.1.2 - Sistemas de calefactado de la base

Inicialmente se instalará la resistencia clásica unida a la base de aluminio con

silicona térmica para mejorar la transferencia de calor. Debido a su bajo coste y

fácil adquisición, se opta por este método.

2.7.2 Mecánica

En este apartado se analizan las guías lineales, los motores, las poleas y husillos,

y el extrusor.

2.7.2.1 Guías lineales:

Se han tenido en cuenta dos tipos de sistemas de guiado. Por un lado el sistema

típico de varilla lisa y rodamiento lineal y por otro los sistemas de guías para

máquinas de control numérico.



Ilustración 2.7.2.1 - Guías lineales

Aunque las velocidades de las guías profesionales son superiores a las guías

mediante varilla y rodamiento con tracción a través de polea o husillo, su coste

también lo es. Con el objetivo de minimizar los costes cumpliendo siempre con los

requisitos de diseño, se opta por el método de rodamiento y varilla lisa como la

mayoría de impresoras del tipo Reprap, el movimiento a lo largo de los ejes se

realizara con poleas y husillos.

2.7.2.2 Motores:

Los motores que se utilizaran serán del tipo paso a paso, de 200 pasos por vuelta

y corriente máxima de 1,5 A. El paso de estos motores de dividirá mediante los

drivers de control.

Ilustración 2.7.2.2 - Motor paso a paso



2.7.2.3 Poleas dentadas y husillos:

Las poleas y los husillos serán los que determinen el movimiento mínimo que

puedan dar los ejes, partiendo del paso mínimo del motor.

Ilustración 2.7.2.3 - Poleas dentadas

Las poleas, en general, para un mejor rendimiento se desea que al menos 6

dientes estén en contacto, esto minimiza el riesgo de deslizamiento, y ayuda a

reducir la perdida de pasos. Actualmente se utilizan poleas del tipo T2.5, T5, Gt2

o Gt3. Con el objetivo de obtener la mayor resolución se escogen las poleas Gt2

de 20 dientes, ya que tienen un paso de 2mm, el menor de todos.

Ilustración 2.7.2.4 - Husillo trapezoidal

Los husillos seleccionados también tendrán un paso de 2mm por vuelta, serán del

tipo comercial Tr8x2.0.



2.7.2.4 Extrusor:

El extrusor es una de las partes más importantes de la impresora, sus partes

principales son las siguientes:

Ilustración 2.7.2.5 - Partes extrusor

Existen distintas variantes de este diseño. Se concibe así, con el motor acoplado

al hotend o separado del mismo (tipo bowden), al igual que con engranaje

reductor o de tracción directa.

El hotend se divide a su vez en tres partes, el disipador, parte refrigerada previa al

bloque calefactor, el bloque calefactor que alberga el sensor de temperatura y el

cartucho o elemento calefactor y el barrel, tornillo hueco que une ambos.

Comercialmente existen multitud de extrusores para impresoras 3D, sus precios

van desde los 15 hasta los 100€.



Se decide escoger un extrusor de gama media con cuerpo de aluminio gracias al

rango de temperaturas y materiales con los que se puede trabajar.

En concreto el modelo E3D de tipo bowden que se puede ver en la siguiente

imagen.

Ilustración 2.7.2.6 - Extrusor elegido



2.7.3 Electrónica

En este apartado se analiza la electrónica y el firmware que la controla.

La siguiente tabla muestra las placas de control estudiadas:

Placa Extrusores Ventiladores FdC Sensor

Tª CPU

Velocidad

(MHz)

SAV-MKI 1 3 4 2

8 bits

AT90USB12

86

16

Sanguino

lolu 1 3 3 2

8 bits

ATmega644

P

16

RAMPS 2 3 6 3

Arduino

Mega 8 bits

ATmega

2560

16

RAMBO 2 3 6 4

Atmega2560

o

Atmega32u2

16

RUMBA 3 2 6 4

Atmega2560

o

Atmega16u2

16

Tabla 2.7.3.1 - Comparativa placas de control estudiadas

Por ser uno de los modelos más utilizados y permitir el control de dos extrusores

se escoge la placa RAMPS con drivers para motores paso a paso del tipo A4988

de 2 A de corriente máxima por bobina.

Para el control de la placa se han tenido en cuenta dos firmwares, Marlin y

Sprinter. Tras probar ambos, se escoge el firmware Marlin por su mejor manejo de

temperaturas y mayor abanico de configuraciones.



Ilustración 2.7.3.1 - Control de temperatura Marlin vs Sprinter

Sus características principales son las siguientes:

• Interrupción basada en el movimiento con aceleración lineal real.

• Alto intervalo de pasos

• Observa hacia dónde va, y mantiene una velocidad alta cuando es posible.

Alta velocidad en curvas.

• Interrupción por protección de temperatura.

• Soporte preliminar para el algoritmo de avance Mateo Roberts Para más

información ver: http://reprap.org/pipermail/reprap-dev/2011-

May/003323.html

• Soporte completo para los finales de carrera

• Tarjeta SD

• Soporte para auto inicio desde tarjeta SD.

• Soporte para display LCD (ideal 20×4)

• Menú para impresión autónoma desde display LCD.

• Almacenamiento en EEPROM de ej. Máx velocidad, máx. aceleración, y

variables similares.

http://reprap.org/pipermail/reprap-dev/2011-May/003323.html

http://reprap.org/pipermail/reprap-dev/2011-May/003323.html



• Soporte para arcos

• Sobre muestreo de temperatura

• Selección de temperatura dinámica o “Auto Temperatura”

• Soporte para QTMarlin, una beta para PID de ajuste y pruebas de

velocidad-aceleración. https://github.com/bkubicek/QTMarlin

• Control de finales de carrera.

• Aviso de sobre temperatura. Útil para la monitorización PID.

• Ajuste PID.

• CoreXY kinematics (www.corexy.com/theory.html)

• Puerto serie configurable para soportar adaptadores inalámbricos.

https://github.com/bkubicek/QTMarlin

http://www.corexy.com/theory.html



2.8 Resultados finales

En este capítulo se describe el producto según la solución elegida, indicando

cuáles son sus características definitorias.

2.8.1 Dimensiones finales

Como se puede ver en la fase 15 del montaje estructural de la impresora las

dimensiones finales de impresión son de 270x250x300mm para los ejes “X, Y y Z”

respectivamente. Esto nos da un volumen de impresión de 20,25 dm³, el cual es

2,5 veces mayor que el de una impresora del tipo Reprap.

Ilustración 2.8.1.1 - Resultado final

Inicialmente aprovechando que la base es regulable en amplitud se ha instalado

la cama caliente de baquelita, poniendo sobre ella un espejo, reduciendo la



superficie de impresión a 200x200mm y manteniendo la altura en 300mm. Gracias

a esto se han podido hacer las pruebas de impresión y el calibrado de la

impresora.

2.8.2 Espacio térmico de trabajo

Un factor determinante en el buen funcionamiento de la impresora y en el buen

acabado de las piezas impresas es la temperatura.

Ilustración 2.8.2.1 - Espacio térmico de trabajo

Mientras que el extrusor debe rondar los 230ºC, la cama caliente debe estar en

100ºC, esto ayuda a la adhesión de la pieza a la base evitando que se despegue



y se pierda el trabajo. Al mismo tiempo, el plástico una vez salga del extrusor se

debe enfriar para conseguir buenos acabados y que los hilos no cuelguen.

Por otro lado, la electrónica debe mantener unos niveles de temperatura bajos, los

drivers de los motores por exceso de temperatura podrían limitar la corriente y en

el mejor de los casos hacernos perder pasos. Por estés motivos entre otros la

electrónica debe estar refrigerada.

Teniendo en cuenta todo lo anterior se han hecho imágenes térmicas de la

impresora para comprobar que el diseño es funcional.

Ilustración 2.8.2.2 - Imagen térmica del extrusor

En la imagen anterior el extrusor se está calentando para llegar a los 235ºC y

comenzar la impresión, aquí se puede ver como la temperatura del bloque

calefactor no afecta al entorno gracias al doble ventilador instalado en el extrusor.



Un ventilador refrigera el extrusor para evitar el reflujo de plástico por su interior

mientras que el otro enfría el plástico según sale.

Ilustración 2.8.2.3 - Imagen térmica del extrusor imprimiendo

Se puede apreciar en la imagen anterior y posterior que el plástico una vez

depositado reduce su temperatura drásticamente permitiendo puentes de mayor

longitud y evitando que cuelgue.



Ilustración 2.8.2.4 - Imagen térmica del extrusor imprimiendo 2



Ilustración 2.8.2.5 - Imagen térmica de la cama caliente

Como se aprecia en la imagen anterior la cama caliente tiene una temperatura

uniforme lo cual mejora la adhesión de la pieza.

Por ultimo queda analizar la electrónica que tras una impresión de 2 horas

mostraba la siguiente imagen térmica.



Se puede ver que la temperatura general de trabajo es baja lo que favorece el

correcto funcionamiento de la máquina.

Se aprecia un punto caliente en la parte superior que corresponde al variador del

eje Z, que por estar más separado del caudal del ventilador tiene una temperatura

más elevada. Según la hoja de características los variadores A4988 tienen una

temperatura máxima de la unión de 165ºC, por lo que con 40ºC tiene un punto de

trabajo óptimo.

Ilustración 2.8.2.6 - Imagen térmica de la electrónica



2.8.3 Resumen de características finales

A lo largo del presente trabajo se describen las opciones estudiadas, así como las finalmente elegidas, su montaje y puesta a punto. También se detalla la configuración y cálculo de parámetros fundamentales de la impresora para su correcto funcionamiento.

A continuación se muestra la tabla que recoge las características finales de la impresora.

Grupo Característica Valor máximo

Temperaturas

Temperatura extrusor 275 ºC

Temperatura cama caliente 120 ºC

Volúmenes

Volumen exterior 540x500x630mm (incl. motores)

Volumen interior 388x354x380 mm

Volumen de impresión 270x250x300 mm

Extrusor

Diámetro Nozzle 0,4 mm

Velocidad 35 mm/s

Diámetro filamento 1,75 mm

Movimiento

Resolución eje X e Y 12,5 µm

Resolución eje Z 625 nm

Velocidad máx. eje X e Y 400 mm/s

Velocidad máx. eje Z 3 mm/s

Aceleración máx. eje X e Y 1500 mm/s²

Aceleración máx. eje Z 100 mm/s²

Velocidad máx. de impresión recomendada 80 mm/s

Ilustración 2.8.3.1 - Características finales de la impresora



2.9 Orden de prioridad entre los documentos básicos

En este capítulo de la Memoria se establece el orden de prioridad de los

documentos básicos del TFG.

Debido a la naturaleza del proyecto el orden es el siguiente:

1 Anexo, manual de montaje y uso

2 Planos

3 Pliego de Condiciones

4 Estado de Mediciones.

5 Memoria

6 Presupuesto


ANEXOS



15405 - FERROL


AUTOR: EL ALUMNO



JUNIO 2015 ANEXOS 53

INDICE ANEXOS

Páginas

3 ANEXOS .................................................................................................. 54

3.1 Documentación de partida ................................................................... 54

3.1.1 Anteproyecto ..................................................................................... 54

3.2 Manual de montaje y uso ..................................................................... 56

3.2.1 Montaje estructural y mecánico ......................................................... 57

3.2.2 Montaje eléctrico y electrónico .......................................................... 70

3.2.3 Imágenes reales del montaje ............................................................ 77

3.2.4 Ajuste final y determinación del error ................................................ 86

3.2.4.1 Ajuste del firmware ..................................................................... 86

3.2.4.2 Ajuste mecánico .......................................................................... 90

3.2.4.3 Ajuste eléctrico ............................................................................ 92

3.2.5 Configuración del firmware ................................................................ 96

3.2.6 Manual de uso ................................................................................. 103

3.2.6.1 Solución de problemas ............................................................. 112

3.2.7 Piezas de calibración impresas ....................................................... 114

3.3 Hojas de características ..................................................................... 118



3 ANEXOS

3.1 Documentación de partida

3.1.1 Anteproyecto

Se incluye a continuación el anteproyecto presentado en el momento de la

solicitud del presente trabajo fin de grado.

Título del proyecto: Desarrollo de impresora 3D Open-source. Propuesta e

implementación de nuevas dimensiones y mejoras estructurales.

Titulo do proxecto: Desenvolvemento dunha impresora 3D de código aberto.

Proposta e implementación de novas dimensións e melloras estruturais.

Title of the Project: Development of an open source 3D printer. Proposal and

implementation of new dimensions and structural improvements.

Directores:

Tutor: Rodríguez García, Juan De Dios

Cotutor/Codirector: Couce Casanova, Antonio

Descripción y objetivo:

- Elección del kit de impresión 3D Open-source. Montaje, pruebas de

impresión con diferentes materiales: ABS, PLA. Determinación del error.



- Elaboración de un procedimiento de calibración y de escalado de

dimensiones.

- Elaboración de un manual de uso con un capítulo de Troubleshooting

(solución de problemas)

- Propuestas de mejora del presente trabajo. Estudio y propuesta de mejoras

del sistema de guiado: perfilería, piezas de unión, rodamientos, etc.

- El presente trabajo se realizara siguiendo el procedimiento de trabajo

contemplado en la Guía de elaboración de Trabajos de Fin de Grado de la

EUP.



3.2 Manual de montaje y uso

En este anexo se describe el montaje total de la impresora tanto su parte

estructural y mecánica como electrónica, así como también la configuración del

firmware.

Para su mejor compresión, el manual se divide en 7 partes:

1ª Parte (Montaje estructural y mecánico): Dividido a su vez en 15 fases. Se

recomienda seguir las fases alternando con las imágenes reales del montaje para

una mejor comprensión.

2ª Parte (Montaje eléctrico y electrónico): Dividido en 10 fases. Se describe el

montaje con imágenes reales y de forma genérica para poder ser implementado

en cualquier modelo.

3ª Parte (Imágenes reales del montaje): En las imágenes reales del montaje se

muestra el resultado final del montaje, así como el lugar elegido para pasar los

cables o fijar los finales de carrera.

4ª Parte (Ajuste final): En esta parte se calcula el movimiento mínimo de los ejes y

los pasos por milímetro. También se repasa el ajuste mecánico y calibración de la

base.

5ª Parte (Configuración del firmware): Dividido en 15 fases, describe las

modificaciones necesarias para poder cargar el firmware en el Arduino Mega y

poder mover por primera vez la impresora.

6ª Parte (Manual de uso): Se describen los pasos para poder imprimir a través del

PC y del LCD.

7ª Parte (Piezas de calibración impresas): Se muestran imágenes de piezas

impresas.



3.2.1 Montaje estructural y mecánico

Fase Descripción

1

Con 4 perfiles, 16 uniones y 34 tee nuts + 34 tornillos allen M5X8mm se

hace un marco, como se puede ver en la imagen. (2 tee nuts y 2 tornillos

iran en el soporte del LCD, en las imágenes en rojo).



Fase Descripción

2

Se coloca el fondo de 500x460mm sobre las uniones centrales y se

posicionan otros 4 perfiles simples y 2 triples como se aprecia en la

siguiente imagen.

Despues de fijar los 6 perfiles con sus correspondientes tee nuts y tornillos

se bloquea el fondo.



Fase Descripción

3

Estos bloqueos serviran como final de husillo, por este motivo pondrémos

en su interior un rodamiento zz688.

4

Situamos 8 uniones para los perfiles y 4 ‘uniones del eje X’ con sus

correspondientes varillas M10 y rodamientos LM10UU.



Fase Descripción

5

Atornillamos el soporte para la bobina con un tornillo allen M5x10mm y el

panel trasero con tornillo y tuerca autoblocante M3x6mm, en su posición.

(Previamente se debe taladrar y cortar la parte trasera como que indica en

el plano correspondiente)



Fase Descripción

6

Por otro lado se situan en el panel trasero los soportes para el arduino y el

interruptor de encendido, asi como la fuente de alimentación.



Fase Descripción

7

En este paso se cerrará la estructura, pero antes de esto tendremos que

dejar 2 tee nuts en la guia que se muestra.

Tras asegurarnos de dejar los tee nuts, para el motor del extrusor, en la

posicion mencionada, colocamos el marco superior de la estructura con

los soportes para los ejes de las correas del eje X en la posicion frontal.



Fase Descripción

8

Colocamos el eje para la correa y su soporte con un rodamiento zz625 en

la posicion que se muestra. Se necesitarán 4 tornillos M3x10mm.

Hacemos lo mismo con el otro eje, poniendo el acople rigido impreso y el

separador del motor.

Recordar insertar en el eje las poleas dentadas tipo Gt2, antes de

atornillar el motor en su sitio. Se necesitarán 4 tornillos M3x40mm.



Fase Descripción

9

Unimos las varillas M8x400mm a los soportes de union entre los ejes X e

Y, insertando previamente los rodamientos lineales LM8UU en las

mismas, (habrá que golpear suavemente los soportes para introducir las

varillas, se recomienda hacerlo con un martillo de goma).

A continuacion se atornilla el motor paso a paso con su polea Gt2 en el eje

y el cierre para el rodamiento zz608 con tornillos M3x10mm.

Se une tambien el soporte para el extrusor y se posiciona todo sobre los

rodamientos, fijandolos con bridas de 3X150mm.



Fase Descripción

10

Por ultimo se unira la base y se situara en su posición en el eje Z.

La superficie de aluminio se unira a los perfiles con tornillos allen

M5x10mm, tee nuts y muelles para su posible calibración. Como se

muestra en la figura, se uniran los perfiles al igual que se hizo con la base

de la impresora, fijando ademas a los laterales el “Universal Plate” y los

“ACME Block”. NOTA: Medida perfiles: 2 de 400mm y 2 de 468mm



Fase Descripción

11

Como se puede ver en la figura anterior se ensamblan las ruedas, el

tornillo M5x40mm se ha de pasar desde el interior hacia el exterior, como

indican las flechas, terminado con tuerca autobloqueante.

Se recomienda centrar la mesa y apoyar la misma en unos tacos, para

facilitar su posicionamiento.



Fase Descripción

12

Una vez situada la base fijaremos los “Rod Plate” a la estructura y

pasaremos por ellos los husillos trapezoidales y los centraremos con unos

rodamientos zz688, a continuación pondremos los acoples flexibles de

aluminio, fijando el eje del motor y el husillo, la distancia la marcarán los

separadores en cada motor. Por ultimo atornillaremos el motor con 3

tornillos M3x45mm.



Fase Descripción

13

Llegados a esta fase ya estaría montada la estructura totalmente, solo

quedaria fijar el soporte para la guia del filamento. Y apretar las correas.

14

Se pasan las correas del eje X como se indica en la imagen, para esta

tarea se recomienda ayuda, mientras uno tensa la correa el otro debe

apretar los bloqueos de la misma al soporte con tornillos M3x30mm. De

forma similar fijaremos la correa del eje Y.



Fase Descripción

15

La última fase hace de nexo de unión entre la parte estructural y

mecánica, y la parte electrónica. El modelo final es el presentado en la

siguiente imagen. Una vez situados y conectados los finales de carrera,

los cables de los motores, el extrusor y la cama caliente con sus

correspodientes termistores a la shield RAMPS 1.4, tendremos preparada

la impresora para cargar el firmware y poder calibrarla por primera vez.

El volumen exterior es de 540x500x540 (LxAxAl o “X Y Z”) y el interior es

de 388x354x380, del cual se obtiene un volumen de impresión de

270x250x300.

Tabla 3.2.1.1 - Montaje estructural y mecánico.



3.2.2 Montaje eléctrico y electrónico

El montaje de la electrónica se describe de forma general con la intención de que

pueda servir de guía de montaje para cualquier impresora con la siguiente

electrónica de control:

- Arduino Mega 2560

- RAMPS 1.4

- LCD Smart Controller

Ilustración 3.2.2.1 - Electrónica de control



Ilustración 3.2.2.2 - LCD Smart Controller

En la siguiente ilustración se incluye a modo de resumen la conexión de los

componentes, tener en cuenta que el código de colores de los cables de los

motores puede variar, (imagen obtenida

de: http://www.spainlabs.com/foro/viewtopic.php?f=32&t=769 ).

http://www.spainlabs.com/foro/viewtopic.php?f=32&t=769



Ilustración 3.2.2.3 - Conexión general Ramps 1.4

El ensamblado y conexión de estos componentes se puede ver en la siguiente

tabla:



Fase Descripción Imagen

1

En primer lugar se

une el Arduino con

la Ramps.

2

Se colocan los

jumpers con la

intención de

conseguir la

máxima precisión,

dividiendo el paso

de 1,8º del PaP

entre 16.

1,8º/16=0,1125º

3

Insertamos los

drivers A4988 para

el control de los

motores paso a

paso.

Los drivers y la

placa vienen

serigrafiados para

conocer su

relación de pines.

Nota: Fijarse en el potenciómetro para su correcta colocación.

En los drivers DRV8825 el potenciómetro va al revés.




4

Conectamos el

adaptador a la

Ramps y los

cables entre la

Ramps y el LCD.

5

Conectamos los

motores paso a

paso a la Ramps.

6

Conectamos los

sensores de

temperatura.




7

Conectamos los

cuatro finales de

carrera en XMIN,

YMAX, ZMAX y

ZMIN

8

Conectamos el

cartucho

calentador del

extrusor.

Conectamos el

ventilador de capa

Conectamos la

cama caliente.




9

Conectamos el

ventilador para

refrigerar el

extrusor.

Conectamos el

ventilador de la

electrónica a 12V.

Conectamos la

alimentación a 12V

y la resistencia con

el display para

medir la corriente.

10

La resistencia para

medir la corriente

se sitúa en el

cable de masa en

serie, como se

muestra en el

esquema

Tabla 3.2.2.1 - Montaje de la Electrónica

Tras seguir los pasos de la tabla tendremos la electrónica interconectada entre si

y lista para ser calibrarla para nuestro modelo de impresora 3D en concreto.



3.2.3 Imágenes reales del montaje

Ilustración 3.2.3.1 - Tee nut + Tornillo en la unión

Ilustración 3.2.3.2 - Montaje inicial de la estructura



Ilustración 3.2.3.3 - Anclaje del Arduino y la fuente de alimentación

Ilustración 3.2.3.4 - Detalle motor del eje X



Ilustración 3.2.3.5 - Eje Y ensamblado

Ilustración 3.2.3.6 - Detalle polea eje Y



Ilustración 3.2.3.7 - Detalle tornillos sujeción extrusor

Ilustración 3.2.3.8 - Eje X e Y



Ilustración 3.2.3.9 - Detalle bloque de alimentación



Ilustración 3.2.3.10 - Detalle final de carrera Z MAX



Ilustración 3.2.3.11 - Detalle nivelado inicial

Ilustración 3.2.3.12 - Sexto cubo de calibración, el bueno



Ilustración 3.2.3.13 - Detalle bobina, extrusor y cableado



Ilustración 3.2.3.14 - Resultado final



3.2.4 Ajuste final y determinación del error

La calibración y puesta a punto de la impresora se hace en dos etapas.

La primera etapa (ajuste del firmware) consiste en ajustar los pasos que darán los

motores para conseguir un movimiento lineal de 1 milímetro, así como sus

velocidades y aceleraciones máximas, las cuales dependerán de la impresora a

calibrar y de las guías lineales que utilice. En esta parte se determinara el

movimiento mínimo y por lo tanto el error de impresión que vamos a tener.

En la segunda etapa (ajuste mecánico y eléctrico) se prepara la impresora para

imprimir y se ajustara la altura de la base para realizar la primera impresión. Una

vez realizada la primera impresión y viendo que es correcta se procederá a

imprimir figuras de calibración para comprobar que el error determinado

teóricamente es correcto.

3.2.4.1 Ajuste del firmware

El ajuste del firmware, en concreto de los parámetros que se muestran a

continuación, se hará de forma práctica. Primero se calculara el número de pasos

por unidad lineal y después se comprobara que es correcto.

Ilustración 3.2.4.1 - Parámetros de movimiento del firmware



Eje X e Y: Ambos ejes cuentan con un sistema de correas y poleas Gt2 de 20

dientes y 2mm de paso, por lo tanto el cálculo es el mismo para ambos. El

movimiento dependerá del número de dientes de la correa, en una vuelta de polea

el desplazamiento lineal será igual al número de dientes por el paso.

𝐷𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑚𝑖𝑛𝑒𝑡𝑜𝐿𝑖𝑛𝑒𝑎𝑙𝑉𝑢𝑒𝑙𝑡𝑎 = 𝑛º𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 ∗ 𝑝𝑎𝑠𝑜 = 20 ∗ 2𝑚𝑚 = 40 𝑚𝑚

Ecuación 3.2.4.1 - Desplazamiento lineal por vuelta eje X e Y

Teniendo en cuenta que nuestros motores PaP son de 200 pasos por vuelta y los

drivers A4988 pueden subdividir estos pasos 16 veces, tenemos:

𝑅𝑒𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑒𝑗𝑒 𝑋 𝑦 𝑌 =𝐷𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝐿𝑖𝑛𝑒𝑎𝑙

𝑉𝑢𝑒𝑙𝑡𝑎𝑃𝑎𝑠𝑜𝑠𝑀𝑜𝑡𝑜𝑟∗𝑀𝑢𝑙𝑡𝑖𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑑𝑜𝑟𝐴4988

= 40 𝑚𝑚200∗16

= 0,0125 𝑚𝑚

Ecuación 3.2.4.2 - Resolución eje X e Y

De lo cual obtenemos.

𝑁º 𝑝𝑎𝑠𝑜𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑚𝑖𝑙𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 = 1

0,0125 = 80 𝑃𝑎𝑠𝑜𝑠

Ecuación 3.2.4.3 - Pasos para un milímetro eje X e Y

En el caso de utilizar otros drivers como los DRV8825 que pueden dividir los

pasos por 32, simplemente tendremos que duplicar estos valores para utilizarlos.



Eje Z: En este caso el movimiento lineal de la base dependerá del paso del

husillo, en este caso un husillo Tr8x2.0, en una vuelta el desplazamiento lineal es

de 2mm.

Por lo tanto, al igual que antes:

𝑅𝑒𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑒𝑗𝑒 𝑍 =𝐷𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝐿𝑖𝑛𝑒𝑎𝑙


= 2 𝑚𝑚200∗16

= 0,000625 𝑚𝑚

Ecuación 3.2.4.4 - Resolución eje Z



0,000625 = 1600 𝑃𝑎𝑠𝑜𝑠

Ecuación 3.2.4.5 - Pasos para un milímetro eje Z

Extrusor: En el caso del extrusor el desplazamiento depende de la polea

dentada que se utilice. Esta transmitirá el movimiento directamente al filamento,

por lo que su perímetro determinara el número de pasos necesarios para

conseguir desplazar el filamento un milímetro.

Tras medir la polea dentada con un calibre se determina que el diámetro

aproximado es de 6mm.

𝑃𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑃𝑜𝑙𝑒𝑎 = 𝜋 ∗ 6𝑚𝑚 = 18,849 𝑚𝑚

Ecuación 3.2.4.6 - Perímetro polea extrusor



𝑅𝑒𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑢𝑠𝑜𝑟 =𝐷𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝐿𝑖𝑛𝑒𝑎𝑙


= 18,849 𝑚𝑚200∗16

= 0,00589 𝑚𝑚

Ecuación 3.2.4.7 - Resolución extrusor



0,00589 = 169,77 𝑃𝑎𝑠𝑜𝑠

Ecuación 3.2.4.8 - Pasos para un milímetro extrusor



3.2.4.2 Ajuste mecánico

El ajuste mecánico se puede dividir en 4 partes fundamentales:

• Engrasado de guías lineales.

• Apriete de correas.

• Ajuste manual de la base.

Engrasado de guías lineales: Para poder conseguir piezas con el mínimo rizado

en las paredes exteriores se debe reducir la vibración en lo posible. Por este

motivo las guías lineales tienen que estar correctamente centradas y engrasadas.

En cuanto al centrado, la estructura así como las piezas impresas para dar

soporte a las guías están pensadas para mantenerse centradas desde su

ensamblado por primera vez. Por este motivo la mayor parte de las vibraciones

estarán provocadas por los propios rodamientos.

Se deben engrasar todas las partes móviles al menos una vez al mes, con la

intención de minimizar el rizado.

Apriete de correas: Parte fundamental del ajuste mecánico. La verticalidad de las

piezas depende directamente de esta configuración. Como se menciona en el

anexo de montaje, dos personas deben realizar esta tarea, mientras uno tensa la

correa, el otro debe apretar el bloqueo de la misma. Se recomienda el uso de

tensores para asegurar el correcto funcionamiento de esta parte.

Ajuste de la base: La base es sin duda la parte más importarte de todo el ajuste

mecánico, de ella depende la adhesión de la pieza. El procedimiento para

calibrarla es el siguiente:



Paso Descripción Imagen

1

Se acerca el extrusor

a 0,1mm de la base,

aproximadamente un

folio, y ajustamos los

tornillos.

Repetir en varios

puntos de la mesa.

2

Se imprimen cubos de

calibración.

También se pueden

imprimir otras figuras

de dimensiones

conocidas.

3

Repetimos el paso 1

hasta conseguir

óptimos resultados en

el paso 2.

Tabla 3.2.4.1 - Ajuste cama caliente



3.2.4.3 Ajuste eléctrico

El ajuste eléctrico consiste en limitar la corriente que circula por los motores PaP.

Los motores PaP elegidos para la impresora permiten una corriente máxima de

1,5 A. Se considera suficiente limitar la corriente máxima entre un 75 a 85% de

esta corriente.

Ajuste de la corriente máxima: Para ajustar la corriente máxima debemos medir

entre el potenciómetro del A4988 y masa como vemos en la siguiente imagen.

Ilustración 3.2.4.2 - Medir corriente en los drivers de los motores



En la página 9 de las hojas de características del A4988 nos dice que:

𝐼𝑇𝑟𝑖𝑝𝑀𝐴𝑋 =𝑉𝑅𝑒𝑓

8 ∗ 𝑅𝑆

Ecuación 3.2.4.9 - Calculo corriente máxima A4988

Donde Rs tiene un valor de 0,05Ω siendo las resistencias conectadas a los pines Sense1 y 2 del A4988, como se puede ver en el siguiente esquema.

Ilustración 3.2.4.3 - Esquema driver A4988



En el caso de utilizar drivers DRV8825 el cálculo es similar (pág. 12 datasheet):

𝐼𝐶𝐻𝑂𝑃 =𝑉𝑅𝑒𝑓

5 ∗ 𝑅𝐼𝑆𝐸𝑁𝑆𝐸

Ecuación 3.2.4.10 - Calculo corriente máxima DRV8825

En este caso las resistencias tienen un valor de 0,01Ω como vemos en la ilustración 29.

Ilustración 3.2.4.4 - Esquema driver DRV8825



Por lo tanto obtenemos unos rangos de valores para corrientes entre el 75 y 85% de la máxima (1,5A):

MODELO ECUACION MIN (75%) MAX (85%)

A4988 𝑉𝑅𝑒𝑓 =𝐼𝑀𝐴𝑋2,5

0,45 V 0,7 V

DRV8825 𝑉𝑅𝑒𝑓 =𝐼𝑀𝐴𝑋1,25

0,9 V 1,4 V

Tabla 3.2.4.2 - Rangos de tensión drivers



3.2.5 Configuración del firmware

Teniendo instalado el software Arduino IDE en nuestro ordenador procedemos a

abrir el firmware Marlin cliqueando dentro de la carpeta del firmware en Marlin.ino,

como se puede ver en la siguiente imagen:

Ilustración 3.2.5.1 - Abrir Marlin para su edición.

Para poder cargar el firmware Marlin en el Arduino tendremos que hacer las

siguientes modificaciones en la pestaña “configuration.h”.



Ilustración 3.2.5.2 - Configuration.h

En el caso de usar un módulo de pantalla LCD + Encoder, por ejemplo, muchos

de los parámetros configurables podrán ser editados desde el menú de

configuración.



Ilustración 3.2.5.3 - Árbol de menú LDC Marlin

En la siguiente tabla de describe la configuración inicial del firmware, solo se

muestran las líneas que se necesitan modificar:

Fase Descripción Parámetros a modificar

1

Definimos el tipo de electrónica

de control a utilizar. En nuestro

caso el número 33 Ramps

1.4 extrusor-ventilador-cama.

2

Decidimos el número de

extrusores a utilizar y el tipo de

fuente de alimentación,

normalmente ATX.




3

Al igual que para la electrónica,

escogemos los sensores de

temperatura que utilizamos, en

nuestro caso dos termistores

ATC Semitec 104GT-2, el

número 5 de los posibles.

4

Modificamos las temperaturas

mínimas y máximas de

funcionamiento, si lo creemos

necesario (dependen de la

temperatura ambiente y del

extrusor).

5

Configuramos la lógica de los

finales de carrera. Los finales

de carrera pueden estar

conectados entre +5V(+),

GND(-) y señal(S).




6

Los motores PaP mantendrán

la corriente por sus bobinados

por defecto. En el caso del eje

Z lo habilitamos para ahorrar

energía.

7 Seleccionamos el sentido de

giro de los motores.

8 Referenciamos el origen.

9

Definimos el volumen máximo

de impresión después de poner

la impresora en posición inicial.

10

Configuramos el número de

ejes y la velocidad para ir a la

posición inicial en mm/min. Nota: HOMING_FEEDRATEX,Y,Z,E

11

En esta parte del código se

define el movimiento de la

impresora, los valores se

calcularon en el apartado

anterior.

Los valores de velocidad y

aceleración se obtuvieron de

forma práctica.




12

Los siguientes parámetros

serán modificados por el

programa de laminado según la

configuración deseada.

Por defecto definimos los

siguientes valores.

13

Eliminamos el carácter “ // ”

para dar soporte al LCD y a la

tarjeta SD.

14

Eliminamos, al igual que antes,

el comentario “ // “ para

configurar nuestro

LCD+Encoder.

15

Por ultimo en la pestaña

language.h modificamos la

siguiente línea para tener el

menú del LCD en castellano.

Tabla 3.2.5.1 - Configuración del firmware

Una vez modificado se procede a cargar el firmware en el Arduino.



Ilustración 3.2.5.4 - Configurar Placa, Procesador y Puerto (Arduino)

Se configura Placa como Mega 2560, Procesador como ATmega2560 y el Puerto por defecto para el Arduino.

A continuación presionamos en la flecha y grabamos el programa en el Arduino y ya podremos mover la impresora.

Ilustración 3.2.5.5 - Carga del firmware



3.2.6 Manual de uso

El manual de uso comienza en el laminado de un fichero “.stl” y llega hasta la

impresión del mismo.

Cualquier programa de diseño en 3D como el AutoCAD, el SolidEdge o

SolidWorks permite la creación de archivos con extensión “.stl”. Este formato

define la geometría de objetos 3D, excluyendo información como color, texturas o

propiedades físicas.

Los perfiles de impresión, tanto del Cura como del Slic3r, se adjuntan en el CD del

TFG. También se puede encontrar el perfil de configuración del Repetier Host.

Estos perfiles pueden ser modificados aunque se recomienda mantener una

copia.

o Esta es la estructura de carpetas del CD que se

entrega con el trabajo. En la carpeta Firm&Software se

pueden encontrar los archivos de configuración así como el

firmware cargado en la impresora.

La carpeta PiezasEUPrint contiene los archivos .stl de todas

las piezas impresas usadas en la impresora.

Para una mejor comprensión de todos los parámetros se recomienda visitar este

enlace: http://ultra-lab.net/blog/gu%C3%AD-de-slic3r-an%C3%A1lisis-de-todos-

los-par%C3%A1metros , el cual analiza cada uno de los parámetros de

configuración posibles a la hora de laminar un fichero.

También se recomienda visitar la página web del desarrollador del firmware

(http://www.marlinfirmware.org/index.php/Main_Page ) donde encontraremos

todos los comandos G-code implementados para la impresora.

http://ultra-lab.net/blog/gu%C3%AD-de-slic3r-an%C3%A1lisis-de-todos-los-par%C3%A1metros

http://ultra-lab.net/blog/gu%C3%AD-de-slic3r-an%C3%A1lisis-de-todos-los-par%C3%A1metros

http://www.marlinfirmware.org/index.php/Main_Page



Laminado del fichero: El laminado del modelo digital 3D se hace desde el Repetier

Host, pudiendo elegir 2 motores de laminado, el Slic3r y el Cura.

Ilustración 3.2.6.1 - Repetier Host, inicio

Una vez iniciado el programa tendrá este aspecto. Para situar una pieza en el

entorno de trabajo simplemente tendremos que arrastrar el archivo .stl al espacio

de trabajo o cliquear en el signo más y buscar el archivo.

Tras hacer esto veremos caer la pieza y podremos pasar a las opciones de

laminado. Las piezas se pueden multiplicar, variar de posición, reflejar, cortar, etc.

En la siguiente imagen vemos la pieza situada en el volumen de trabajo. Si ya

tenemos la impresora conectada al ordenador a través del cable usb podremos

pulsar el botón de conectar.



Ilustración 3.2.6.2 - Repetier Host, abrir .stl

Después de situar la pieza correctamente en el volumen de trabajo pasamos a la

pestaña de laminado o Slicer.

Ilustración 3.2.6.3 - Repetier Host, laminado

Como se ha comentado donde pone Slicer podemos escoger entre el CuraEngine

y el Slic3r como motores de laminado de manera independiente.



Pulsando en “configuration” podemos variar los parámetros de laminado o

importar los perfiles creados.

Ilustración 3.2.6.4 - Repetier Host, tiempos de impresión

Una vez laminado el fichero podremos pulsar el “play” de impresión o guardar el

g-code en una tarjeta SD para imprimir de forma autónoma a través del LCD.

En la pestaña de G-Code podemos ver el código que se enviara a la impresora

para imprimir la pieza. Este código se puede modificar antes de su envío o de su

guardado.



Ilustración 3.2.6.5 - Repetier Host, Gcode

Pulsando el icono del disquete y seleccionando la tarjeta SD tendremos el g-code

guardado donde seleccionemos.

Ilustración 3.2.6.6 - Repetier Host, control manual

En las ultimas pestañas tenemos las opciones de control manual y gestion de la

SD. Su interface es tan intuitiva que no muestra dificultad alguna el manejo.



Control a traves del LCD: Las siguientes imágenes muestran el menu de la

impresora para el control autonomo (sin PC o Mac).

Ilustración 3.2.6.7 - LCD, pantalla inicial

En la pantalla inicial podemos ver información sobre las temperaturas del

extrusor, de la cama caliente, la posición del extrusor, la velocidad general o el

porcentaje de espacio ocupado en la tarjeta SD.

Al pulsa el encoder accedemos al siguiente menú.

Ilustración 3.2.6.8 - LCD, menú

Pulsando en monitorizar volveremos a la pantalla anterior, en preparar podremos

mover la impresora o calentarla. Desde control se pueden modificar algunos de

los parámetros configurados desde el firmware (se recomienda no modificar los

parámetros de funcionamiento), como se comentó en el capítulo de configuración

del firmware.



Ilustración 3.2.6.9 - LCD, menú preparar

En el menú preparar tenemos las siguientes opciones, la más importante es

mover los ejes, que nos permitirá el control del movimiento, útil a la hora de

ajustar la base. Si accedemos a ella, primero escogeremos la magnitud del

movimiento y después el eje que se moverá. Girando el encoder al sentido de las

agujas del reloj se decrementará el valor, mientras que si se gira al sentido

contrario se incrementará el valor.

Ilustración 3.2.6.10 - LCD, magnitud del movimiento



Ilustración 3.2.6.11 - LCD, eje a mover

Para imprimir desde la tarjeta SD simplemente tendremos que introducirla de la

manera correcta. Una vez hecho esto, el LCD mostrara un mensaje de “Tarjeta

colocada” como se puede ver en la ilustración 64.

Ilustración 3.2.6.12 - LCD, introducir SD



Ilustración 3.2.6.13 - LCD, tarjeta colocada

De la misma forma, si la retiramos veremos el siguiente mensaje.

Ilustración 3.2.6.14 - LCD, tarjeta retirada

Ilustración 3.2.6.15 - LCD, acceso a los archivos de la SD

Por último, si se pulsa en “Menú de SD” se accederá a los archivos de la SD para

su impresión.



3.2.6.1 Solución de problemas

Problema Posibles causas Solución La impresora no se

enciende.

- La alimentación esta

desconectada.

- El fusible de protección

esta fundido.

- Los cables están

desconectados.

- La fuente de alimentación

no funciona.

- Conectar la

alimentación.

- Cambiar el fusible.

- Revisar cableado y

repararlo.

- Cambiar la fuente de

alimentación.

Después de extruir, el

extrusor ya no extruye.

- Temperatura de fusión

demasiado baja (superior

a 180ºC).

- Extrusor atascado.

- Aumentar la

temperatura sin

sobrepasar los 250ºC.

- Retirar extrusor y

comprobar atasco,

desatascar extrusor.

El extrusor no extruye. - Temperatura de fusión

demasiado baja.

- El motor PaP no se

mueve.

- Aumentar la

temperatura sin

sobrepasar los 250ºC.

- Comprobar cables y

tensión en el variador,

la temperatura mínima

de movimiento son

175ºC.



Problema Posibles causas Solución Los motores PaP no se

mueven.

- Finales de carrera

desconectados o mal

configurados.

- Fases mal conectadas.

- Tensión incorrecta en los

variadores.

- Conectar los finales de

carrera y revisar

configuración firmware.

- Revisar y reconectar

fases correctamente.

- Comprobar tensión y

ajustarla como se

indica en el anexo de

calibración.

No se adhieren las

piezas de PLA o ABS.

- La base no está regulada.

- Temperatura de la base

demasiado baja.

- Regular la base.

- Aumentar la

temperatura, rociar la

base con laca.

Las medidas de las

piezas no se

corresponden.

- La configuración de pasos

por milímetro es

incorrecta.

- Comprobar y corregir,

según anexo de ajuste.

Las capas están

desplazadas. No

mantienen la

verticalidad.

- Los motores PaP pierden

pasos por falta de

corriente.

- Los motores PAP pierden

pasos por poca tensión en

las correas.

- Revisar tensión en el

variador y recalibrar

punto de trabajo según

anexo de calibración.

- Comprobar correas

deje X e Y, tensar

correas de ambos ejes.

Tabla 3.2.6.1 - Solución de problemas



3.2.7 Piezas de calibración impresas

Ilustración 3.2.7.1 - Piezas de calibración

Ilustración 3.2.7.2 - Detalle plástico en contacto con la base



Ilustración 3.2.7.3 - Ejes 5x5x2,5

Como se puede ver en estas imágenes las medidas de las piezas son perfectas.

Después de imprimir varias piezas de calibración se determina que el error es

inferior a 100 µm para cada uno de los ejes y en cada una de las piezas.



Ilustración 3.2.7.4 - Ejes 10x10x5



Ilustración 3.2.7.5 - Muros y huecos



3.3 Hojas de características

A continuación se adjuntan las hojas de características utilizadas para llevar a cabo el presente trabajo, al igual que los planos que facilita el proveedor de los perfiles.

Se organizan en fundas de plástico con el siguiente orden:

1ªPlanos del proveedor de los perfiles.

2ªHojas de características del driver A4988.

3ªHojas de características del driver DVR8825.

4ªEsquema Arduino Mega 2560.

5ªEsquema, BOM y topográfico RAMPS 1.4.

6ªHola de características de los motores PaP.


PLANOS



15405 - FERROL


AUTOR: EL ALUMNO



JUNIO 2015 PLANOS 120

4 PLANOS

INDICE PLANOS

La codificación de los planos responde al siguiente esquema:

EJ: G-001

- Primeras letras: GGeneral, PIParte Impresa, PA Parte adquirida

- Números: Se incrementan a partir del 001.

Página Nº Plano Título del plano Ref. parte Escala Fecha 122 G-001 Conjunto general - 1:5 Junio - 2015

123 G-002 Conjunto general - 1:5 Junio - 2015

124 PI-003 Porta bobina IM-015 1:1 Junio - 2015

125 PI-004 Soporte enchufe IM-010 1:1 Junio - 2015

126 PI-005 Separador motor IM-005 1:1 Junio - 2015

127 PI-006 Soporte Arduino IM-008 1:2 Junio - 2015

128 PI-007 Acople eje X IM-016 2:1 Junio - 2015

129 PI-008 Separador ruedas IM-009 1:1 Junio - 2015

130 PI-009 Cierre husillo IM-013 1:1 Junio - 2015

131 PI-010 Soporte extrusor IM-001 1:1 Junio - 2015

132 PI-011 Unión extrusor IM-017 1:1 Junio - 2015

133 PI-012 Esquina M10 IM-004 1:1 Junio - 2015

134 PI-013 Soporte LCD IM-011 1:2 Junio - 2015

135 PI-014 Cierre polea IM-012 1:1 Junio - 2015

136 PI-015 Anclaje delantero IM-007 1:1 Junio - 2015

137 PI-016 Anclaje trasero IM-006 1:1 Junio - 2015

138 PI-017 Cierre correa X IM-019 2:1 Junio - 2015

139 PI-018 Cierre correa Y IM-018 2:1 Junio - 2015

140 PI-019 Guía filamento IM-014 1:1 Junio - 2015

141 PI-020 Separador eje Z IM-020 1:1 Junio - 2015


JUNIO 2015 PLANOS 121

Númerode

elemento

Ref. parte Nombre archivo (sinextensión)

Autor Cantidad

1 ES-013 Perfil20x20 David Armada Pita 16

2 ES-014 Perfil 60x20 David Armada Pita 1

3* ES-009 RodPlate David Armada Pita 2

4 ES-010 gantryplate David Armada Pita 2

5 ES-005 vwheelKit David Armada Pita 8

6 ES-007 union David Armada Pita 28

7 ES-023 alucamacaliente David Armada Pita 1

8 IM-004 cierre2M10 David Armada Pita 4

9 IM-005 separadormotor David Armada Pita 1

10 IM-020 separadorZ David Armada Pita 2

11* IM-007 anclajedelanteroX David Armada Pita 2

12* IM-006 anclajetraseroX David Armada Pita 1

13* IM-002 unionXY David Armada Pita 1

14* IM-003 unionXYdelantera David Armada Pita 1

15 IM-001 soporteextrusor David Armada Pita 1

16 IM-012 cierrepolea David Armada Pita 1

17* IM-019 bloqueocorrea David Armada Pita 1

18 IM-018 bloqueocorreaY David Armada Pita 2

19* IM-017 extrusorunion David Armada Pita 1

20 IM-010 soporteenchufe David Armada Pita 1

21 IM-014 soporteguiafilamento David Armada Pita 1

22* IM-015 portatbobinas David Armada Pita 1

23* IM-013 finalhusillo David Armada Pita 2

24* IM-011 soporteLCD David Armada Pita 1

25 IM-008 soportearduino David Armada Pita 1

26* IM-016 AcopleMotorEjeX David Armada Pita 1

27* ES-018 bbet10 TraceParts S.A. 4

28 ES-019 bbet8 TraceParts S.A. 4

29 ES-015 bearing_688zz_0 TraceParts S.A. 4

30 ES-016 bearing_625zz_0 TraceParts S.A. 3

31 EL-001 Nema17 David Armada Pita 4

Númerode

elemento

Ref. parte Nombre archivo (sinextensión)

Autor Cantidad

32 ES-020 varillaM10 - EJEX David Armada Pita 2

33* ES-006 Husillo David Armada Pita 2

34* ES-021 varillaM8 - EJEY David Armada Pita 2

35 ES-020 ayuda (ejeX) David Armada Pita 2

36 EL-005 FA12V30A TraceParts S.A. 1

37* ES-023 fondo David Armada Pita 1

38 ES-023 ventana_trasera David Armada Pita 1

39 ES-027/8 Allen8mm David Armada Pita 98

40 ES-001 AcopleEjeZ David Armada Pita 2

Página Nº Plano Título del plano Ref. parte Escala Fecha

142 PI-021 Unión XY polea IM-003 1:1 Junio - 2015

143 PI-022 Unión XY motor IM-002 1:1 Junio - 2015

144 PA-023 Base aluminio ES-023 1:5 Junio - 2015

145 PA-024 Fondo aluminio ES-023 1:5 Junio - 2015

A continuación se muestran la relación de partes de los conjuntos generales:

* :Partes del conjunto general 1

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

TFG Nº:

TÍTULO DEL TFG:

TÍTULO DEL PLANO:

AUTOR: FIRMA:

FECHA:

ESCALA:

PLANO Nº:


GRADO EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA INDUSTRIAL Y AUTOMÁTICA770G01A64

DESARROLLO DE IMPRESORA 3D OPEN-SOURCE. PROPUESTA E IMPLEMETACIÓN DE NUEVAS DIMENSIONES Y MEJORAS ESTRUCTURALES.

Conjunto general 1

DAVID ARMADA PITA

JUNIO-2015

1:5

G-001

26

111

2

12

127

4

17

1

19

1

23

2

37

1

33

2

22

1

3

2

24

1

13

1

14

1

34

2

1

1

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

TFG Nº:

TÍTULO DEL TFG:

TÍTULO DEL PLANO:

AUTOR: FIRMA:

FECHA:

ESCALA:

PLANO Nº:




Conjunto general 2

DAVID ARMADA PITA

JUNIO-2015

1:5

G-002

36

1

40

2

39

8

7

1

35

228

4

30

329

4

8

4

16

1

2

2

6

1

31

4

9

1

10

2

25

1

20

1

15

1

21

1

32

2

38

1

6

28

4

2

5

8

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

TFG Nº:

TÍTULO DEL TFG:

TÍTULO DEL PLANO:

AUTOR: FIRMA:

FECHA:

ESCALA:

PLANO Nº:




Porta bobina

DAVID ARMADA PITA

JUNIO-2015

1:1

PI-003

30

30

1 : 2

130

O28

O 22

O 10

O 5

A

ACORTE A-A

10

7,94

15

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

TFG Nº:

TÍTULO DEL TFG:

TÍTULO DEL PLANO:

AUTOR: FIRMA:

FECHA:

ESCALA:

PLANO Nº:




Soporte enchufe

DAVID ARMADA PITA

JUNIO-2015

1:1

PI-004

55 95

68O 5

50

16

R5

20

2

11,531,5

27,531

,5

157°

123°

Escala 1:2

27,5

38,22

12,5

8

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

TFG Nº:

TÍTULO DEL TFG:

TÍTULO DEL PLANO:

AUTOR: FIRMA:

FECHA:

ESCALA:

PLANO Nº:




Separador motor

DAVID ARMADA PITA

JUNIO-2015

1:1

PI-005

O 7

O 30 42

29O

20

5,5

5,5

A A

CORTE A-A

42

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

TFG Nº:

TÍTULO DEL TFG:

TÍTULO DEL PLANO:

AUTOR: FIRMA:

FECHA:

ESCALA:

PLANO Nº:




Soporte Arduino

DAVID ARMADA PITA

JUNIO-2015

1:2

PI-006

O 4

100

108

150

R 5

170

A

DETALLE A

1,5

4

53

170

120

3

5

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

TFG Nº:

TÍTULO DEL TFG:

TÍTULO DEL PLANO:

AUTOR: FIRMA:

FECHA:

ESCALA:

PLANO Nº:




Acople eje X

DAVID ARMADA PITA

JUNIO-2015

2:1

PI-007

B B

CORTE B-B

A

ACORTE A-A5 20

25

2

5

4,0210

O3

5,58

4,71

8,6

4,3

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

TFG Nº:

TÍTULO DEL TFG:

TÍTULO DEL PLANO:

AUTOR: FIRMA:

FECHA:

ESCALA:

PLANO Nº:




Separador ruedas

DAVID ARMADA PITA

JUNIO-2015

1:1

PI-008

O7,2

O5

12

86

20

12,63

10

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

TFG Nº:

TÍTULO DEL TFG:

TÍTULO DEL PLANO:

AUTOR: FIRMA:

FECHA:

ESCALA:

PLANO Nº:




Cierre husillo

DAVID ARMADA PITA

JUNIO-2015

1:1

PI-009

50

O 17

O 23

123 7,05

5

7

R 1

5

7

O6

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

TFG Nº:

TÍTULO DEL TFG:

TÍTULO DEL PLANO:

AUTOR: FIRMA:

FECHA:

ESCALA:

PLANO Nº:




Soporte extrusor

DAVID ARMADA PITA

JUNIO-2015

1:1

PI-010

O 4

3

19

R 5

O50

O 12

27,520

85

13,5

20

O16

O10

7

15,94

1

100

15

45

45

20

27,5

Escala 1:2

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

TFG Nº:

TÍTULO DEL TFG:

TÍTULO DEL PLANO:

AUTOR: FIRMA:

FECHA:

ESCALA:

PLANO Nº:




Unión extrusor

DAVID ARMADA PITA

JUNIO-2015

1:1

PI-011

R7,5R2

O 6

O 14

O 17

5 41

55

55 41

12

O 5

O 3

O10

28,09

32

R 5

32

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

TFG Nº:

TÍTULO DEL TFG:

TÍTULO DEL PLANO:

AUTOR: FIRMA:

FECHA:

ESCALA:

PLANO Nº:




Esquina M10

DAVID ARMADA PITA

JUNIO-2015

1:1

PI-012

4545°

45

O 10,520

35

37,5

O10

M5

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

TFG Nº:

TÍTULO DEL TFG:

TÍTULO DEL PLANO:

AUTOR: FIRMA:

FECHA:

ESCALA:

PLANO Nº:




Soporte LCD

DAVID ARMADA PITA

JUNIO-2015

1:2

PI-013

20

70

20

10

181

145 9

O 10 O 6

157

6

45°

5

9

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

TFG Nº:

TÍTULO DEL TFG:

TÍTULO DEL PLANO:

AUTOR: FIRMA:

FECHA:

ESCALA:

PLANO Nº:




Cierre polea

DAVID ARMADA PITA

JUNIO-2015

1:1

PI-014

42

O 4

O 9

42

15

11 268,

47,

6

6 1

A

ACORTE A-A

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

TFG Nº:

TÍTULO DEL TFG:

TÍTULO DEL PLANO:

AUTOR: FIRMA:

FECHA:

ESCALA:

PLANO Nº:




Anclaje delantero

DAVID ARMADA PITA

JUNIO-2015

1:1

PI-015

44

20

8

R5

M5

44

30

A

VISTA A

24

O 16

21,07

5

5

12,39

13,93

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

TFG Nº:

TÍTULO DEL TFG:

TÍTULO DEL PLANO:

AUTOR: FIRMA:

FECHA:

ESCALA:

PLANO Nº:




Anclaje trasero

DAVID ARMADA PITA

JUNIO-2015

1:1

PI-016

34,78

35

54,78

3

O16

O3

5

10

R3

20

25

O 33

10

13,93

12,39

4,46

2,98

23,9

20

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

TFG Nº:

TÍTULO DEL TFG:

TÍTULO DEL PLANO:

AUTOR: FIRMA:

FECHA:

ESCALA:

PLANO Nº:




Cierre correa X

DAVID ARMADA PITA

JUNIO-2015

2:1

PI-017

2015

6

O 4

3,08

3,33

3,57

3,73

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

TFG Nº:

TÍTULO DEL TFG:

TÍTULO DEL PLANO:

AUTOR: FIRMA:

FECHA:

ESCALA:

PLANO Nº:




Cierre corea Y

DAVID ARMADA PITA

JUNIO-2015

2:1

PI-018

R1

10

515,37

52,57

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

TFG Nº:

TÍTULO DEL TFG:

TÍTULO DEL PLANO:

AUTOR: FIRMA:

FECHA:

ESCALA:

PLANO Nº:




Guía filamento

DAVID ARMADA PITA

JUNIO-2015

1:1

PI-019

16

346

40

O 8,5

10

20

O6

6

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

TFG Nº:

TÍTULO DEL TFG:

TÍTULO DEL PLANO:

AUTOR: FIRMA:

FECHA:

ESCALA:

PLANO Nº:




Separador eje Z

DAVID ARMADA PITA

JUNIO-2015

1:1

PI-020

O4

R 16

43,84

52,95

31,5

39

R3,65

R 1

4,84

4,49

R 7,25

R 3,6

R10,68

134°

135°

11,15

C

1

C

D

E

2

D

E

6

7

E

B

5

31

B

D

B

2

FF

5

B

3

C

4

4

D

5

5

FF

4 A3

C

F

A3

B

7

1

A

BB

3

A

C

B

A

1 2

C

A

7

A

C

3 6

A

E

C

D

E

2 8

E

B

D

E

6

B B

D

E

F

B

7

D

F

B

F

B

8

B

A

4

6

A

B

TFG Nº:

TÍTULO DEL TFG:

TÍTULO DEL PLANO:

AUTOR: FIRMA:

FECHA:

ESCALA:

PLANO Nº:




Unión XY polea

DAVID ARMADA PITA

JUNIO-2015

1:1

PI-021

25

42

425

42

R5

O19

O3

O9

5 5

50

10050,08

O15

1,52 10,1

24,52

4

10

3030

15,37

58,5

19,97

2514

8,5

C

1

C

D

E

2

D

E

6

7

E

B

5

31

B

D

B

2

FF

5

B

3

C

4

4

D

5

5

FF

4 A3

C

F

A3

B

7

1

A

BB

3

A

C

B

A

1 2

C

A

7

A

C

3 6

A

E

C

D

E

2 8

E

B

D

E

6

B B

D

E

F

B

7

D

F

B

F

B

8

B

A

4

6

A

B

TFG Nº:

TÍTULO DEL TFG:

TÍTULO DEL PLANO:

AUTOR: FIRMA:

FECHA:

ESCALA:

PLANO Nº:




Unión XY motor

DAVID ARMADA PITA

JUNIO-2015

1:1

PI-022

R5

8,5

100

42

61,97

O 8

19,97

R7,5

R5

O 23

4

1,52

30 148,5

O3

50,08

15,37

25

42

O3

5

1,52

24,52

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

TFG Nº:

TÍTULO DEL TFG:

TÍTULO DEL PLANO:

AUTOR: FIRMA:

FECHA:

ESCALA:

PLANO Nº:




Base aluminio

DAVID ARMADA PITA

JUNIO-2015

1:5

PA-023

465

400

O 510

10

R 3

3

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

BB

A

C

D

E

F

1 2 3 4

TFG Nº:

TÍTULO DEL TFG:

TÍTULO DEL PLANO:

AUTOR: FIRMA:

FECHA:

ESCALA:

PLANO Nº:




FONDO ALUMINIO

DAVID ARMADA PITA

JUNIO-2015

1:5

PA-024

500

500

3

45

56,23

53,83

26

77

24,47

24,43

24,2

30,88

O 4

O3

26,11

36,57

31

31 O22 245

100

150200


PLIEGO DE CONDICIONES



15405 - FERROL


AUTOR: EL ALUMNO



JUNIO 2015 PLIEGO DE CONDICIONES 147

INDICE PLIEGO DE CONDICIONES

Páginas

5 PLIEGO DE CONDICIONES .................................................................. 148

5.1 Condiciones operativas del sistema ................................................... 148

5.2 Condiciones del hardware .................................................................. 148

5.3 Condiciones del software ................................................................... 148

5.4 Condiciones de la garantía ................................................................. 149

5.5 Seguridad durante el montaje y el uso. .............................................. 149

5.6 Mantenimiento y consejos de uso ...................................................... 150



5 PLIEGO DE CONDICIONES

Se exponen a continuación las condiciones técnicas para que el objeto del TFG

pueda materializarse en las condiciones especificadas, evitando posibles

interpretaciones diferentes de las deseadas. No se considera necesario un pliego

de condiciones administrativas en lo referente a la compra y manejo de

materiales, en su defecto se ha utilizado las condiciones de compras de la

Universidade de A Coruña ( http://www.udc.es/normativa/xestion_economica ).

5.1 Condiciones operativas del sistema

Para el correcto funcionamiento del sistema se tendrá en cuenta que la instalación

del mismo deberá realizarse siguiendo las indicaciones que se especifican en el

anexo de montaje y en el manual de uso.

5.2 Condiciones del hardware

La placa de desarrollo de hardware libre utilizada para el proyecto es un Arduino

Mega 2560 con la última versión del firmware Marlin.

Las especificaciones de hardware necesarias para el PC vienen determinadas por

el software utilizado: Arduino y Repetier Host.

5.3 Condiciones del software

El software utilizado para el presente proyecto es el siguiente:

Repetier Host v1.0.6: utilizado para la comunicación y el control de la impresora.

Versiones disponibles para Windows, Linux y Mac.

http://www.udc.es/normativa/xestion_economica



Arduino v1.0.6: utilizado para modificar y cargar el firmware en la placa de

desarrollo. Versiones disponibles para Windows, Linux y Mac.

5.4 Condiciones de la garantía

Se garantiza el material suministrado por un tiempo de dos años, siempre que el

defecto se haya producido por condiciones ajenas al común desgaste temporal y

de uso. Del mismo modo, se excluirá de la garantía todo elemento constitutivo del

montaje que haya sido expuesto a condiciones de operación diferentes a las

estipuladas en el conjunto de documentos básicos de este proyecto y en los

manuales de uso de los fabricantes en el caso de haberlos.

El usuario se compromete a realizar un uso del sistema para los fines que fue

concebido, y tendrá el deber de informar de cualquier cambio que se realice en él,

siempre que comprometa la seguridad o interrumpa el funcionamiento normal del

sistema de forma potencialmente peligrosa

5.5 Seguridad durante el montaje y el uso.

Se verificara que todos los montajes realizados antes de la puesta en

funcionamiento son los correctos, se comprobara que los componentes utilizados

cumplan las condiciones fijadas en este trabajo, que las placas de control

utilizadas se encuentran limpias de polvo y no se aprecia deterioro en las pistas ni

en sus componentes.

Durante la fabricación se recomienda a la hora de soldar tomar las medidas

necesarias para evitar quemaduras. Además realizar las soldaduras en un

ambiente de trabajo adecuado para ello.



Es muy importante no manipular la impresora cuando esté trabajando en una

pieza. Las temperaturas del extrusor y de la cama caliente pueden superar los

100ºC, se prohíbe tocar cualquiera de los dos componentes durante la impresión.

Una vez terminada la impresión se recomienda esperar entre 15-20 minutos,

dependiendo de la temperatura ambiente del lugar. Después se podrá retirar la

pieza con seguridad y evitar quemaduras.

5.6 Mantenimiento y consejos de uso

La impresora 3D como toda máquina necesita un mantenimiento.

Es importante ir engrasando las varillas. La frecuencia de ello depende del

ambiente en el que se situé la impresora y del uso, de todos modos y por

seguridad se recomienda limpieza y engrasado mensual.

Antes de cada impresión debemos estar seguros de que la precisión del extrusor

es de 0,1, esto es, asegurarse que la nivelación y calibración de los componentes

esta correcta. Debemos asegurarnos que el espejo esta con una capa de laca

para que el ABS se adhiera ya que la primera capa es la más crítica de toda la

impresión.

Antes de cada impresión es aconsejable extruir manualmente entre 10 y 100mm

para asegurarse de tener el extrusor libre de obstrucciones. Se aconseja situar el

extrusor a unos 50mm del eje Z ya que al calentarlo cae filamento y si está en la

posición de inicio este filamento se acumula en la punta del extrusor

obstruyéndolo.

Se aconseja esperar a que la cama caliente se enfríe por debajo de los 30 ºC

antes de retirar cualquier pieza, ya que si lo intentamos a más temperatura puede

romper la pieza.



No se aconseja imprimir a velocidades superiores de 80mm/s, ya que se pueden

obtener malos acabados y resultados no satisfactorios.

Para impresiones largas tenemos que asegurarnos que el Arduino y la Ramps

están refrigerados.


ESTADO DE MEDICIONES



15405 - FERROL


AUTOR: EL ALUMNO



JUNIO 2015 ESTADO DE MEDICIONES 153

INDICE ESTADO DE MEDICIONES

Páginas

6 ESTADO DE MEDICIONES ................................................................... 154

6.1 Materiales ........................................................................................... 154


6.1.2 Electrónica ....................................................................................... 160

6.1.3 Fungibles ......................................................................................... 163

6.1.4 Piezas impresas .............................................................................. 164

6.2 Mano de obra ..................................................................................... 169



6 ESTADO DE MEDICIONES

A continuación se describen los materiales utilizados y mano de obra necesaria

para llevar a cabo el proyecto.

6.1 Materiales 6.1.1 Estructura y mecánica

Estructura/Mecánica

Ref. Nombre Imagen Descripción Unidades

ES-001 Acople Eje Z

Acople aluminio 5-8mm 2

ES-002 Poleas Gt2

Clase GT2 20 dientes 3

ES-003 Correas Gt2

Clase GT2 1M 3

ES-004 Tee Nuts (25U)

Anclaje estructura 4





ES-005 Dual V Wheel Kit - Delrin

Pack Ruedas 8

ES-006 8mm Metric Lead Screw

Husillo trapezoidal Tr8x2.0 1 (m)

ES-007 Cast - 90º Corner Unión esquinas estructura 28

ES-008 Inside Hidden Corner

Unión esquinas estructura con varilla

lisa 4

ES-009 Threaded Rod Plate

Sujeción motor 2

ES-010 V-Slot Gantry Plate

Plato unión eje Z y Base 2





ES-011 Lock Collar

Bloqueo husillo 2

ES-012 Slot Cover

Cubierta para cables 500mm 2

ES-013 V-Slot 20x20mm

Perfil aluminio guías negro 500mm 16

ES-014 V-Slot 20x60mm

Perfil Triple 1M 1

ES-015 688Z Ball Bearing - 8x16x5

Rodamiento 8x16x5 Eje Z Husillo 4


Rodamiento 5x16x5 Correa eje X 3






Rodamiento 8x16x8 Extrusor y correa eje Y 2

ES-018 Rodamientos M10

Rodamientos LM10UU 4

ES-019 Rodamientos M8

Rodamientos LM8UU 4

ES-020 Varilla Lisa M10 1M

Varilla Lisa M10 1M 3

ES-021 Varilla Lisa M8 1M

Varilla Lisa M8 1M 1

ES-022 8mm Acme Nut Block

Elemento Anclaje Base Eje Z 2





ES-023 Aluminio 500x500x3mm

Fondo, base y parte trasera impresora 3

ES-024 Hobbed Pulley B

Polea dentada extrusión directa 1

ES-025 PLA 1Kg (1 Bobina)

Plástico para piezas impresas PP80% 0,8

ES-026 Guía filamento

Guía PTFE 1M 1

TORNILLERÍA

ES-027

Low Profile Screws M5

8mm/25 Unidades 3

ES-028 10mm/25 Unidades 1





ES-029

Tornillos cabeza hexagonal o Allen

métrica

M5x20mm 2

ES-030 M5x40mm 8

ES-031 M8x30mm 1

ES-032 M3x6mm 4

ES-033 M3x10mm 12

ES-034 M3x20mm 6

ES-035 M3x25mm 4

ES-036 M3x35mm 4

ES-037 M3x45mm 6

ES-038 M4x25mm 4



6.1.2 Electrónica

Electrónica


EL-001 Motor Nema 17

SHD0404-22, cables incluidos 5

EL-002 Extrusor E3D 1.75mm

Extrusor metal bowden 1

EL-003 Pack Base Caliente

Pack completo base caliente.

Incluye: - Base caliente MK2 - Espejo 20x20cm - Termistor NTC 100K - 4 Tornillos M3x20mm - 4

Muelles para base caliente - 2 Pinzas

sujeción espejo.

1

EL-004 Pack Electrónica

Incluye: - Ramps 1.4

- Arduino Mega 2560 R3 - 4x Stepper drivers A4988

- 4x Disipadores - Cable USB impresora

1

EL-005 Fuente Alimentación

Fuente alimentación 12V 30A, 360W. 1



Electrónica


EL-006 Display Corriente

Display corriente y resistencia shunt 1

EL-007 LCD Ramps 1.4

Controlador Pantalla LCD para Ramps 1.4

Incluye: LCD controlador SD + Adaptador para

Ramps 1.4 + 2x Cables de 30cm.

1

EL-008 Finales de carrera

Finales de carrera 4

EL-009 Ventilador 60x60

Ventilador electrónica 1

EL-010 Ventilador 40x40

Ventilador extrusor y capa 2



Electrónica


EL-011 Cable paralelo 1mm²

Cable paralelo rojo/negro (m) 2

EL-012 Cable unifilar 028mm²

Cable unifilar rojo (m) 6

EL-013 Cable unifilar 028mm²

Cable unifilar negro (m) 6

EL-014 Interruptor

Interruptor general 1

EL-015 Conector alimentación

Conector hembra alimentación general 1



6.1.3 Fungibles

Fungibles


FU-001 PLA 1Kg (1 Bobina)

Filamento azul para pruebas de impresión 1

FU-002 ABS 1Kg (1 Bobina)

Filamento azul para pruebas de impresión 1

FU-003 ABS 1Kg (1 Bobina)

Filamento rojo para pruebas de impresión 1

FU-004 PLA 1Kg (1 Bobina)

Plástico para piezas impresas PP80% 0,2



6.1.4 Piezas impresas

Piezas impresas


IM-001 Soporte Extrusor

Carro del eje Y, donde se sitúa el extrusor 1

IM-002 Unión XY

Unión trasera (motor) eje X y Y 1

IM-003 Unión XY delantera

Unión delantera del eje X e Y 1

IM-004 cierre2M10

Esquinas para unir las varillas de métrica 10 4



Piezas impresas


IM-005 Separador Motor

Separador para el motor del eje X 1

IM-006 Anclaje trasero X

Soporte para el rodamiento trasero del

eje X 1

IM-007 Anclaje delantero X

Soporte para los rodamientos del eje X 2

IM-008 Soporte Arduino

Soporte para anclar la electrónica a la parte

trasera. 1

IM-009 VSLOT Spacer Block

Separador para las ruedas del eje Z 4



Piezas impresas


IM-010 Soporte enchufe

Soporte para el enchufe y el interruptor 1

IM-011 Soporte LCD

Soporte para anclar el LCD a la estructura 1

IM-012 Cierre polea

Cierre para el rodamiento del eje Y 1

IM-013 Final husillo

Bloqueo aluminio inferior y final de husillo 2

IM-014 Soporte guía filamento

Soporte para el racor de la guía del filamento 1



Piezas impresas


IM-015 Porta bobina

Soporte para anclar la bobina a la estructura 1

IM-016 Acople motor eje X

Acople para motor del eje X 1

IM-017 Extrusor unión

Unión extrusor simple a carro eje Y 1

IM-018 Bloqueo correa Y

Bloqueo o cierre correa eje Y 2

IM-019 Bloqueo correa

Bloqueo o cierre correa eje X 1



Piezas impresas


IM-020 Separador Z

Separador motores eje Z 2

IM-021 E3D Fan

Soporte ventilador de capa y extrusor, compatible E3D

1

IM-022 Soporte ventilador electrónica

Soporte para ventilador 60x60, compatible con

RAMPS 2

IM-023 Smart Controller

Caratula LCD 1

IM-024 Compact direct drive

Soporte motor extrusor de tipo bowden. 1



6.2 Mano de obra

Nombre Descripción Unidades

Diseño Horas empleadas en el diseño digital, incluye impresión de partes 320

Mecanizado Horas empleadas en el mecanizado 6 Ensamblado Horas empleadas en el montaje real 14 Pruebas y ajustes Horas dedicadas a la puesta en marcha 20


PRESUPUESTO



15405 - FERROL


AUTOR: EL ALUMNO



JUNIO 2015 PRESUPUESTO 171

INDICE PRESUPUESTO

Páginas

7 PRESUPUESTO .................................................................................... 172

7.1 Materiales ........................................................................................... 172


7.1.2 Electrónica ....................................................................................... 174

7.1.3 Fungibles ......................................................................................... 175

7.1.4 Total Material ................................................................................... 175

7.2 Mano de obra ..................................................................................... 176

7.3 Total ................................................................................................... 177



7 PRESUPUESTO

7.1 Materiales 7.1.1 Estructura y mecánica


Ref. Nombre Descripción Unidades Precio/U sin IVA

Precio Total sin IVA

ES-001 Acople Eje Z Acople aluminio 5-8mm 2 3,08 € 6,16 €

ES-002 Poleas Gt2 Clase GT2 20 dientes 3 2,77 € 8,30 €

ES-003 Correa Gt2 Clase GT2 1M 3 2,37 € 7,11 €

ES-004 Tee Nuts (25U) Anclaje estructura 4 3,13 € 12,51 €

ES-005

Dual V Wheel Kit - Delrin Pack Rueda 8 2,43 € 19,47 €

ES-006

8mm Metric Lead Screw

Husillo trapezoidal Tr8x2.0 (M) 1 16,58 € 16,58 €

ES-007

Cast - 90º Corner Unión perfiles estructura 28 0,95 € 26,55 €

ES-008

Inside Hidden Corner

Unión interior perfiles estructura 4 1,44 € 5,76 €

ES-009

Threaded Rod Plate Sujeción motor 2 4,38 € 8,77 €

ES-010

V-Slot Gantry Plate Plato unión eje Z y Base 2 7,58 € 15,15 €

ES-011 Lock Collar Bloqueo husillo 2 0,70 € 1,39 €

ES-012 Slot Cover Cubierta para cables 500mm 2 1,90 € 3,79 €

ES-013

V-Slot 20x20mm Perfil aluminio guías negro 16 3,84 € 61,43 €

ES-014

V-Slot 20x60mm Perfil Triple 1M 1 10,83 € 10,83 €

ES-015

688ZZ Rodamiento

Rodamiento 8x16x5 Eje Z Husillo 4 0,63 € 2,53 €

ES-016

625ZZ Rodamiento

Rodamiento 5x16x5 Correa eje X 3 1,58 € 4,74 €



ES-017

608ZZ Rodamiento

Rodamiento 8x16x8 Extrusor y correa eje Y 2 1,58 € 3,16 €

ES-018

Rodamientos Linear M10 Rodamientos LM10UU 4 1,19 € 4,74 €

ES-019

Rodamientos Linear M8 Rodamientos LM8UU 4 0,87 € 3,48 €

ES-020

Varilla Lisa M10 1M Varilla Lisa M10 1M 3 3,95 € 11,85 €

ES-021

Varilla Lisa M8 1M Varilla Lisa M8 1M 1 3,16 € 3,16 €

ES-022

8mm Acme Nut Block Elemento Anclaje Base Eje Z 2 4,38 € 8,77 €

ES-023

Aluminio 500x500x3mm

Fondo, base y parte trasera impresora 3 7,90 € 23,70 €

ES-024

Hobbed Pulley B

Polea dentada extrusión directa 1 7,74 € 7,74 €

ES-025

PLA 1Kg (1 Bobina)

Plástico para piezas impresas PP80% 0,8 15,76 € 12,61 €

ES-026 Guía filamento Guía PTFE 1M 1 2,37 € 2,37 €

TORNILLERÍA ES-027

Low Profile Screws M5 6mm/25U 3 2,53 € 7,58

ES-028

Low Profile Screws M5 10mm/25U 1 2,84 € 2,84

ES-029 M5x20mm Tornillos cierre correa Y 2 0,16 € 0,32

ES-030 M5x40mm Tornillos para las ruedas 8 0,18 € 1,45

ES-031 M8x30mm Tornillos correa eje Y y

motor extrusor 1 0,15 € 0,15

ES-032 M3x6mm Tornillos fuente de

alimentación 4 0,02 € 0,09

ES-033 M3x10mm Tornillos soporte Arduino,

eje X y motor Y 12 0,03 € 0,38

ES-034 M3x20mm Tornillos cierre polea eje Y y

resistencia shunt 6 0,04 € 0,24

ES-035 M3x25mm Tornillos cierre correa X 4 0,05 € 0,19

ES-036 M3x35mm Tornillos motor eje X 4 0,06 € 0,25

ES-037 M3x45mm Tornillos separador motor Z 6 0,08 € 0,47

ES-038 M4x25mm Tornillos adaptador extrusor 4 0,10 € 0,41

Total Estructura/Mecánica 307,03 €



7.1.2 Electrónica

Electrónica



EL-001

Motor Nema 17

Mod. SHD0404-22, cables incluidos 5 9,48 € 47,40 €

EL-002

Extrusor E3D 1.75mm Extrusor metal bowden 1 54,51 € 54,51 €

EL-003

Pack Base Caliente Cama, cristal 1 17,38 € 17,38 €

EL-004

Pack Electrónica

Arduino Mega, Ramps 1.4, Variadores A4988 1 67,94 € 67,94 €

EL-005

Fuente Alimentación FA 12V 30A 1 19,67 € 19,67 €

EL-006

Display Corriente

Display corriente y resistencia shunt 1 3,95 € 3,95 €

EL-007 LCD Ramps 1.4 Pantalla Lcd 1 19,74 € 19,74 €

EL-008

Finales de carrera Finales de carrera 4 0,63 € 2,53 €

EL-009

Ventilador 60x60 Ventilador electrónica 1 2,77 € 2,77 €

EL-010

Ventilador 40x40 Ventilador extrusor y capa 2 1,98 € 3,95 €

EL-011

Cable paralelo 1mm²

Cable paralelo rojo/negro (m) 2 0,40 € 0,81 €

EL-012

Cable unifilar 028mm² Cable unifilar rojo (m) 6 0,09 € 0,57 €

EL-013

Cable unifilar 028mm² Cable unifilar negro (m) 6 0,09 € 0,57 €

EL-014 Interruptor Interruptor general 1 1,11 € 1,11 €

EL-015

Conector alimentación

Conector hembra alimentación general 1 0,79 € 0,79 €

Total Electrónica 243,68 €



7.1.3 Fungibles

Fungibles



FU-001

PLA 1Kg (1 Bobina)

Filamento azul para pruebas de impresión 1 15,76 € 15,76 €

FU-002

ABS 1Kg (1 Bobina)

Filamento azul para pruebas de impresión 1 15,76 € 15,76 €

FU-003

ABS 1Kg (1 Bobina)

Filamento rojo pruebas de impresión 1 15,76 € 15,76 €

FU-004

PLA 1Kg (1 Bobina)

Filamento rojo pruebas de impresión PP20% 0,2 15,76 € 3,15 €

Total Fungibles 50,43 €

7.1.4 Total Material

Total Estructura/Mecánica 306,08 € Total Electrónica 243,68 € Total Fungibles 50,43 €

TOTAL MATERIAL sin IVA 601,14 €



7.2 Mano de obra

Diseño



Diseño

Horas empleadas en el diseño digital, incluye impresión de partes

320 30,00 € 9.600,00 €

Total Diseño 9.600,00 €

Mecanizado y Ensamblado



Mecanizado Horas empleadas en el mecanizado 6 15,00 € 90,00 €

Ensamblado Horas empleadas en el montaje real 14 15,00 € 210,00 €

Total Mecanizado y Ensamblado 300,00 €

Pruebas y Ajustes



Pruebas y ajustes

Horas dedicadas a la puesta en marcha 20 15,00 € 300,00 €

Total Pruebas y Ajustes 300,00 €

TOTAL MANO DE OBRA sin IVA 10.200,00 €



7.3 Total

TOTAL MATERIAL sin IVA 601,14 €

TOTAL MANO DE OBRA sin IVA 10.200,00 €

TOTAL MATERIALES Y MANO DE OBRA sin IVA 10.801,14 €

GASTOS GENERALES (13%) 12.205,28 €

BENEFICIO INDUSTRIAL (6%) 12.937,60 €

TOTAL con IVA (21%) 15.654,50 €

3x2M

+5V

GND

+5V

GND

8x1F-H8.5

GND

+5V

GND

47u 47u

GND GND

GN

D

GND

GREEN

GN

D

+5V

M7

GND

NCP1117ST50T3G

100n

GND100n

100n

8x1F-H8.5

8x1F-H8.5

+3V3

+5V

+5V

ATMEGA2560-16AU

100n100n

8x1F-H8.5

22p

+5V

GND

100n

GND

1u

YELLOW

YELLOW

USB-B_TH

MF-MSMF050-2 500mA

+5V

100n

GND

YELLOW

GN

D

100n

FDN340P

GND

100n

GND

+5V

100n

+5V

GND

1u

+5V

ATMEGA16U2-MU

3x2M

+5V

GND

GND

GND

BLM21

CG

0603

MLC

-05E

CG

0603

MLC

-05E

CSTCE16M0V53-R0 16MHZ

GN

D

1M

1k

1k

1k

1k

10K

10K

10K

10K

10K

10K

10K

10K

1k

1k

1k

1k

22R

22R

22R

22R

TS42031-160R-TR-7260

1M

GND

16M

Hz

22p

22p

GN

D

2x2M

- N

M

LMV358IDGKR

LMV358IDGKR

CD

1206

-S01

575

18x2F-H8.5

+5V

GN

D

10x1F-H8.5

8x1F-H8.5

CD

1206

-S01

575

ICSP1 23 45 6

12345678

PWML

PC1 PC2

OND1

11

22

3 3

1

IN3 OUT 42

IC1

C3

C6

C2

12345678

ADCL

12345678

COMMUNICATION

GNDGNDGND

VCCVCC

VCC

(A8)PC0 53(A9)PC1 54(A10)PC2 55(A11)PC3 56(A12)PC4 57(A13)PC5 58(A14)PC6 59(A15)PC7 60

(AD0)PA0 78(AD1)PA1 77(AD2)PA2 76(AD3)PA3 75(AD4)PA4 74(AD5)PA5 73(AD6)PA6 72(AD7)PA7 71

(ADC0)PF0 97(ADC1)PF1 96(ADC2)PF2 95(ADC3)PF3 94(ADC4/TCK)PF4 93(ADC5/TMS)PF5 92(ADC6/TDO)PF6 91(ADC7/TDI)PF7 90

(ALE)PG2 70

(CLKO/ICP3/INT7)PE7 9

(ICP1)PD4 47

(MISO/PCINT3)PB3 22

(MOSI/PCINT2)PB2 21

(OC0A/OC1C/PCINT7)PB7 26

(OC0B)PG5 1

(OC1A/PCINT5)PB5 24(OC1B/PCINT6)PB6 25

(OC2A/PCINT4)PB4 23

(OC3A/AIN1)PE3 5(OC3B/INT4)PE4 6(OC3C/INT5)PE5 7

(RD)PG1 52

(RXD0/PCIN8)PE0 2

(RXD1/INT2)PD2 45

(SCK/PCINT1)PB1 20

(SCL/INT0)PD0 43(SDA/INT1)PD1 44

(SS/PCINT0)PB0 19

(T0)PD7 50

(T1)PD6 49

(T3/INT6)PE6 8

(TOSC1)PG4 29

(TOSC2)PG3 28

(TXD0)PE1 3

(TXD1/INT3)PD3 46

(WR)PG0 51

(XCK0/AIN0)PE2 4

(XCK1)PD5 48

AGND99

AREF98

AVCC100

GND11326281

PH0(RXD2)12 PH1(TXD2)13 PH2(XCK2)14 PH3(OC4A)15 PH4(OC4B)16 PH5(OC4C)17 PH6(OC2B)18 PH7(T4)27

PJ0(RXD3/PCINT9)63 PJ1(TXD3/PCINT10)64 PJ2(XCK3/PCINT11)65 PJ3(PCINT12)66 PJ4(PCINT13)67 PJ5(PCINT14)68 PJ6(PCINT15)69 PJ779

PK0(ADC8/PCINT16)89 PK1(ADC9/PCINT17)88 PK2(ADC10/PCINT18)87 PK3(ADC11/PCINT19)86 PK4(ADC12/PCINT20)85 PK5(ADC13/PCINT21)84 PK6(ADC14/PCINT22)83 PK7(ADC15/PCINT23)82

PL0(ICP4)35 PL1(ICP5)36 PL2(T5)37 PL3(OC5A)38 PL4(OC5B)39 PL5(OC5C)40 PL641 PL742

RESET30

VCC10316180

XTAL134

XTAL233

IC3

C5C4

12345678

ADCH

C1

C8

C13

RX

TX

X21234P

$1P

$1P

$2P

$2

F1

C9

L

C7

T1

C12C11

21

RESET-EN

C10

IC4

(AIN0/INT1)PD1 7

(AIN2/PCINT11)PC2 5

(CTS/HWB/AIN6/TO/INT7)PD7 13

(INT4/ICP1/CLK0)PC7 22

(INT5/AIN3)PD4 10

(OC0B/INT0)PD0 6

(OC1A/PCINT8)PC6 23

(PCINT5)PB5 19(PCINT6)PB6 20(PCINT7/OC0A/OC1C)PB7 21

(PCINT9/OC1B)PC5 25

(PCINT10)PC4 26

(PD0/MISO/PCINT3)PB3 17

(PDI/MOSI/PCINT2)PB2 16

(RTS/AIN5/INT6)PD6 12

(RXD1/AIN1/INT2)PD2 8

(SCLK/PCINT1)PB1 15

(SS/PCINT0)PB0 14

(T1/PCINT4)PB4 18

(TXD1/INT3)PD3 9

(XCK/AIN4/PCINT12)PD5 11

AVCC32

D+29 D-30

GND3

PAD33

RESET(PC1/DW)24

UCAP27

UGND28

UVCC31

VCC4

XTAL11

XTAL2(PC0)2

ICSP11 23 45 6

L1

Z1 Z2

21

GROUND

Y1

R1

RN4A1 8

RN4B2 7

RN4C3 6

RN4D4 5

RN

5A1

8

RN

5B 27

RN

5C3

6R

N5D

45

RN1A1 8

RN

1B2

7

RN

1C3

6

RN1D4 5

RN3A1 8

RN3B27

36

RN3C

45

RN

3D

RN2A18

RN2B2 7

RN2C3 6

RN2D45

RESET

12

34

5

R2

IN1

ON/OFF3

NC/FB 4

OUT 5

GND2

Y2

21

C14

C15

JP51

23

4

IC7A

2

31

IC7B

6

57

84

D3

XIO

123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536

JP6123456789

10

12345678

POWER

D2

+5V

+5V

GNDAREF

AREF

AREF

RESET

RESET

RESET

RESET

RESET

VIN

VIN

VIN

M8RXD

M8RXD

M8TXD

M8TXD

PWRIN

ADC0

ADC2ADC1

ADC3ADC4ADC5ADC6ADC7

+3V3

+3V3

+3V3

SDA

SDA

SDA

SCL

SCL

SCL

ADC9ADC8

ADC10ADC11ADC12ADC13ADC14ADC15

PB3

PB3

PB3

PB2

PB2

PB2

PB1

PB1

PB1

PB5PB4

PE5

PE5PE4

PE4PE3

PE3

PE1 PE1

PE1

PE0 PE0

PE0

DTR

USBVCC

USBVCC

USBVCC

GATE_CMD

CMP

PB6

PH3

PH3

PH4

PH4

PH5

PH5

PH6

PH6

PG5

PG5

RXD1TXD1RXD2

RXD2

RXD3

RXD3

TXD2

TXD2

TXD3

TXD3

PC0

PC0

PC1

PC1

PC2

PC2

PC3

PC3

PC4

PC4

PC5

PC5

PC6

PC6

PC7

PC7

PB0

PB0

PG0

PG0

PG1

PG1

PG2

PG2

PD7PD7

PA0

PA0

PA1

PA1

PA2

PA2

PA3

PA3

PA4

PA4

PA5

PA5

PA6

PA6

PA7

PA7 PL0

PL0

PL1

PL1

PL2

PL2

PL3

PL3

PL4

PL4

PL5

PL5

PL6PL6 PL7PL7

PB7

VUCAP

RD-

RD-

RD+

RD+

RESET2

RESET2

MISO2

MISO2

MOSI2

MOSI2

SCK2

SCK2

XVCC

RXLTXL

D-D+

UG

ND

UGND

USH

IELD

XTAL2

XTAL1

XTAL1

XT2

XT1

8PB7

8PB6

8PB5

8PB4

L13

+ +

X1POWERSUPPLY_DC21MMX

US

B

01234567

8910111213

Arduino MEGA 2560

15161718192021

14

(SCK)(MISO)

(MOSI)

pwmpwmpwmpwm

pwmpwmpwm

pwmpwmpwmpwmpwm

pwmpwmpwm

(TX0)(RX0)

515253

pwmpwm

pwm

pwmpwm

(MISO)

(SCK)(MOSI)

(SS)(MOSI)

(SCK)(MISO)

222324252627282930323436

31333537

494745434139

50484644424038

pwmpwmpwm

USB

boo

t En

TM

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Arduino may make changes to specifications and product descriptions at any time, without notice. The Customer must notREGARDING PRODUCTS, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO, ANY IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE

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STEP

Step Size

Decay Mode

8.2 to 45 V

Co

ntr

oll

er M

+ -

+ -

DRV8825

1/32 µstep

Stepper

Motor Driver

2.5 A

2.5 A

DIR

nFAULT

Product

Folder

Sample &Buy

Technical

Documents

Tools &

Software

Support &Community

DRV8825SLVSA73F –APRIL 2010–REVISED JULY 2014

DRV8825 Stepper Motor Controller IC1 Features 3 Description

The DRV8825 provides an integrated motor driver1• PWM Microstepping Stepper Motor Driver

solution for printers, scanners, and other automated– Built-In Microstepping Indexer equipment applications. The device has two H-bridge– Up to 1/32 Microstepping drivers and a microstepping indexer, and is intended

to drive a bipolar stepper motor. The output driver• Multiple Decay Modesblock consists of N-channel power MOSFET’s– Mixed Decay configured as full H-bridges to drive the motor

– Slow Decay windings. The DRV8825 is capable of driving up to2.5 A of current from each output (with proper heat– Fast Decaysinking, at 24 V and 25°C).• 8.2-V to 45-V Operating Supply Voltage RangeA simple STEP/DIR interface allows easy interfacing• 2.5-A Maximum Drive Current at 24 V andto controller circuits. Mode pins allow for configurationTA = 25°Cof the motor in full-step up to 1/32-step modes. Decay• Simple STEP/DIR Interface mode is configurable so that slow decay, fast decay,

• Low Current Sleep Mode or mixed decay can be used. A low-power sleepmode is provided which shuts down internal circuitry• Built-In 3.3-V Reference Outputto achieve very low quiescent current draw. This• Small Package and Footprint sleep mode can be set using a dedicated nSLEEP

• Protection Features pin.– Overcurrent Protection (OCP) Internal shutdown functions are provided for– Thermal Shutdown (TSD) overcurrent, short circuit, under voltage lockout and

over temperature. Fault conditions are indicated via– VM Undervoltage Lockout (UVLO)the nFAULT pin.– Fault Condition Indication Pin (nFAULT)

Device Information(1)2 Applications

PART NUMBER PACKAGE BODY SIZE (NOM)• Automatic Teller Machines DRV8825 HTSSOP (28) 9.70 mm × 6.40 mm• Money Handling Machines (1) For all available packages, see the orderable addendum at• Video Security Cameras the end of the data sheet.

• Printers• Scanners• Office Automation Machines• Gaming Machines• Factory Automation• Robotics

4 Simplified SchematicMicrostepping Current Waveform

1

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DRV8825SLVSA73F –APRIL 2010–REVISED JULY 2014 www.ti.com

Table of Contents8.3 Feature Description................................................. 111 Features .................................................................. 18.4 Device Functional Modes........................................ 172 Applications ........................................................... 1

9 Application and Implementation ........................ 183 Description ............................................................. 19.1 Application Information............................................ 184 Simplified Schematic............................................. 19.2 Typical Application ................................................. 185 Revision History..................................................... 2

10 Power Supply Recommendations ..................... 216 Pin Configuration and Functions ......................... 310.1 Bulk Capacitance .................................................. 217 Specifications......................................................... 410.2 Power Supply and Logic Sequencing ................... 217.1 Absolute Maximum Ratings ...................................... 4

11 Layout................................................................... 227.2 Handling Ratings....................................................... 411.1 Layout Guidelines ................................................. 227.3 Recommended Operating Conditions....................... 411.2 Layout Example .................................................... 227.4 Thermal Information .................................................. 511.3 Thermal Protection................................................ 227.5 Electrical Characteristics........................................... 6

12 Device and Documentation Support ................. 247.6 Timing Requirements ................................................ 712.1 Trademarks ........................................................... 247.7 Typical Characteristics .............................................. 812.2 Electrostatic Discharge Caution............................ 248 Detailed Description .............................................. 912.3 Glossary ................................................................ 248.1 Overview ................................................................... 9

13 Mechanical, Packaging, and Orderable8.2 Functional Block Diagram ....................................... 10Information ........................................................... 24

5 Revision History

Changes from Revision E (August 2013) to Revision F Page

• Added new sections and reordered data sheet to fit new TI flow .......................................................................................... 1• Updated pin descriptions ....................................................................................................................................................... 3• Added power supply ramp rate and updated ISENSEx pin voltage in Absolute Maximum Ratings ..................................... 4• Updated VIL voltage minimum and typical in Electrical Characteristics ................................................................................. 6• Updated IIN and tDEG in Electrical Characteristics .................................................................................................................. 6

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DRV8825www.ti.com SLVSA73F –APRIL 2010–REVISED JULY 2014

6 Pin Configuration and Functions

Pin FunctionsPIN EXTERNAL COMPONENTSI/O (1) DESCRIPTION OR CONNECTIONSNAME NO.

POWER AND GROUNDCP1 1 I/O Charge pump flying capacitor

Connect a 0.01-μF 50-V capacitor between CP1 and CP2.CP2 2 I/O Charge pump flying capacitorGND 14, 28 — Device ground

Connect a 0.1-μF 16-V ceramic capacitor and a 1-MΩ resistor toVCP 3 I/O High-side gate drive voltage VM.VMA 4 — Bridge A power supply Connect to motor supply (8.2 to 45 V). Both pins must be

connected to the same supply, bypassed with a 0.1-µF capacitorVMB 11 — Bridge B power supply to GND, and connected to appropriate bulk capacitance.

Bypass to GND with a 0.47-μF 6.3-V ceramic capacitor. Can beV3P3OUT 15 O 3.3-V regulator output used to supply VREF.CONTROLAVREF 12 I Bridge A current set reference input Reference voltage for winding current set. Normally AVREF and

BVREF are connected to the same voltage. Can be connected toBVREF 13 I Bridge B current set reference input V3P3OUT.

Low = slow decay, open = mixed decay,DECAY 19 I Decay mode high = fast decay.

Internal pulldown and pullup.DIR 20 I Direction input Level sets the direction of stepping. Internal pulldown.MODE0 24 I Microstep mode 0

MODE0 through MODE2 set the step mode - full, 1/2, 1/4, 1/8/MODE1 25 I Microstep mode 1 1/16, or 1/32 step. Internal pulldown.MODE2 26 I Microstep mode 2NC 23 — No connect Leave this pin unconnected.

Logic high to disable device outputs and indexer operation, logicnENBL 21 I Enable input low to enable. Internal pulldown.Active-low reset input initializes the indexer logic and disables thenRESET 16 I Reset input H-bridge outputs. Internal pulldown.Logic high to enable device, logic low to enter low-power sleepnSLEEP 17 I Sleep mode input mode. Internal pulldown.Rising edge causes the indexer to move one step. InternalSTEP 22 I Step input pulldown.

STATUSnFAULT 18 OD Fault Logic low when in fault condition (overtemp, overcurrent)

(1) Directions: I = input, O = output, OD = open-drain output, IO = input/output

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Pin Functions (continued)PIN EXTERNAL COMPONENTSI/O (1) DESCRIPTION OR CONNECTIONSNAME NO.

nHOME 27 OD Home position Logic low when at home state of step tableOUTPUTAOUT1 5 O Bridge A output 1 Connect to bipolar stepper motor winding A.

Positive current is AOUT1 → AOUT2AOUT2 7 O Bridge A output 2BOUT1 10 O Bridge B output 1 Connect to bipolar stepper motor winding B.

Positive current is BOUT1 → BOUT2BOUT2 8 O Bridge B output 2ISENA 6 I/O Bridge A ground / Isense Connect to current sense resistor for bridge A.ISENB 9 I/O Bridge B ground / Isense Connect to current sense resistor for bridge B.

7 Specifications

7.1 Absolute Maximum Ratings (1) (2)

MIN MAX UNITPower supply voltage –0.3 47 V

V(VMx) Power supply ramp rate 1 V/µsDigital pin voltage –0.5 7 V

V(xVREF) Input voltage –0.3 4 VISENSEx pin voltage (3) –0.8 0.8 VPeak motor drive output current, t < 1 μs Internally limited AContinuous motor drive output current (4) 0 2.5 AContinuous total power dissipation See Thermal Information

TJ Operating junction temperature range –40 150 °C

(1) Stresses beyond those listed under Absolute Maximum Ratings may cause permanent damage to the device. These are stress ratingsonly, and functional operation of the device at these or any other conditions beyond those indicated under Recommended OperatingConditions is not implied. Exposure to absolute-maximum-rated conditions for extended periods may affect device reliability.

(2) All voltage values are with respect to network ground terminal.(3) Transients of ±1 V for less than 25 ns are acceptable(4) Power dissipation and thermal limits must be observed.

7.2 Handling RatingsMIN MAX UNIT

Tstg Storage temperature range –60 150 °CHuman body model (HBM), per ANSI/ESDA/JEDEC JS-001, all pins (1) –2000 2000ElectrostaticV(ESD) Vdischarge Charged device model (CDM), per JEDEC specification JESD22-C101, all pins (2) –500 500

(1) JEDEC document JEP155 states that 500-V HBM allows safe manufacturing with a standard ESD control process.(2) JEDEC document JEP157 states that 250-V CDM allows safe manufacturing with a standard ESD control process.

7.3 Recommended Operating ConditionsMIN NOM MAX UNIT

V(VMx) Motor power supply voltage range (1) 8.2 45 VV(VREF) VREF input voltage (2) 1 3.5 VIV3P3 V3P3OUT load current 0 1 mA

(1) All VM pins must be connected to the same supply voltage.(2) Operational at VREF between 0 to 1 V, but accuracy is degraded.




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7.4 Thermal InformationDRV8825

THERMAL METRIC (1) PWP UNIT28 PINS

RθJA Junction-to-ambient thermal resistance (2) 31.6RθJC(top) Junction-to-case (top) thermal resistance (3) 15.9RθJB Junction-to-board thermal resistance (4) 5.6

°C/WψJT Junction-to-top characterization parameter (5) 0.2ψJB Junction-to-board characterization parameter (6) 5.5RθJC(bot) Junction-to-case (bottom) thermal resistance (7) 1.4

(1) For more information about traditional and new thermal metrics, see the IC Package Thermal Metrics application report, SPRA953.(2) The junction-to-ambient thermal resistance under natural convection is obtained in a simulation on a JEDEC-standard, high-K board, as

specified in JESD51-7, in an environment described in JESD51-2a.(3) The junction-to-case (top) thermal resistance is obtained by simulating a cold plate test on the package top. No specific JEDEC-

standard test exists, but a close description can be found in the ANSI SEMI standard G30-88.(4) The junction-to-board thermal resistance is obtained by simulating in an environment with a ring cold plate fixture to control the PCB

temperature, as described in JESD51-8.(5) The junction-to-top characterization parameter, ψJT, estimates the junction temperature of a device in a real system and is extracted

from the simulation data for obtaining θJA, using a procedure described in JESD51-2a (sections 6 and 7).(6) The junction-to-board characterization parameter, ψJB, estimates the junction temperature of a device in a real system and is extracted

from the simulation data for obtaining θJA , using a procedure described in JESD51-2a (sections 6 and 7).(7) The junction-to-case (bottom) thermal resistance is obtained by simulating a cold plate test on the exposed (power) pad. No specific

JEDEC standard test exists, but a close description can be found in the ANSI SEMI standard G30-88.Spacer




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7.5 Electrical Characteristicsover operating free-air temperature range of –40°C to 85°C (unless otherwise noted)

PARAMETER TEST CONDITIONS MIN TYP MAX UNITPOWER SUPPLIESIVM VM operating supply current V(VMx) = 24 V 5 8 mAIVMQ VM sleep mode supply current V(VMx) = 24 V 10 20 μAV3P3OUT REGULATORV3P3 V3P3OUT voltage IOUT = 0 to 1 mA 3.2 3.3 3.4 VLOGIC-LEVEL INPUTSVIL Input low voltage 0 0.7 VVIH Input high voltage 2.2 5.25 VVHYS Input hysteresis 0.3 0.45 0.6 VIIL Input low current VIN = 0 –20 20 μAIIH Input high current VIN = 3.3 V 100 μARPD Internal pulldown resistance 100 kΩnHOME, nFAULT OUTPUTS (OPEN-DRAIN OUTPUTS)VOL Output low voltage IO = 5 mA 0.5 VIOH Output high leakage current VO = 3.3 V 1 μADECAY INPUTVIL Input low threshold voltage For slow decay mode 0.8 VVIH Input high threshold voltage For fast decay mode 2 VIIN Input current –40 40 µA

Internal pullup resistanceRPU 130 kΩ(to 3.3 V)RPD Internal pulldown resistance 80 kΩH-BRIDGE FETS

V(VMx) = 24 V, IO = 1 A, TJ = 25°C 0.2HS FET on resistance

V(VMx) = 24 V, IO = 1 A, TJ = 85°C 0.25 0.32RDS(ON) Ω

V(VMx) = 24 V, IO = 1 A, TJ = 25°C 0.2LS FET on resistance

V(VMx) = 24 V, IO = 1 A, TJ = 85°C 0.25 0.32IOFF Off-state leakage current –20 20 μAMOTOR DRIVER

Internal current control PWMƒPWM 30 kHzfrequencytBLANK Current sense blanking time 4 μstR Rise time 30 200 nstF Fall time 30 200 nsPROTECTION CIRCUITSVUVLO VM undervoltage lockout voltage V(VMx) rising 7.8 8.2 VIOCP Overcurrent protection trip level 3 AtDEG Overcurrent deglitch time 3 µstTSD Thermal shutdown temperature Die temperature 150 160 180 °CCURRENT CONTROLIREF xVREF input current V(xVREF) = 3.3 V –3 3 μAVTRIP xISENSE trip voltage V(xVREF) = 3.3 V, 100% current setting 635 660 685 mV

V(xVREF) = 3.3 V, 5% current setting –25% 25%V(xVREF) = 3.3 V, 10% to 34% current setting –15% 15%Current trip accuracyΔITRIP (relative to programmed value) V(xVREF) = 3.3 V, 38% to 67% current setting –10% 10%V(xVREF) = 3.3 V, 71% to 100% current setting –5% 5%

AISENSE Current sense amplifier gain Reference only 5 V/V




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7.6 Timing RequirementsMIN MAX UNIT

1 ƒSTEP Step frequency 250 kHz2 tWH(STEP) Pulse duration, STEP high 1.9 μs3 tWL(STEP) Pulse duration, STEP low 1.9 μs4 tSU(STEP) Setup time, command before STEP rising 650 ns5 tH(STEP) Hold time, command after STEP rising 650 ns6 tENBL Enable time, nENBL active to STEP 650 ns7 tWAKE Wakeup time, nSLEEP inactive high to STEP input accepted 1.7 ms

Figure 1. Timing Diagram




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V(VMx) (V)

RD

S(O

N) H

S +

LS

(m:

)

8 13 18 23 28 33 38 43400

450

500

550

600

650

700

750

D003

-40qC25qC

85qC125qC

TA (qC)

RD

S(O

N) H

S +

LS

(m:

)

-50 -25 0 25 50 75 100 125400

450

500

550

600

650

700

750

D004

8 V24 V45 V

V(VMx) (V)

I VM

(m

A)

10 15 20 25 30 35 40 454

4.5

5

5.5

6

6.5

7

D001

-40qC25qC85qC125qC

V(VMx) (V)

I VM

Q (P

A)

10 15 20 25 30 35 40 456

8

10

12

14

D002

-40qC25qC85qC125qC


7.7 Typical Characteristics

Figure 2. IVMx vs V(VMx) Figure 3. IVMxQ vs V(VMx)

Figure 4. RDS(ON) vs V(VMx) Figure 5. RDS(ON) vs Temperature




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8 Detailed Description

8.1 OverviewThe DRV8825 is an integrated motor driver solution for bipolar stepper motors. The device integrates two NMOSH-bridges, current sense, regulation circuitry, and a microstepping indexer. The DRV8825 can be powered with asupply voltage between 8.2 and 45 V and is capable of providing an output current up to 2.5 A full-scale.

A simple STEP/DIR interface allows for easy interfacing to the controller circuit. The internal indexer is able toexecute high-accuracy microstepping without requiring the processor to control the current level.

The current regulation is highly configurable, with three decay modes of operation. Depending on the applicationrequirements, the user can select fast, slow, and mixed decay.

A low-power sleep mode is included which allows the system to save power when not driving the motor.




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GND GNDPPAD

nFAULT

nHOME

nSLEEP

nRESET

MODE2

MODE1

MODE0

DIR

STEP

nENBL

Control Logic/Indexer

DECAY

Internal VCC

Low Side Gate Drive

V3P3OUT

BVREF

AVREF

3.3 V

3.3 V

V3P3OUT

Thermal Shut Down

Motor Driver B

Motor Driver A

Charge Pump

ISENB

BOUT2

BOUT1

VMB

ISENA

AOUT2

AOUT1

VMA

VCP

CP2

CP1

VM

VM

VM

HS Gate Drive

LS Gate Drive

VM

VM

+

+ ±

±

Stepper Motor

+


8.2 Functional Block Diagram




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8.3 Feature Description

8.3.1 PWM Motor DriversThe DRV8825 contains two H-bridge motor drivers with current-control PWM circuitry. Figure 6 shows a blockdiagram of the motor control circuitry.

Figure 6. Motor Control Circuitry

Note that there are multiple VM motor power supply pins. All VM pins must be connected together to the motorsupply voltage.




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(xREF)CHOP

ISENSE

VI

5 R

u


Feature Description (continued)8.3.2 Current RegulationThe current through the motor windings is regulated by a fixed-frequency PWM current regulation, or currentchopping. When an H-bridge is enabled, current rises through the winding at a rate dependent on the DC voltageand inductance of the winding. Once the current hits the current chopping threshold, the bridge disables thecurrent until the beginning of the next PWM cycle.

In stepping motors, current regulation is used to vary the current in the two windings in a semi-sinusoidal fashionto provide smooth motion.

The PWM chopping current is set by a comparator which compares the voltage across a current sense resistorconnected to the xISEN pins, multiplied by a factor of 5, with a reference voltage. The reference voltage is inputfrom the xVREF pins.

The full-scale (100%) chopping current is calculated in Equation 1.

(1)

Example:If a 0.25-Ω sense resistor is used and the VREFx pin is 2.5 V, the full-scale (100%) chopping current will be2.5 V / (5 x 0.25 Ω) = 2 A.

The reference voltage is scaled by an internal DAC that allows fractional stepping of a bipolar stepper motor, asdescribed in the microstepping indexer section below.

8.3.3 Decay ModeDuring PWM current chopping, the H-bridge is enabled to drive current through the motor winding until the PWMcurrent chopping threshold is reached. This is shown in Figure 7 as case 1. The current flow direction shownindicates positive current flow.

Once the chopping current threshold is reached, the H-bridge can operate in two different states, fast decay orslow decay.

In fast decay mode, once the PWM chopping current level has been reached, the H-bridge reverses state toallow winding current to flow in a reverse direction. As the winding current approaches 0, the bridge is disabled toprevent any reverse current flow. Fast decay mode is shown in Figure 7 as case 2.

In slow decay mode, winding current is recirculated by enabling both of the low-side FETs in the bridge. This isshown in Figure 7 as case 3.




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Feature Description (continued)

Figure 7. Decay Mode

The DRV8825 supports fast decay, slow decay and a mixed decay mode. Slow, fast, or mixed decay mode isselected by the state of the DECAY pin; logic low selects slow decay, open selects mixed decay operation, andlogic high sets fast decay mode. The DECAY pin has both an internal pullup resistor of approximately 130 kΩand an internal pulldown resistor of approximately 80 kΩ. This sets the mixed decay mode if the pin is left openor undriven.

Mixed decay mode begins as fast decay, but at a fixed period of time (75% of the PWM cycle) switches to slowdecay mode for the remainder of the fixed PWM period. This occurs only if the current through the winding isdecreasing (per the indexer step table); if the current is increasing, then slow decay is used.

8.3.4 Blanking TimeAfter the current is enabled in an H-bridge, the voltage on the xISEN pin is ignored for a fixed period of timebefore enabling the current sense circuitry. This blanking time is fixed at 3.75 μs. Note that the blanking time alsosets the minimum on time of the PWM.

8.3.5 Microstepping IndexerBuilt-in indexer logic in the DRV8825 allows a number of different stepping configurations. The MODE0 throughMODE2 pins are used to configure the stepping format as shown in Table 1.

Table 1. Stepping FormatMODE2 MODE1 MODE0 STEP MODE

0 0 0 Full step (2-phase excitation) with 71% current0 0 1 1/2 step (1-2 phase excitation)0 1 0 1/4 step (W1-2 phase excitation)0 1 1 8 microsteps/step1 0 0 16 microsteps/step1 0 1 32 microsteps/step1 1 0 32 microsteps/step1 1 1 32 microsteps/step




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Table 2 shows the relative current and step directions for different settings of MODEx. At each rising edge of theSTEP input, the indexer travels to the next state in the table. The direction is shown with the DIR pin high; if theDIR pin is low the sequence is reversed. Positive current is defined as xOUT1 = positive with respect to xOUT2.

Note that if the step mode is changed while stepping, the indexer will advance to the next valid state for the newMODEx setting at the rising edge of STEP.

The home state is 45°. This state is entered at power-up or application of nRESET. This is shown in Table 2 bythe shaded cells. The logic inputs DIR, STEP, nRESET, and MODEx have internal pulldown resistors of 100 kΩ.

Table 2. Relative Current and Step DirectionsFULL STEP WINDING WINDING ELECTRICAL1/32 STEP 1/16 STEP 1/8 STEP 1/4 STEP 1/2 STEP 70% CURRENT A CURRENT B ANGLE

1 1 1 1 1 100% 0% 02 100% 5% 33 2 100% 10% 64 99% 15% 85 3 2 98% 20% 116 97% 24% 147 4 96% 29% 178 94% 34% 209 5 3 2 92% 38% 2310 90% 43% 2511 6 88% 47% 2812 86% 51% 3113 7 4 83% 56% 3414 80% 60% 3715 8 77% 63% 3916 74% 67% 4217 9 5 3 2 1 71% 71% 4518 67% 74% 4819 10 63% 77% 5120 60% 80% 5321 11 6 56% 83% 5622 51% 86% 5923 12 47% 88% 6224 43% 90% 6525 13 7 4 38% 92% 6826 34% 94% 7027 14 29% 96% 7328 24% 97% 7629 15 8 20% 98% 7930 15% 99% 8231 16 10% 100% 8432 5% 100% 8733 17 9 5 3 0% 100% 9034 –5% 100% 9335 18 –10% 100% 9636 –15% 99% 9837 19 10 –20% 98% 10138 –24% 97% 10439 20 –29% 96% 107




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Table 2. Relative Current and Step Directions (continued)FULL STEP WINDING WINDING ELECTRICAL1/32 STEP 1/16 STEP 1/8 STEP 1/4 STEP 1/2 STEP 70% CURRENT A CURRENT B ANGLE

40 –34% 94% 11041 21 11 6 –38% 92% 11342 –43% 90% 11543 22 –47% 88% 11844 –51% 86% 12145 23 12 –56% 83% 12446 –60% 80% 12747 24 –63% 77% 12948 –67% 74% 13249 25 13 7 4 2 –71% 71% 13550 –74% 67% 13851 26 –77% 63% 14152 –80% 60% 14353 27 14 –83% 56% 14654 –86% 51% 14955 28 –88% 47% 15256 –90% 43% 15557 29 15 8 –92% 38% 15858 –94% 34% 16059 30 –96% 29% 16360 –97% 24% 16661 31 16 –98% 20% 16962 –99% 15% 17263 32 –100% 10% 17464 –100% 5% 17765 33 17 9 5 –100% 0% 18066 –100% –5% 18367 34 –100% –10% 18668 –99% –15% 18869 35 18 –98% –20% 19170 –97% –24% 19471 36 –96% –29% 19772 –94% –34% 20073 37 19 10 –92% –38% 20374 –90% –43% 20575 38 –88% –47% 20876 –86% –51% 21177 39 20 –83% –56% 21478 –80% –60% 21779 40 –77% –63% 21980 –74% –67% 22281 41 21 11 6 3 –71% –71% 22582 –67% –74% 22883 42 –63% –77% 23184 –60% –80% 23385 43 22 –56% –83% 23686 –51% –86% 239




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Table 2. Relative Current and Step Directions (continued)FULL STEP WINDING WINDING ELECTRICAL1/32 STEP 1/16 STEP 1/8 STEP 1/4 STEP 1/2 STEP 70% CURRENT A CURRENT B ANGLE

87 44 –47% –88% 24288 –43% –90% 24589 45 23 12 –38% –92% 24890 –34% –94% 25091 46 –29% –96% 25392 –24% –97% 25693 47 24 –20% –98% 25994 –15% –99% 26295 48 –10% –100% 26496 –5% –100% 26797 49 25 13 7 0% –100% 27098 5% –100% 27399 50 10% –100% 276100 15% –99% 278101 51 26 20% –98% 281102 24% –97% 284103 52 29% –96% 287104 34% –94% 290105 53 27 14 38% –92% 293106 43% –90% 295107 54 47% –88% 298108 51% –86% 301109 55 28 56% –83% 304110 60% –80% 307111 56 63% –77% 309112 67% –74% 312113 57 29 15 8 4 71% –71% 315114 74% –67% 318115 58 77% –63% 321116 80% –60% 323117 59 30 83% –56% 326118 86% –51% 329119 60 88% –47% 332120 90% –43% 335121 61 31 16 92% –38% 338122 94% –34% 340123 62 96% –29% 343124 97% –24% 346125 63 32 98% –20% 349126 99% –15% 352127 64 100% –10% 354128 100% –5% 357




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8.3.6 nRESET, nENBL, and nSLEEP OperationThe nRESET pin, when driven active low, resets internal logic, and resets the step table to the home position. Italso disables the H-bridge drivers. The STEP input is ignored while nRESET is active.

The nENBL pin is used to control the output drivers and enable/disable operation of the indexer. When nENBL islow, the output H-bridges are enabled, and rising edges on the STEP pin are recognized. When nENBL is high,the H-bridges are disabled, the outputs are in a high-impedance state, and the STEP input is ignored.

Driving nSLEEP low will put the device into a low power sleep state. In this state, the H-bridges are disabled, thegate drive charge pump is stopped, the V3P3OUT regulator is disabled, and all internal clocks are stopped. Inthis state all inputs are ignored until nSLEEP returns inactive high. When returning from sleep mode, some time(approximately 1 ms) needs to pass before applying a STEP input, to allow the internal circuitry to stabilize. Notethat nRESET and nENABL have internal pulldown resistors of approximately 100 kΩ. The nSLEEP pin has aninternal pulldown resistor of 1 MΩ. nSLEEP and nRESET signals need to be driven to logic high for deviceoperation.

8.3.7 Protection CircuitsThe DRV8825 is fully protected against undervoltage, overcurrent, and overtemperature events.

8.3.7.1 Overcurrent Protection (OCP)An analog current limit circuit on each FET limits the current through the FET by removing the gate drive. If thisanalog current limit persists for longer than the OCP time, all FETs in the H-bridge will be disabled and thenFAULT pin will be driven low. The device remains disabled until either nRESET pin is applied, or VM isremoved and reapplied.

Overcurrent conditions on both high-side and low-side devices; that is, a short to ground, supply, or across themotor winding all result in an overcurrent shutdown. Note that overcurrent protection does not use the currentsense circuitry used for PWM current control, and is independent of the ISENSE resistor value or xVREF voltage.

8.3.7.2 Thermal Shutdown (TSD)If the die temperature exceeds safe limits, all FETs in the H-bridge will be disabled and the nFAULT pin will bedriven low. After the die temperature has fallen to a safe level, operation automatically resumes.

8.3.7.3 Undervoltage Lockout (UVLO)If at any time the voltage on the VM pins falls below the UVLO threshold voltage, all circuitry in the device will bedisabled and internal logic will be reset. Operation will resume when V(VMx) rises above the UVLO threshold.

8.4 Device Functional Modes

8.4.1 STEP/DIR InterfaceThe STEP/DIR interface provides a simple method for advancing through the indexer table. For each rising edgeon the STEP pin, the indexer travels to the next state in the table. The direction it moves in the table isdetermined by the input to the DIR pin. The signals applied to the STEP and DIR pins should not violate thetiming diagram specified in Figure 1.

8.4.2 MicrosteppingThe microstepping indexer allows for a variety of stepping configurations. The state of the indexer is determinedby the configuration of the three MODE pins (refer to Table 1 for configuration options). The DRV8825 supportsfull step up to 1/32 microstepping.




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GND

nHOME

MODE2

MODE1

MODE0

NC

STEP

nENBL

DIR

DECAY

nFAULT

nSLEEP

nRESET

V3P3OUT

CP1

CP2

VCP

VMA

AOUT1

ISENA

AOUT2

BOUT2

ISENB

BOUT1

VMB

AVREF

BVREF

GND

DRV8825

PP

AD

0.01 µF

0.1 µF

200 m

200 m

1 M

+ ±

Stepper Motor

+±

0.1 µF

0.1 µF

100 µF

VM

+

0.47 µF

V3P3OUT

10 k

V3P3OUT

10 k

V3P3OUT

V3P3OUT

50 k

30 k


9 Application and Implementation

9.1 Application InformationThe DRV8825 is used in bipolar stepper control. The microstepping motor driver provides additional precisionand a smooth rotation from the stepper motor. The following design is a common application of the DRV8825.

9.2 Typical Application

9.2.1 Design Requirements

Design Parameter Reference Example ValueSupply Voltage VM 24 VMotor Winding Resistance RL 3.9 ΩMotor Winding Inductance IL 2.9 mHMotor Full Step Angle θstep 1.8°/stepTarget Microstepping Level nm 8 µsteps per stepTarget Motor Speed v 120 rpmTarget Full-Scale Current IFS 1.25 A

9.2.2 Detailed Design Procedure

9.2.2.1 Stepper Motor SpeedThe first step in configuring the DRV8825 requires the desired motor speed and microstepping level. If the targetapplication requires a constant speed, then a square wave with frequency ƒstep must be applied to the STEP pin.




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FSv SENSE SENSE

xVREF(V) xVREF(V)I (A)

A R ( ) 5 R ( )

u : u :

step

rotations µsteps120 360 8

minute rotation step¦ VWHSV VHFRQG

sec onds60 1.8

minute step

§ ·q§ · § ·u u¨ ¸ ¨ ¸ ¨ ¸

© ¹ © ¹ © ¹ § ·q§ ·

u¨ ¸ ¨ ¸© ¹ © ¹

m

step

step

rotations µstepsv 360 n

minute rotation step¦ VWHSV VHFRQG

seconds60

minute step

§ ·q§ · § ·u u¨ ¸ ¨ ¸ ¨ ¸

© ¹ © ¹ © ¹ § ·q§ ·

u T¨ ¸ ¨ ¸© ¹ © ¹


If the target motor startup speed is too high, the motor will not spin. Make sure that the motor can support thetarget speed or implement an acceleration profile to bring the motor up to speed.

For a desired motor speed (v), microstepping level (nm), and motor full step angle (θstep),

SPACE

(2)

SPACE

(3)

θstep can be found in the stepper motor data sheet or written on the motor itself.

For the DRV8825, the microstepping level is set by the MODE pins and can be any of the settings in Table 1.Higher microstepping will mean a smoother motor motion and less audible noise, but will increase switchinglosses and require a higher ƒstep to achieve the same motor speed.

9.2.2.2 Current RegulationIn a stepper motor, the set full-scale current (IFS) is the maximum current driven through either winding. Thisquantity depends on the xVREF analog voltage and the sense resistor value (RSENSE). During stepping, IFSdefines the current chopping threshold (ITRIP) for the maximum current step. The gain of DRV8825 is set for 5V/V.

(4)

To achieve IFS = 1.25 A with RSENSE of 0.2 Ω, xVREF should be 1.25 V.

9.2.2.3 Decay ModesThe DRV8825 supports three different decay modes: slow decay, fast decay, and mixed decay. The currentthrough the motor windings is regulated using a fixed-frequency PWM scheme. This means that after any drivephase, when a motor winding current has hit the current chopping threshold (ITRIP), the DRV8825 will place thewinding in one of the three decay modes until the PWM cycle has expired. Afterward, a new drive phase starts.

The blanking time, tBLANK, defines the minimum drive time for the current chopping. ITRIP is ignored during tBLANK,so the winding current may overshoot the trip level.




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9.2.3 Application Curves

Figure 9. Microstepping Current (Phase A) vs STEP Input,Figure 8. Microstepping Current (Phase A) vs STEP Input,Slow Decay on Increasing StepsMixed Decay

Figure 10. Microstepping Current (Phase A) vs STEP Input, Mixed Decay on Decreasing Steps




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Local Bulk Capacitor

Parasitic WireInductance

+±

Motor Driver

Power Supply Motor Drive System

VM

GND

+

IC Bypass Capacitor


10 Power Supply RecommendationsThe DRV8825 is designed to operate from an input voltage supply (VMx) range between 8.2 and 45 V. Two0.1-µF ceramic capacitors rated for VMx must be placed as close as possible to the VMA and VMB pinsrespectively (one on each pin). In addition to the local decoupling caps, additional bulk capacitance is requiredand must be sized accordingly to the application requirements.

10.1 Bulk CapacitanceBulk capacitance sizing is an important factor in motor drive system design. It is dependent on a variety of factorsincluding:• Type of power supply• Acceptable supply voltage ripple• Parasitic inductance in the power supply wiring• Type of motor (brushed DC, brushless DC, stepper)• Motor startup current• Motor braking method

The inductance between the power supply and motor drive system will limit the rate current can change from thepower supply. If the local bulk capacitance is too small, the system will respond to excessive current demands ordumps from the motor with a change in voltage. You should size the bulk capacitance to meet acceptablevoltage ripple levels.

The data sheet generally provides a recommended value but system level testing is required to determine theappropriate sized bulk capacitor.

Figure 11. Setup of Motor Drive System With External Power Supply

10.2 Power Supply and Logic SequencingThere is no specific sequence for powering-up the DRV8825. It is okay for digital input signals to be presentbefore VMx is applied. After VMx is applied to the DRV8825, it begins operation based on the status of thecontrol pins.




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0.1 µF

0.01 µFCP1 GND

CP2

VCP

VMA

AOUT1

ISENA

AOUT2

BOUT2

ISENB

BOUT1

VMB

AVREF

nHOME

MODE2

MODE1

MODE0

NC

STEP

nENBL

DIR

DECAY

nFAULT

nSLEEP

BVREF

GND

nRESET

V3P3OUT

0.47 µF

0.1 µF

0.1 µF

+

RISENA

RISENB

1 M


11 Layout

11.1 Layout GuidelinesThe VMA and VMB pins should be bypassed to GND using low-ESR ceramic bypass capacitors with arecommended value of 0.1-μF rated for VMx. This capacitor should be placed as close to the VMA and VMB pinsas possible with a thick trace or ground plane connection to the device GND pin.

The VMA and VMB pins must be bypassed to ground using an appropriate bulk capacitor. This component maybe an electrolytic and should be located close to the DRV8825.

A low-ESR ceramic capacitor must be placed in between the CPL and CPH pins. TI recommends a value of0.01-μF rated for VMx. Place this component as close to the pins as possible.

A low-ESR ceramic capacitor must be placed in between the VMA and VCP pins. TI recommends a value of 0.1-μF rated for 16 V. Place this component as close to the pins as possible. Also, place a 1-MΩ resistor betweenVCP and VMA.

Bypass V3P3 to ground with a ceramic capacitor rated 6.3 V. Place this bypass capacitor as close to the pin aspossible

11.2 Layout Example

11.3 Thermal ProtectionThe DRV8825 has thermal shutdown (TSD) as described above. If the die temperature exceeds approximately150°C, the device will be disabled until the temperature drops to a safe level.

Any tendency of the device to enter TSD is an indication of either excessive power dissipation, insufficientheatsinking, or too high an ambient temperature.

11.3.1 Power DissipationPower dissipation in the DRV8825 is dominated by the power dissipated in the output FET resistance, or RDS(ON).Average power dissipation when running a stepper motor can be roughly estimated by Equation 5.




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2

TOT DS(ON) OUT(RMS)P 4 R I u u


Thermal Protection (continued)

(5)

where PTOT is the total power dissipation, RDS(ON) is the resistance of each FET, and IOUT(RMS) is the RMS outputcurrent being applied to each winding. IOUT(RMS) is equal to the approximately 0.7x the full-scale output currentsetting. The factor of 4 comes from the fact that there are two motor windings, and at any instant two FETs areconducting winding current for each winding (one high-side and one low-side).

The maximum amount of power that can be dissipated in the device is dependent on ambient temperature andheatsinking.

Note that RDS(ON) increases with temperature, so as the device heats, the power dissipation increases. This mustbe taken into consideration when sizing the heatsink.

11.3.2 HeatsinkingThe PowerPAD™ package uses an exposed pad to remove heat from the device. For proper operation, this padmust be thermally connected to copper on the PCB to dissipate heat. On a multi-layer PCB with a ground plane,this can be accomplished by adding a number of vias to connect the thermal pad to the ground plane. On PCBswithout internal planes, copper area can be added on either side of the PCB to dissipate heat. If the copper areais on the opposite side of the PCB from the device, thermal vias are used to transfer the heat between top andbottom layers.

For details about how to design the PCB, refer to TI application report SLMA002, "PowerPAD™ ThermallyEnhanced Package" and TI application brief SLMA004, PowerPAD™ Made Easy, available at www.ti.com.

In general, the more copper area that can be provided, the more power can be dissipated. It can be seen that theheatsink effectiveness increases rapidly to about 20 cm2, then levels off somewhat for larger areas.




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http://www.ti.com/lit/pdf/SLMA002

http://www.ti.com/lit/pdf/SLMA004

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12 Device and Documentation Support

12.1 TrademarksPowerPAD is a trademark of Texas Instruments.

12.2 Electrostatic Discharge CautionThese devices have limited built-in ESD protection. The leads should be shorted together or the device placed in conductive foamduring storage or handling to prevent electrostatic damage to the MOS gates.

12.3 GlossarySLYZ022 — TI Glossary.

This glossary lists and explains terms, acronyms, and definitions.

13 Mechanical, Packaging, and Orderable InformationThe following pages include mechanical, packaging, and orderable information. This information is the mostcurrent data available for the designated devices. This data is subject to change without notice and revision ofthis document. For browser-based versions of this data sheet, refer to the left-hand navigation.




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http://www.ti.com/lit/pdf/SLYZ022



PACKAGE OPTION ADDENDUM

www.ti.com 12-Jun-2014

Addendum-Page 1

PACKAGING INFORMATION

Orderable Device Status(1)

Package Type PackageDrawing

Pins PackageQty

Eco Plan(2)

Lead/Ball Finish(6)

MSL Peak Temp(3)

Op Temp (°C) Device Marking(4/5)

Samples

DRV8825PWP ACTIVE HTSSOP PWP 28 50 Green (RoHS& no Sb/Br)

CU NIPDAU Level-3-260C-168 HR -40 to 85 DRV8825

DRV8825PWPR ACTIVE HTSSOP PWP 28 2000 Green (RoHS& no Sb/Br)

CU NIPDAU Level-3-260C-168 HR -40 to 85 DRV8825

(1) The marketing status values are defined as follows:ACTIVE: Product device recommended for new designs.LIFEBUY: TI has announced that the device will be discontinued, and a lifetime-buy period is in effect.NRND: Not recommended for new designs. Device is in production to support existing customers, but TI does not recommend using this part in a new design.PREVIEW: Device has been announced but is not in production. Samples may or may not be available.OBSOLETE: TI has discontinued the production of the device.

(2) Eco Plan - The planned eco-friendly classification: Pb-Free (RoHS), Pb-Free (RoHS Exempt), or Green (RoHS & no Sb/Br) - please check http://www.ti.com/productcontent for the latest availabilityinformation and additional product content details.TBD: The Pb-Free/Green conversion plan has not been defined.Pb-Free (RoHS): TI's terms "Lead-Free" or "Pb-Free" mean semiconductor products that are compatible with the current RoHS requirements for all 6 substances, including the requirement thatlead not exceed 0.1% by weight in homogeneous materials. Where designed to be soldered at high temperatures, TI Pb-Free products are suitable for use in specified lead-free processes.Pb-Free (RoHS Exempt): This component has a RoHS exemption for either 1) lead-based flip-chip solder bumps used between the die and package, or 2) lead-based die adhesive used betweenthe die and leadframe. The component is otherwise considered Pb-Free (RoHS compatible) as defined above.Green (RoHS & no Sb/Br): TI defines "Green" to mean Pb-Free (RoHS compatible), and free of Bromine (Br) and Antimony (Sb) based flame retardants (Br or Sb do not exceed 0.1% by weightin homogeneous material)

(3) MSL, Peak Temp. - The Moisture Sensitivity Level rating according to the JEDEC industry standard classifications, and peak solder temperature.

(4) There may be additional marking, which relates to the logo, the lot trace code information, or the environmental category on the device.

(5) Multiple Device Markings will be inside parentheses. Only one Device Marking contained in parentheses and separated by a "~" will appear on a device. If a line is indented then it is a continuationof the previous line and the two combined represent the entire Device Marking for that device.

(6) Lead/Ball Finish - Orderable Devices may have multiple material finish options. Finish options are separated by a vertical ruled line. Lead/Ball Finish values may wrap to two lines if the finishvalue exceeds the maximum column width.

Important Information and Disclaimer:The information provided on this page represents TI's knowledge and belief as of the date that it is provided. TI bases its knowledge and belief on informationprovided by third parties, and makes no representation or warranty as to the accuracy of such information. Efforts are underway to better integrate information from third parties. TI has taken andcontinues to take reasonable steps to provide representative and accurate information but may not have conducted destructive testing or chemical analysis on incoming materials and chemicals.TI and TI suppliers consider certain information to be proprietary, and thus CAS numbers and other limited information may not be available for release.

http://www.ti.com/product/DRV8825?CMP=conv-poasamples#samplebuy

http://www.ti.com/product/DRV8825?CMP=conv-poasamples#samplebuy

http://www.ti.com/productcontent

PACKAGE OPTION ADDENDUM


Addendum-Page 2

In no event shall TI's liability arising out of such information exceed the total purchase price of the TI part(s) at issue in this document sold by TI to Customer on an annual basis.

TAPE AND REEL INFORMATION

*All dimensions are nominal

Device PackageType

PackageDrawing

Pins SPQ ReelDiameter

(mm)

ReelWidth

W1 (mm)

A0(mm)

B0(mm)

K0(mm)

P1(mm)

W(mm)

Pin1Quadrant

DRV8825PWPR HTSSOP PWP 28 2000 330.0 16.4 6.9 10.2 1.8 12.0 16.0 Q1

PACKAGE MATERIALS INFORMATION


Pack Materials-Page 1

*All dimensions are nominal

Device Package Type Package Drawing Pins SPQ Length (mm) Width (mm) Height (mm)

DRV8825PWPR HTSSOP PWP 28 2000 367.0 367.0 38.0

PACKAGE MATERIALS INFORMATION


Pack Materials-Page 2

http://www.ti.com/lit/slma002

http://www.ti.com/lit/SLMA004

http://www.ti.com/lit/SLMA002

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Except where mandated by applicable law, testing of all parameters of each component is not necessarilyperformed.TI assumes no liability for applications assistance or the design of Buyers’ products. Buyers are responsible for their products andapplications using TI components. To minimize the risks associated with Buyers’ products and applications, Buyers should provideadequate design and operating safeguards.TI does not warrant or represent that any license, either express or implied, is granted under any patent right, copyright, mask work right, orother intellectual property right relating to any combination, machine, or process in which TI components or services are used. Informationpublished by TI regarding third-party products or services does not constitute a license to use such products or services or a warranty orendorsement thereof. Use of such information may require a license from a third party under the patents or other intellectual property of thethird party, or a license from TI under the patents or other intellectual property of TI.Reproduction of significant portions of TI information in TI data books or data sheets is permissible only if reproduction is without alterationand is accompanied by all associated warranties, conditions, limitations, and notices. TI is not responsible or liable for such altereddocumentation. Information of third parties may be subject to additional restrictions.Resale of TI components or services with statements different from or beyond the parameters stated by TI for that component or servicevoids all express and any implied warranties for the associated TI component or service and is an unfair and deceptive business practice.TI is not responsible or liable for any such statements.Buyer acknowledges and agrees that it is solely responsible for compliance with all legal, regulatory and safety-related requirementsconcerning its products, and any use of TI components in its applications, notwithstanding any applications-related information or supportthat may be provided by TI. Buyer represents and agrees that it has all the necessary expertise to create and implement safeguards whichanticipate dangerous consequences of failures, monitor failures and their consequences, lessen the likelihood of failures that might causeharm and take appropriate remedial actions. Buyer will fully indemnify TI and its representatives against any damages arising out of the useof any TI components in safety-critical applications.In some cases, TI components may be promoted specifically to facilitate safety-related applications. With such components, TI’s goal is tohelp enable customers to design and create their own end-product solutions that meet applicable functional safety standards andrequirements. Nonetheless, such components are subject to these terms.No TI components are authorized for use in FDA Class III (or similar life-critical medical equipment) unless authorized officers of the partieshave executed a special agreement specifically governing such use.Only those TI components which TI has specifically designated as military grade or “enhanced plastic” are designed and intended for use inmilitary/aerospace applications or environments. Buyer acknowledges and agrees that any military or aerospace use of TI componentswhich have not been so designated is solely at the Buyer's risk, and that Buyer is solely responsible for compliance with all legal andregulatory requirements in connection with such use.TI has specifically designated certain components as meeting ISO/TS16949 requirements, mainly for automotive use. In any case of use ofnon-designated products, TI will not be responsible for any failure to meet ISO/TS16949.Products ApplicationsAudio www.ti.com/audio Automotive and Transportation www.ti.com/automotiveAmplifiers amplifier.ti.com Communications and Telecom www.ti.com/communicationsData Converters dataconverter.ti.com Computers and Peripherals www.ti.com/computersDLP® Products www.dlp.com Consumer Electronics www.ti.com/consumer-appsDSP dsp.ti.com Energy and Lighting www.ti.com/energyClocks and Timers www.ti.com/clocks Industrial www.ti.com/industrialInterface interface.ti.com Medical www.ti.com/medicalLogic logic.ti.com Security www.ti.com/securityPower Mgmt power.ti.com Space, Avionics and Defense www.ti.com/space-avionics-defenseMicrocontrollers microcontroller.ti.com Video and Imaging www.ti.com/videoRFID www.ti-rfid.comOMAP Applications Processors www.ti.com/omap TI E2E Community e2e.ti.comWireless Connectivity www.ti.com/wirelessconnectivity

Mailing Address: Texas Instruments, Post Office Box 655303, Dallas, Texas 75265Copyright © 2014, Texas Instruments Incorporated

http://www.ti.com/audio

http://www.ti.com/automotive

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http://www.ti.com/communications

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http://www.dlp.com

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http://www.ti.com/omap

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http://www.ti.com/wirelessconnectivity

RAMPS 1.4 http://reprap.org/wiki/ramps

This is open hardware: you can redistribute it and/or modify it under the terms of the GNU General Public License as published by the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or (at your option) any later version.

This hardware design is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU General Public License for more details.

You should have received a copy of the GNU General Public License along with this program. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.

!!! Reversing input power, and/or inserting stepper drivers incorrectly will destroy electronics and cause fire hazard!!!

Test all electronics thoroughly before placing into service.

Do not leave power supplied to electronics unattended, or run machines unattended due to the risk of fire and malfunction.

This is NOT a toy and it contains small and sharp parts. Children can choke or suffocate by swallowing small objects. Keep all parts away from children and never leave printer/parts unattended.

Bill of Materials

Qty Part Name Value Package

3 C1,C5,C8 10uF 153CLV04051 C2 100nF C08056 C3,C4,C6,C7,C9,C10 100uF 153CLV06052 D1,D2 1N4004 DO41101 F1 MFR500 MFR5001 F2 MFR1100 MFR11001 LED1 green CHIPLED08053 LED2,LED3,LED4 red CHIPLED08053 Q1,Q2,Q3 STP55NF06L TO220BV5 R1,R7,R11,R21,R22 4.7K (1%) R08058 R2,R3,R4,R5,R6,R8,R9,R10100k R08051 R12 1K R08053 R23,R24,R26 1.8K R08063 R13,R14,R15 10r R08055 R16,R17,R18,R19,R20 10k R08051 S1 B3F3100 B3F31XX1 U$2 2828376 28283761 X4 MSTBA4 MSTBA41 0.1” 18x2 pin8 0.1” 2x3 pin5 0.1” 8x1 pin2 0.1” 6x1 pin6 0.1” 4x1 pin2 0.1” 24x1 female4 0.1” 8x1 female15 0.1” 2 pin jumper

http://reprap.org/wiki/ramps

Features and Benefits LowRDS(ON)outputs Automaticcurrentdecaymodedetection/selection MixedandSlowcurrentdecaymodes Synchronousrectificationforlowpowerdissipation InternalUVLO Crossover-currentprotection 3.3and5Vcompatiblelogicsupply Thermalshutdowncircuitry Short-to-groundprotection Shortedloadprotection Fiveselectablestepmodes:full,1/2,1/4,1/8,and1/16

Package:

DescriptionTheA4988 is a completemicrosteppingmotor driverwithbuilt-intranslatorforeasyoperation.Itisdesignedtooperatebipolar steppermotors in full-, half-, quarter-, eighth-, andsixteenth-stepmodes,withanoutputdrivecapacityofupto35Vand±2A.TheA4988includesafixedoff-timecurrentregulatorwhichhastheabilitytooperateinSloworMixeddecaymodes.

The translator is thekey to theeasy implementationof theA4988.SimplyinputtingonepulseontheSTEPinputdrivesthemotoronemicrostep.Therearenophasesequencetables,highfrequencycontrollines,orcomplexinterfacestoprogram.TheA4988interfaceisanidealfitforapplicationswhereacomplexmicroprocessorisunavailableorisoverburdened.

Duringsteppingoperation,thechoppingcontrolintheA4988automaticallyselectsthecurrentdecaymode,SloworMixed.InMixeddecaymode,thedeviceissetinitiallytoafastdecayforaproportionofthefixedoff-time,thentoaslowdecayforthe remainderof theoff-time.Mixeddecaycurrentcontrolresultsinreducedaudiblemotornoise,increasedstepaccuracy,andreducedpowerdissipation.

DMOS Microstepping Driver with Translator And Overcurrent Protection

Continued on the next page…

A4988

Microcontroller or Controller Logic

VDD

VREF GND GND

RESET

ENABLE

SLEEP

DIR

MS2MS3

MS1

STEP

VBB1CP1 VCPVREG

VDD

ROSC

5 kΩ

0.22 µF

0.22 µF0.1 µF 0.1 µF

100 µF

CP2

VBB2

OUT1A

OUT1B

SENSE1

OUT2A

OUT2B

SENSE2

A4988

Approximatesize

28-contactQFNwithexposedthermalpad5mm×5mm×0.90mm

(ETpackage)

Typical Application Diagram

4988-DS, Rev. 5

DMOS Microstepping Driver with TranslatorAnd Overcurrent ProtectionA4988

2Allegro MicroSystems, LLC115 Northeast CutoffWorcester, Massachusetts 01615-0036 U.S.A.1.508.853.5000; www.allegromicro.com

Internal synchronous rectification control circuitry is providedto improve power dissipation during PWM operation. Internalcircuit protection includes: thermal shutdown with hysteresis,undervoltagelockout(UVLO),andcrossover-currentprotection.Specialpower-onsequencingisnotrequired.

TheA4988issuppliedinasurfacemountQFNpackage(ES),5mm×5mm,withanominaloverallpackageheightof0.90mmandanexposedpadforenhancedthermaldissipation.Itislead(Pb)free(suffix–T),with100%mattetinplatedleadframes.

Description (continued)

Absolute Maximum RatingsCharacteristic Symbol Notes Rating Units

Load Supply Voltage VBB 35 V

Output Current IOUT ±2 A

Logic Input Voltage VIN –0.3 to 5.5 V

Logic Supply Voltage VDD –0.3 to 5.5 V

Motor Outputs Voltage –2.0 to 37 V

Sense Voltage VSENSE –0.5 to 0.5 V

Reference Voltage VREF 5.5 V

Operating Ambient Temperature TA Range S –20 to 85 ºC

Maximum Junction TJ(max) 150 ºC

Storage Temperature Tstg –55 to 150 ºC

Selection GuidePart Number Package Packing

A4988SETTR-T 28-contact QFN with exposed thermal pad 1500 pieces per 7-in. reel



Functional Block Diagram

SENSE1

SENSE2

VREG

VCP

CP2

ControlLogic

DAC

VDD

PWM LatchBlanking

Mixed Decay

DAC

STEP

DIR

RESET

MS1

PWM LatchBlanking

Mixed Decay

CurrentRegulator

CP1

ChargePump

RS2

RS1

VBB1

OUT1A

OUT1B

VBB2

OUT2A

OUT2B

0.1 µF

VREF

Translator

GateDrive DMOS Full Bridge

DMOS Full Bridge

0.1 µF0.22 µF

OSC

ROSC

MS2

REF

ENABLE

SLEEP

MS3

OCP

OCP



ELECTRICAL CHARACTERISTICS1 at TA = 25°C, VBB = 35 V (unless otherwise noted)Characteristics Symbol Test Conditions Min. Typ.2 Max. Units

Output DriversLoad Supply Voltage Range VBB Operating 8 – 35 VLogic Supply Voltage Range VDD Operating 3.0 – 5.5 V

Output On Resistance RDSONSource Driver, IOUT = –1.5 A – 320 430 mΩSink Driver, IOUT = 1.5 A – 320 430 mΩ

Body Diode Forward Voltage VFSource Diode, IF = –1.5 A – – 1.2 VSink Diode, IF = 1.5 A – – 1.2 V

Motor Supply Current IBBfPWM < 50 kHz – – 4 mAOperating, outputs disabled – – 2 mA

Logic Supply Current IDDfPWM < 50 kHz – – 8 mAOutputs off – – 5 mA

Control Logic

Logic Input VoltageVIN(1) VDD×0.7 – – V

VIN(0) – – VDD×0.3 V

Logic Input CurrentIIN(1) VIN = VDD×0.7 –20 <1.0 20 µAIIN(0) VIN = VDD×0.3 –20 <1.0 20 µA

Microstep SelectRMS1 MS1 pin – 100 – kΩRMS2 MS2 pin – 50 – kΩRMS3 MS3 pin – 100 – kΩ

Logic Input Hysteresis VHYS(IN) As a % of VDD 5 11 19 %Blank Time tBLANK 0.7 1 1.3 μs

Fixed Off-Time tOFFOSC = VDD or GND 20 30 40 μsROSC = 25 kΩ 23 30 37 μs

Reference Input Voltage Range VREF 0 – 4 VReference Input Current IREF –3 0 3 μA

Current Trip-Level Error3 errI

VREF = 2 V, %ITripMAX = 38.27% – – ±15 %VREF = 2 V, %ITripMAX = 70.71% – – ±5 %VREF = 2 V, %ITripMAX = 100.00% – – ±5 %

Crossover Dead Time tDT 100 475 800 nsProtectionOvercurrent Protection Threshold4 IOCPST 2.1 – – AThermal Shutdown Temperature TTSD – 165 – °CThermal Shutdown Hysteresis TTSDHYS – 15 – °CVDD Undervoltage Lockout VDDUVLO VDD rising 2.7 2.8 2.9 VVDD Undervoltage Hysteresis VDDUVLOHYS – 90 – mV

1For input and output current specifications, negative current is defined as coming out of (sourcing) the specified device pin.2Typical data are for initial design estimations only, and assume optimum manufacturing and application conditions. Performance may vary for individual units, within the specified maximum and minimum limits.3VERR = [(VREF/8) – VSENSE] / (VREF/8).4Overcurrent protection (OCP) is tested at TA = 25°C in a restricted range and guaranteed by characterization.



THERMAL CHARACTERISTICS

Characteristic Symbol Test Conditions* Value UnitsPackage Thermal Resistance RθJA Four-layer PCB, based on JEDEC standard 32 ºC/W

*Additional thermal information available on Allegro Web site.

Temperature, TA (°C)

Pow

er D

issi

patio

n, P

D (W

)

0

0.50

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

1.00

20 40 60 80 100 120 140 160

Power Dissipation versus Ambient Temperature

RθJA = 32 ºC/W



Figure 1: Logic Interface Timing Diagram

STEP

t A

t D t C

MS1, MS2, MS3, RESET, or DIR

t B

Table 1: Microstepping Resolution Truth Table

Time Duration Symbol Typ. UnitSTEP minimum, HIGH pulse width tA 1 μs

STEP minimum, LOW pulse width tB 1 μs

Setup time, input change to STEP tC 200 ns

Hold time, input change to STEP tD 200 ns

MS1 MS2 MS3 Microstep Resolution Excitation ModeL L L Full Step 2 Phase

H L L Half Step 1-2 Phase

L H L Quarter Step W1-2 Phase

H H L Eighth Step 2W1-2 Phase

H H H Sixteenth Step 4W1-2 Phase



Device Operation. TheA4988isacompletemicrosteppingmotordriverwithabuilt-intranslatorforeasyoperationwithminimalcontrollines.Itisdesignedtooperatebipolarsteppermotorsinfull-,half-,quarter-,eighth,andsixteenth-stepmodes.Thecurrentsineachofthetwooutputfull-bridgesandalloftheN-channelDMOSFETsareregulatedwithfixedoff-timePWM(pulsewidthmodulated)controlcircuitry.Ateachstep,thecurrentforeachfull-bridgeissetbythevalueofitsexternalcurrent-senseresistor(RS1andRS2),areferencevoltage(VREF),andtheoutputvoltageofitsDAC(whichinturniscontrolledbytheoutputofthetranslator).

Atpower-onorreset,thetranslatorsetstheDACsandthephasecurrentpolaritytotheinitialHomestate(showninFigures9through13),andthecurrentregulatortoMixedDecayModeforbothphases.WhenastepcommandsignaloccursontheSTEPinput,thetranslatorautomaticallysequencestheDACstothenextlevelandcurrentpolarity.(SeeTable2forthecurrent-levelsequence.)ThemicrostepresolutionissetbythecombinedeffectoftheMSxinputs,asshowninTable1.

Whenstepping,ifthenewoutputlevelsoftheDACsarelowerthantheirpreviousoutputlevels,thenthedecaymodefortheactivefull-bridgeissettoMixed.IfthenewoutputlevelsoftheDACsarehigherthanorequaltotheirpreviouslevels,thenthedecaymodefortheactivefull-bridgeissettoSlow.Thisauto-maticcurrentdecayselectionimprovesmicrosteppingperfor-mancebyreducingthedistortionofthecurrentwaveformthatresultsfromthebackEMFofthemotor.

Microstep Select (MSx).ThemicrostepresolutionissetbythevoltageonlogicinputsMSx,asshowninTable1.TheMS1andMS3pinshavea100kΩpull-downresistance,andtheMS2pinhasa50kΩpull-downresistance.WhenchangingthestepmodethechangedoesnottakeeffectuntilthenextSTEPrisingedge.

Ifthestepmodeischangedwithoutatranslatorreset,andabso-lutepositionmustbemaintained,itisimportanttochangethestepmodeatasteppositionthatiscommontobothstepmodesinordertoavoidmissingsteps.Whenthedeviceispowereddown,orresetduetoTSDoranovercurrenteventthetranslatorissetto

thehomepositionwhichisbydefaultcommontoallstepmodes.

Mixed Decay Operation.ThebridgeoperatesinMixeddecaymode,atpower-onandreset,andduringnormalrunningaccordingtotheROSCconfigurationandthestepsequence,asshowninFigures9through13.DuringMixeddecay,whenthetrippointisreached,theA4988initiallygoesintoafastdecaymodefor31.25%oftheoff-time,tOFF.Afterthat,itswitchestoSlowdecaymodefortheremainderoftOFF.Atimingdiagramforthisfeatureappearsonthenextpage.

Typically,mixeddecayisonlynecessarywhenthecurrentinthewindingisgoingfromahighervaluetoalowervalueasdeterminedbythestateofthetranslator.Formostloadsautomatically-selectedmixeddecayisconvenientbecauseitminimizesripplewhenthecurrentisrisingandpreventsmissedstepswhenthecurrentisfalling.Forsomeapplicationswheremicrosteppingatverylowspeedsisnecessary,thelackofbackEMFinthewindingcausesthecurrenttoincreaseintheloadquickly,resultinginmissedsteps.ThisisshowninFigure2.BypullingtheROSCpintoground,mixeddecayissettobeactive100%ofthetime,forbothrisingandfallingcurrents,andpreventsmissedstepsasshowninFigure3.Ifthisisnotanissue,itisrecommendedthatautomatically-selectedmixeddecaybeused,becauseitwillproducereducedripplecurrents.RefertotheFixedOff-Timesectionfordetails.

Low Current Microstepping. Intendedforapplicationswheretheminimumon-timepreventstheoutputcurrentfromregulatingtotheprogrammedcurrentlevelatlowcurrentsteps.Topreventthis,thedevicecanbesettooperateinMixeddecaymodeonbothrisingandfallingportionsofthecurrentwaveform.ThisfeatureisimplementedbyshortingtheROSCpintoground.Inthisstate,theoff-timeisinternallysetto30µs.

Reset Input (R E S E T ).TheRESETinputsetsthetranslatortoapredefinedHomestate(showninFigures9through13),andturnsoffalloftheFEToutputs.AllSTEPinputsareignoreduntiltheRESETinputissettohigh.

Step Input (STEP).Alow-to-hightransitionontheSTEP

Functional Description



Figure 2: Missed Steps in Low-Speed Microstepping

Figure 3: Continuous Stepping Using Automatically-Selected Mixed Stepping (ROSC pin grounded)

t → , 1 s/div.Step input 10 V/div.

Mixed Decay

No Missed StepsILOAD 500 mA/div.

t → , 1 s/div.Step input 10 V/div.

Slow Decay

Slow Decay

Slow Decay

Slow Decay

MixedDecay

MixedDecay

MixedDecay

MixedDecay

Missed Step

Voltage on ROSC terminal 2 V/div.



inputsequencesthetranslatorandadvancesthemotoroneincre-ment.ThetranslatorcontrolstheinputtotheDACsandthedirec-tionofcurrentflowineachwinding.ThesizeoftheincrementisdeterminedbythecombinedstateoftheMSxinputs.

Direction Input (DIR). Thisdeterminesthedirectionofrota-tionofthemotor.ChangestothisinputdonottakeeffectuntilthenextSTEPrisingedge.

Internal PWM Current Control. Eachfull-bridgeiscon-trolledbyafixedoff-timePWMcurrentcontrolcircuitthatlimitstheloadcurrenttoadesiredvalue,ITRIP.Initially,adiagonalpairofsourceandsinkFEToutputsareenabledandcurrentflowsthroughthemotorwindingandthecurrentsenseresistor,RSx.WhenthevoltageacrossRSxequalstheDACoutputvoltage,thecurrentsensecomparatorresetsthePWMlatch.Thelatchthenturnsofftheappropriatesourcedriverandinitiatesafixedofftimedecaymode

ThemaximumvalueofcurrentlimitingissetbytheselectionofRSxandthevoltageattheVREFpin.Thetransconductancefunc-tionisapproximatedbythemaximumvalueofcurrentlimiting,ITripMAX(A),whichissetby

ITripMAX = VREF / ( 8 × RS)

whereRSistheresistanceofthesenseresistor(Ω)andVREFistheinputvoltageontheREFpin(V).

TheDACoutputreducestheVREFoutputtothecurrentsensecomparatorinprecisesteps,suchthat

Itrip = (%ITripMAX / 100) × ITripMAX

(SeeTable2for%ITripMAXateachstep.)

Itiscriticalthatthemaximumrating(0.5V)ontheSENSE1andSENSE2pinsisnotexceeded.

Fixed Off-Time.TheinternalPWMcurrentcontrolcircuitryusesaone-shotcircuittocontrolthedurationoftimethattheDMOSFETsremainoff.Theoff-time,tOFF,isdeterminedbytheROSCterminal.TheROSCterminalhasthreesettings:

ROSCtiedtoVDD—off-timeinternallysetto30µs,decaymodeisautomaticMixeddecayexceptwheninfullstepwheredecaymodeissettoSlowdecay

ROSCtieddirectlytoground—off-timeinternallysetto30µs,currentdecayissettoMixeddecayforbothincreasinganddecreasingcurrentsforallstepmodes.

ROSCthrougharesistortoground—off-timeisdeterminedbythefollowingformula,thedecaymodeisautomaticMixeddecayforallstepmodesexceptfullstepwhicissettoslowdecay.

tOFF ≈ ROSC ⁄ 825

WheretOFFisinµs.Blanking.Thisfunctionblankstheoutputofthecurrentsensecomparatorswhentheoutputsareswitchedbytheinternalcurrentcontrolcircuitry.Thecomparatoroutputsareblankedtopreventfalseovercurrentdetectionduetoreverserecoverycurrentsoftheclampdiodes,andswitchingtransientsrelatedtothecapacitanceoftheload.Theblanktime,tBLANK(µs),isapproximately

tBLANK ≈ 1 µs

Shorted-Load and Short-to-Ground Protection. Ifthemotorleadsareshortedtogether,orifoneoftheleadsisshortedtoground,thedriverwillprotectitselfbysensingtheovercurrenteventanddisablingthedriverthatisshorted,protect-ingthedevicefromdamage.Inthecaseofashort-to-ground,thedevicewillremaindisabled(latched)untiltheSLEEPinputgoeshighorVDDpowerisremoved.Ashort-to-groundovercurrenteventisshowninFigure4.

Whenthetwooutputsareshortedtogether,thecurrentpathisthroughthesenseresistor.Aftertheblankingtime(≈1µs)expires,thesenseresistorvoltageisexceedingitstripvalue,duetotheovercurrentconditionthatexists.Thiscausesthedrivertogointoafixedoff-timecycle.Afterthefixedoff-timeexpiresthedriverturnsonagainandtheprocessrepeats.Inthisconditionthedriveriscompletelyprotectedagainstovercurrentevents,buttheshortisrepetitivewithaperiodequaltothefixedoff-timeofthedriver.ThisconditionisshowninFigure5.

Duringashortedloadeventitisnormaltoobservebothaposi-tiveandnegativecurrentspikeasshowninFigure3,duetothedirectionchangeimplementedbytheMixeddecayfeature.ThisisshowninFigure6.Inbothinstancestheovercurrentcircuitryisprotectingthedriverandpreventsdamagetothedevice.

Charge Pump (CP1 and CP2).ThechargepumpisusedtogenerateagatesupplygreaterthanthatofVBBfordrivingthesource-sideFETgates.A0.1µFceramiccapacitor,shouldbeconnectedbetweenCP1andCP2.Inaddition,a0.1µFceramiccapacitorisrequiredbetweenVCPandVBB,toactasareservoirforoperatingthehigh-sideFETgates.

CapacitorvaluesshouldbeClass2dielectric±15%maximum,ortoleranceR,accordingtoEIA(ElectronicIndustriesAlliance)specifications.



VREG (VREG).Thisinternally-generatedvoltageisusedtooperatethesink-sideFEToutputs.ThenominaloutputvoltageoftheVREGterminalis7V.TheVREGpinmustbedecoupledwitha0.22µFceramiccapacitortoground.VREGisinternallymonitored.Inthecaseofafaultcondition,theFEToutputsoftheA4988aredisabled.

CapacitorvaluesshouldbeClass2dielectric±15%maximum,ortoleranceR,accordingtoEIA(ElectronicIndustriesAlliance)specifications.

Enable Input (E N A B L E ).ThisinputturnsonoroffalloftheFEToutputs.Whensettoalogichigh,theoutputsaredisabled.Whensettoalogiclow,theinternalcontrolenablestheoutputsasrequired.ThetranslatorinputsSTEP,DIR,andMSx,aswellastheinternalsequencinglogic,allremainactive,independentoftheENABLEinputstate.

Shutdown.Intheeventofafault,overtemperature(excessTJ)oranundervoltage(onVCP),theFEToutputsoftheA4988aredisableduntilthefaultconditionisremoved.Atpower-on,theUVLO(undervoltagelockout)circuitdisablestheFEToutputsandresetsthetranslatortotheHomestate.

Sleep Mode( S L E E P ).Tominimizepowerconsumptionwhenthemotorisnotinuse,thisinputdisablesmuchoftheinternalcircuitryincludingtheoutputFETs,currentregulator,andchargepump.AlogiclowontheSLEEPpinputstheA4988intoSleepmode.Alogichighallowsnormaloperation,aswellasstart-up(atwhichtimetheA4988drivesthemotortotheHomemicrostepposition).WhenemergingfromSleepmode,inordertoallowthechargepumptostabilize,provideadelayof1msbeforeissuingaStepcommand.

Mixed Decay Operation.ThebridgeoperatesinMixedDecaymode,dependingonthestepsequence,asshowninFig-ures9through13.Asthetrippointisreached,theA4988initiallygoesintoafastdecaymodefor31.25%oftheoff-time,tOFF.Afterthat,itswitchestoSlowDecaymodefortheremainderoftOFF.AtimingdiagramforthisfeatureappearsinFigure7.

Synchronous Rectification.WhenaPWM-offcycleistriggeredbyaninternalfixed-offtimecycle,loadcurrentrecircu-latesaccordingtothedecaymodeselectedbythecontrollogic.ThissynchronousrectificationfeatureturnsontheappropriateFETsduringcurrentdecay,andeffectivelyshortsoutthebodydiodeswiththelowFETRDS(ON).Thisreducespowerdissipationsignificantly,andcaneliminatetheneedforexternalSchottkydiodesinmanyapplications.Synchronousrectificationturnsoffwhentheloadcurrentapproacheszero(0A),preventingreversaloftheloadcurrent.

t →

Fixed off-time

5 A / div.

t →

5 A / div.

Figure 4: Short-to-Ground Event

Figure 5. Shorted Load (OUTxA → OUTxB) in Slow Decay Mode

Figure 6: Shorted Load (OUTxA → OUTxB) in Mixed Decay Mode

Fixed off-time

Fast decay portion(direction change)

t →

5 A / div.Fault latched



VSTEP

IOUT

IOUT

t

See Enlargement A

Enlargement A

tSDtFD

toff

Slow Decay

Mixed Decay

Fast Decay

IPEAK

70.71

–70.71

0

100.00

–100.00

Symbol Characteristictoff Device fixed off-time

IPEAK Maximum output current

tSD Slow decay interval

tFD Fast decay interval

IOUT Device output current

Figure 7: Current Decay Modes Timing Chart



Application Layout

Layout.Theprintedcircuitboardshoulduseaheavyground-plane.Foroptimumelectricalandthermalperformance,theA4988mustbesoldereddirectlyontotheboard.Pins3and18areinternallyfused,whichprovidesapathforenhancedthermaldissipation.ThesespinsshouldbesoldereddirectlytoanexposedsurfaceonthePCBthatconnectstothermalviasareusedtotransferheattootherlayersofthePCB.

Inordertominimizetheeffectsofgroundbounceandoffsetissues,itisimportanttohavealowimpedancesingle-pointground,knownasastar ground,locatedveryclosetothedevice.BymakingtheconnectionbetweenthepadandthegroundplanedirectlyundertheA4988,thatareabecomesanideallocationforastargroundpoint.Alowimpedancegroundwillpreventgroundbounceduringhighcurrentoperationandensurethatthesupplyvoltageremainsstableattheinputterminal.

Thetwoinputcapacitorsshouldbeplacedinparallel,andasclosetothedevicesupplypinsaspossible.Theceramiccapaci-tor(CIN1)shouldbeclosertothepinsthanthebulkcapacitor(CIN2).Thisisnecessarybecausetheceramiccapacitorwillberesponsiblefordeliveringthehighfrequencycurrentcomponents.Thesenseresistors,RSx,shouldhaveaverylowimpedancepathtoground,becausetheymustcarryalargecurrentwhilesupportingveryaccuratevoltagemeasurementsbythecurrentsensecomparators.Longgroundtraceswillcauseadditionalvoltagedrops,adverselyaffectingtheabilityofthecomparatorstoaccuratelymeasurethecurrentinthewindings.TheSENSExpinshaveveryshorttracestotheRSxresistorsandverythick,lowimpedancetracesdirectlytothestargroundunderneaththedevice.Ifpossible,thereshouldbenoothercomponentsonthesensecircuits.

VBB

VDD

1

PAD

A4988

C3

C6R1

R2

R3

C1 C8

C2C9C7

RS2RS1

R6

C4

OUT1B

NC

DIR

REF

STEP

VDD

OUT2B

ENABLE

CP1

CP2

VCP

NC

VREG

MS1

MS2

MS3

RESE

T

ROSC

SLEE

P

VBB2

SENS

E2

OUT2

A NC

OUT1

A

SENS

E1

VBB1

GND

GND

PCB

Thermal Vias

Trace (2 oz.)Signal (1 oz.)Ground (1 oz.)Thermal (2 oz.)

SolderA4988

Figure 8: Typical Application and Circuit Layout



VCP

GND

CP2

GND

CP1VBB

8 V

GND

VDD

GND GND

8 V

GND GND

8 V

VBB

VREG

10 V

GND

DMOSParasitic

SENSE VREG

GND

VBB

40 V

GND

VBB

OUTDMOSParasitic

DMOSParasitic

GND

PGND GND

MS1MS2MS3DIR

VREFROSC

SLEEP

Pin Circuit Diagrams



Figure 10: Decay Modes for Half-Step IncrementsFigure 9: Decay Mode for Full-Step Increments

*With ROSC pin tied to GND

Mixed*

Phase 2

IOUT2A

Direction = H

(%)

Phase 1

IOUT1A

Direction = H

(%)

STEPH

om

e M

icro

ste

p P

os

itio

n

Ho

me

Mic

ros

tep

Po

sit

ion

100.00

70.71

–70.71

0.00

–100.00

100.00

70.71

–70.71

0.00

–100.00

Slow

RESET


Hom

e M

icro

step

Pos

ition

Hom

e M

icro

step

Pos

ition

100.00

70.71

–70.71

0.00

–100.00

100.00

70.71

–70.71

0.00

–100.00

Phase 2IOUT2B

Direction = H(%)

Phase 1IOUT1A

Direction = H(%)

STEP

SlowMixed

Mixed*

Mixed*

SlowMixed

SlowMixed

MixedSlow

MixedSlow

MixedSlowSlow

0.00

100.0092.39

70.71

38.27

–38.27

–70.71

–92.39–100.00

0.00

100.0092.39

70.71

38.27

–38.27

–70.71

–92.39–100.00

Phase 2IOUT2B

Direction = H(%)

Phase 1IOUT1A

Direction = H(%)

Hom

e M

icro

step

Pos

ition

Slow Mixed SlowSlow Mixed

Slow Mixed Slow MixedMixed

STEP

Slow

Mixed*

Mixed*


Figure 11: Decay Modes for Quarter-Step Increments

DIR= H

DIR= H DIR= H



Figure 12: Decay Modes for Eighth-Step Increments

Mixed MixedSlow Slow

Mixed Slow Mixed Slow

0.00

100.0092.39

70.7155.56

–55.56

83.15

–83.15

38.27

19.51

–19.51

–38.27

–70.71

–92.39–100.00

0.00

100.0092.39

70.7155.56

–55.56

83.15

–83.15

38.27

19.51

–19.51

–38.27

–70.71

–92.39–100.00

Phase 2IOUT2B

Direction = H(%)

Phase 1IOUT1A

Direction = H(%)

Hom

e M

icro

step

Pos

ition

STEP

Mixed*

Mixed*


DIR= H



Figure 13: Decay Modes for Sixteenth-Step Increments

MixedSlow

Mixed*

Mixed*

MixedSlow

MixedSlow SlowSlow

100.0095.6988.1983.15

–83.15

77.3070.71

63.44

55.56

47.14

38.27

29.03

19.51

9.8

0.00

–100.00–95.69–88.19

–77.30

–70.71

–63.44

–55.56

–47.14

–38.27

–29.03

–19.51

–9.8

100.0095.6988.1983.15

–83.15

77.3070.71

63.44

55.56

47.14

38.27

29.03

19.51

9.8

0.00

–100.00–95.69–88.19

–77.30

–70.71

–63.44

–55.56

–47.14

–38.27

–29.03

–19.51

–9.8

Phase 2IOUT2B

Direction = H(%)

Phase 1IOUT1A

Direction = H(%)

Hom

e M

icro

step

Pos

ition

Mixed


STEP

DIR= H



Table 2: Step Sequencing SettingsHome microstep position at Step Angle 45º; DIR = H

Full Step

#

Half Step

#

1/4 Step

#

1/8 Step

#

1/16 Step

#

Phase 1 Current

[% ItripMax] (%)

Phase 2 Current

[% ItripMax] (%)

Step Angle

(º)

Full Step

#

Half Step

#

1/4 Step

#

1/8 Step

#

1/16 Step

#

Phase 1 Current

[% ItripMax] (%)

Phase 2 Current

[% ItripMax] (%)

Step Angle

(º)1 1 1 1 100.00 0.00 0.0 5 9 17 33 –100.00 0.00 180.0

2 99.52 9.80 5.6 34 –99.52 –9.80 185.6

2 3 98.08 19.51 11.3 18 35 –98.08 –19.51 191.3

4 95.69 29.03 16.9 36 –95.69 –29.03 196.9

2 3 5 92.39 38.27 22.5 10 19 37 –92.39 –38.27 202.5

6 88.19 47.14 28.1 38 –88.19 –47.14 208.1

4 7 83.15 55.56 33.8 20 39 –83.15 –55.56 213.8

8 77.30 63.44 39.4 40 –77.30 –63.44 219.4

1 2 3 5 9 70.71 70.71 45.0 3 6 11 21 41 –70.71 –70.71 225.0

10 63.44 77.30 50.6 42 –63.44 –77.30 230.6

6 11 55.56 83.15 56.3 22 43 –55.56 –83.15 236.3

12 47.14 88.19 61.9 44 –47.14 –88.19 241.9

4 7 13 38.27 92.39 67.5 12 23 45 –38.27 –92.39 247.5

14 29.03 95.69 73.1 46 –29.03 –95.69 253.1

8 15 19.51 98.08 78.8 24 47 –19.51 –98.08 258.8

16 9.80 99.52 84.4 48 –9.80 –99.52 264.4

3 5 9 17 0.00 100.00 90.0 7 13 25 49 0.00 –100.00 270.0

18 –9.80 99.52 95.6 50 9.80 –99.52 275.6

10 19 –19.51 98.08 101.3 26 51 19.51 –98.08 281.3

20 –29.03 95.69 106.9 52 29.03 –95.69 286.9

6 11 21 –38.27 92.39 112.5 14 27 53 38.27 –92.39 292.5

22 –47.14 88.19 118.1 54 47.14 –88.19 298.1

12 23 –55.56 83.15 123.8 28 55 55.56 –83.15 303.8

24 –63.44 77.30 129.4 56 63.44 –77.30 309.4

2 4 7 13 25 –70.71 70.71 135.0 4 8 15 29 57 70.71 –70.71 315.0

26 –77.30 63.44 140.6 58 77.30 –63.44 320.6

14 27 –83.15 55.56 146.3 30 59 83.15 –55.56 326.3

28 –88.19 47.14 151.9 60 88.19 –47.14 331.9

8 15 29 –92.39 38.27 157.5 16 31 61 92.39 –38.27 337.5

30 –95.69 29.03 163.1 62 95.69 –29.03 343.1

16 31 –98.08 19.51 168.8 32 63 98.08 –19.51 348.8

32 –99.52 9.80 174.4 64 99.52 –9.80 354.4



Pin-out Diagram

Terminal List TableName Number Description

CP1 4 Charge pump capacitor terminal

CP2 5 Charge pump capacitor terminal

VCP 6 Reservoir capacitor terminal

VREG 8 Regulator decoupling terminal

MS1 9 Logic input

MS2 10 Logic input

MS3 11 Logic input

R E S E T 12 Logic input

ROSC 13 Timing set

S L E E P 14 Logic input

VDD 15 Logic supply

STEP 16 Logic input

REF 17 Gm reference voltage input

GND 3, 18 Ground*

DIR 19 Logic input

OUT1B 21 DMOS Full Bridge 1 Output B

VBB1 22 Load supply

SENSE1 23 Sense resistor terminal for Bridge 1

OUT1A 24 DMOS Full Bridge 1 Output A

OUT2A 26 DMOS Full Bridge 2 Output A

SENSE2 27 Sense resistor terminal for Bridge 2

VBB2 28 Load supply

OUT2B 1 DMOS Full Bridge 2 Output B

E N A B L E 2 Logic input

NC 7, 20, 25 No connection

PAD – Exposed pad for enhanced thermal dissipation*

*The GND pins must be tied together externally by connecting to the PAD ground plane under the device.

PAD

21

20

19

18

17

16

15

1

2

3

4

5

6

7

8 9 10 11 12 13 14

28 27 26 25 24 23 22

VB

B2

SE

NS

E2

OU

T2A

NC

OU

T1A

SE

NS

E1

VB

B1

VR

EG

MS

1

MS

2

MS

3

RE

SE

T

RO

SC

SLE

EP

OUT1B

NC

DIR

GND

REF

STEP

VDD

OUT2B

ENABLE

GND

CP1

CP2

VCP

NC



ET Package, 28-Pin QFN with Exposed Thermal Pad

0.25 +0.05–0.07

0.500.90 ±0.10

C0.0829X

SEATINGPLANE

C

A Terminal #1 mark area

B Exposed thermal pad (reference only, terminal #1 identifier appearance at supplier discretion)

For Reference Only; not for tooling use(reference JEDEC MO-220VHHD-1)Dimensions in millimetersExact case and lead configuration at supplier discretion within limits shown

C Reference land pattern layout (reference IPC7351 QFN50P500X500X100-29V1M); All pads a minimum of 0.20 mm from all adjacent pads; adjust as necessary to meet application process requirements and PCB layout tolerances; when mounting on a multilayer PCB, thermal vias at the exposed thermal pad land can improve thermal dissipation (reference EIA/JEDEC Standard JESD51-5)

28

21

A

28

12

PCB Layout Reference View

B3.15

0.73 MAX

3.15

3.15

3.15

0.30

1

28 0.501.15

4.80

4.80

C

5.00 ±0.15

5.00 ±0.15

D

D Coplanarity includes exposed thermal pad and terminals



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Revision HistoryRevision Revision Date Description of Revision

4 January 27, 2012 Update IOCPST

5 May 7, 2014 Revised text on pg. 9; revised Figure 8 and Table 2