Das schmuffligste Blog der Welt

3D Drucker werden ja langsam erschwinglich, die ersten Schrottgeräte sind bei den üblichen Elektroniktrödlern erhältlich. Zeit also, sich mal nach einem etwas besseren Gerät umzuschauen und zu sehen, was der „Markt“ bietet. Über den Hinweis eines Freundes bin ich dann auf die Reprap Drucker gestoßen, da gibt es einige sehr interessante Varianten.
Da ich vor habe, damit u.a. Gehäuse für Prototypen und kleine Ersatzteile zu drucken, habe ich mir diese Voraussetzungen ausgedacht:

– Druckvolumen 20cm x 20cm x 20cm
– Erweiterbar auf 2 Extruder
– Kostengünstig
– Eventuell Bausatz

Nach geraumer Zeit der Recherche bin ich dann tatsächlich bei einem Reprap Modell hängen geblieben. Der User „nophead“ bietet im Reprap Forum seine Variante des Mendel Repraps als Mendel90 an. Umgerechnet 750 EUR inkl. Versand soll das komplette Kit kosten und wird direkt mit 0.4mm Hotend und einigen Metern 3mm Filament geliefert. Das Gerät macht optisch einen sehr guten Eindruck und auch die bisherigen Käufer äußern sich nicht negativ. Also habe ich mir den Bausatz mal bestellt 🙂

Bereits wenige Tage nach der Überweisung des Geldes traf das hervorragend(!!) verpackte Kit ein. Ebenso hervorragend war die Beschriftung und Verpackung der einzelnen Baugruppen und Teile, alle Kleinteile in beschrifteten Tütchen! Besser geht es nicht. Die Bauanleitung ist auf Englisch, einzelne Fachbegriffe musste ich ab und an nachschlagen, aber durchaus verständlich.
Insgesamt habe ich ca 20h an dem Mendel90 gebaut. Das Kalibrieren hat mit Messchieber, Messuhr und Wasserwaage dann allerdings recht lange gedauert. Man muss messen, einstellen, Testobjekte drucken und bewerten und dann alles wieder von vorne, wenn man den Drucker bewegt hat. Aber nach einigen  Tagen hat es dann geklappt, und ich habe meinen ersten produktiven Druck gemacht. Ein Raspberry Pi Gehäuse.

Hier habe ich ja schon mal erläutert, wie man eine externe Relaiskarte (zB die K8IO von Pollin) an den Raspberry anschließen kann. Damit habe ich mir eine einfache Alarmanlage realisiert.
Zwischenzeitlich habe ich jedoch festgestellt, dass ich aufgrund der Netzwerkanbindung eigentlich gar keine Relais steuern muss/will. Ich sende mir über ein per USB/RS485 angeschlossenes GSM Modem im Alarmfall SMS und gebe über einen Audioverstärker Alarmsounds (Sirene etc.) aus. Also kein Bedarf, per Relais eine Hupe oder ein Blinklicht zu steuern. Der Platz im Gehäuse kann sinnvoller genutzt werden.

Was liegt also näher, als sich eigene Breakoutboards für die Alarmgeber (Reedschalter für Türen, IR Bewegungsmelder, etc.) zu bauen, die nur die nötigen Schnittstellen nach außen führen? Im Zuge der Entwicklung soll auch noch ein LCD zur Anzeige von Infos mit eingebunden werden.
Also los!

Zunächst sollte man versuchen herauszufinden, wieviele Alarmgeber man anschließen will. Ich nutze gegenwärtig einen IR Bewegungsmelder und diverse Reedschalter für Fenster und Türen. Letztere sind in Reihe geschaltet, werden also als ein Alarmgeber behandelt. Eins hin, eins im Sinn macht zwei, noch einen als Reserve und siehe da, man braucht Anschlussmöglichkeiten für drei Alarmgeber. Dann braucht man natürlich noch einen Eingang, um die Anlage „unscharf“ schalten zu können, sonst löst man selbst beim Eintreten etc. den Alarm aus. Es muss also eine Anschlussmöglichkeit für 3 Alarmgeber und 1 Unscharfschalter geben. Das entspricht 4 zu belegenden GPIO Pins.
Weiterhin soll ein beleuchtetes LC Display angeschlossen werden. Dort kann man dann die Uhrzeit, die Anzahl der Alarme oder sonstwas anzeigen lassen. Ich will bzgl. des LCDs nicht zu weit ausholen, aber es gibt serielle oder parallel zu betreibende Displays. Serielle benötigen in der Regel 4 Signalleitungen, parallele deren 8. Das war mir immernoch zu viel. GPIO Pins sind knapp! Also entschloss ich mich dazu, das Display per I²C anzusteuern, das sind immerhin nur zwei Leitungen. Dafür gibt es fertige Module in denen der I²C Portexpander gleich verbaut ist. Ich hatte jedoch gerade ein LCD 1602er Modul mit HD44780 und den passenden Expander (PCF8574) rumliegen, also habe ich alles gleich selbst gemacht.

Der Masterplan war also:

1. Entwicklung einer kleinen Breakoutplatine mit 4 Anschlussklemmen für 3 Alarmgeber/1 Unscharfschalter, mit Anschlussmöglichkeit für eine LCD Platine (I²C).
2. Entwicklung einer LCD Platine mit I²C Portexpander zum Anschluss an das Breakoutboard.

Punkt eins ist ganz simpel, eine Platine mit 2x13pol. Pinheader, über 4 Pullupwiderstände mit 10k Ohm liegen an den 4 GPIO Pins immer 3.3V an. Alarmgeber sind in der Regel „Normally Closed (NC)“, d.h. über 4 Pulldownwiderstände mit 100 Ohm liegen an den GPIO Pins 0V/GND an. Bei „Normally Open (NO)“ Gebern würden dann logischerweise die 3.3V anliegen 😉
Auf der Platine gibt es einen 2x3pol. Pinheader über den die beiden I²C Pins des Raspberry (SDA + SCL) sowie 5V und GND herausgeführt werden.  Mein LCD Display verfügt über eine direkt mit 5V zu schaltende Hintergrundbeleuchtung.

Punkt zwei ist nur wenig komplizierter. Auf der LCD Platine gibt es dann ebenfalls einen passenden 2x3pol. Pinheader, die beiden I²C Leitungen gehen zum IC, dem bereits erwähnten PCF8574.  Dessen Ausgänge (nicht alle, ich nutze das DIsplay im 4bit seriellen Modus) steuern dann das Display. In der aktuellen WiringPi Version gibt es einen passenden Treiber um Displays mit dem PCF8574 anzusprechen.  Dann noch kleinkrams wie ein 10k Drehpoti zur Kontrastregelung, Lötpads um einen Schalter anzuschließen, der die Beleuchtung des Displays steuert. Wäre ja Unsinn, da dauernd das Licht brennen zu lassen. Der PCF8574 ist im Layout übrigens auf Adresse 0x21 konfiguriert!

Und fertig. Beide Platinen habe ich mit der Freewareversion von Eagle entworfen und gleich mit meiner selbstgebauten Ätzküvette und dem optimierten Tonertransferverfahren hergestellt.

PS: Die in Bild eins zu sehende RaspiCam ist übrigens mit ins Alarmschema eingebungen und macht im Alarmfall tolle Bilder 🙂

Download Layouts

Beide Module angeschlossen

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In meinem letzten Beitrag habe ich ja bereits geschildert, wie das Ergebnis meines ersten Tonertransfertest zur Herstellung des Arduino mega-ISP Shields verlaufen ist.
Mit dem Ergebnis der Platine war ich jedoch nicht mehr so ganz zufrieden, nachdem ich gesehen habe, dass Platinen auch ganz anders aussehen können. Von Belichteten ganz zu schweigen.
Es musste also etwas verbessert werden. Lange habe ich Foren, Wikis und Portale gewälzt und studiert und bin zu diesen Erkenntnissen gelangt:

1. Mein Kyocera FS-1010 bringt zu wenig Toner auf2. Das Basismaterial muss „wie geleckt“ sein
3. Mit verschiedenen Druckmedien gibt es unterschiedliche Ergebnisse
4. Anschleifen mit 600er/1000er Schleifpapier soll bessere Ergebnisse bringen

Das sind eigentlich die wesentlichen, das Ergebniss beeinflussenden Kriterien. An Punkt 1 möchte ich nichts ändern, der Drucker ist super, Toner geschenkt billig und die Geschwindigkeit OK. Es gibt wohl die Möglichkeit den Tonerauftrag zu erhöhen (bzw. den ab Werk eingestellten ECO Modus abzuschalten), wenn man ein Kyocera Tool nutzt. Das geht aber wohl nur, wenn der Drucker einen Netzwerkanschluss hat oder über die parallele Schnittstelle angeschlossen ist. Ersteres hat meiner nicht, und zweiteres hat mein Rechner nicht. Also ist Punkt 1 schon mal nicht zu ändern.

Kommen wir zum „geleckten“ Basismaterial. Da ich meine Platinen gerne mal bei Pollin im 1kg Sack kaufe, wird es damit auch schwierig 😀 Ich bin der Ansicht, dass es auch mit nicht ganz fabrikneuem Material funktionieren MUSS. Daher habe ich für meine folgenden Tests eine bereits mehrfach betransferte Platine benutzt, die schon nicht mehr ganz so frisch aussah. Punkt 2 wäre damit also auch abgehakt.

Zu Punkt 3 habe ich viel gelesen. Manche nutzen das Trägerpapier von Buchfolie, die man Rollenweise kaufen kann. Andere organisieren sich kostenlose Aufkleber und drucken dadrauf. Wieder andere behaupten, das Butterbrotpapier von Gut&Günstig aus dem Edeka wäre ideal geeignet um mit Ihrem Laserdrucker Marke WasWeisIch bedruckt zu werden.  Ich möchte eigentlich weniger rumspielen und meine Zeit mit Foliensuche verbringen. Ich brauche reproduzierbare Ergebnisse! Ich habe mich daher entschieden, nach wie vor bei den käuflich zu erwebenden Trägerfolien zu bleiben, die genau für diesen Zweck gedacht sind. 10 Blatt A4 Trägerfolien kosten inkl. Versand noch keine 2 EUR, und auf jedes Blatt kann man in der Regel mehrere Platinen drucken. Also habe ich damit auch Punkt 3 verworden.

Last not least, wäre noch Punkt 4 übrig. Und den finde ich am interessantesten! Ich habe meine Platinen ja immer schon vor dem Aufbügeln mit Aceton gereinigt, aber sollte das Anschleifen einen so dramatischen Unterschied machen? Nun, ich mache es kurz und sage: Es macht! Leider gab es bei uns im Baumarkt nur Sandpapier mit 1200er Körnung. Aber selbst damit hat man die Oberfläche der Platine optisch ruiniert. Nach der Bearbeitung mit dem Sandpapier hätte ich meine Hand dafür ins Feuer gelegt, dass das nichts wird. Dann nochmals gereinigt, aufgebügelt und begutachtet. Abgesehen vom Kyoceraproblem des zu geringen Tonerauftrags, ein hervorragendes Ergebnis. Es hat sich alles von der Folie gelöst und wurde übertragen. Man sah durch die Masseflächen hindurch zwar die angeschliffene Platinenstruktur schimmern, aber wer nicht wagt der nicht gewinnt, rein in die Küvette.

Und was soll ich sagen, das Ergebnis überzeugt voll und ganz! Die beste Platine die ich je hergestellt habe. Das Geheimnis scheint (bei mir *g*) das Anschleifen des Basismaterials mit 1200er Sandpapier gewesen zu sein.

Aufgebügelt, man sieht die Wabenstruktur nach dem Schmirgeln

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