RAMPS 1.4 لوحة تحكم طابعة 3D

لمعرفة لوحة الأم RAMPS 1.4 بشكل جيد و في البداية إن لم تكن لك دراية بالأردوينو ندعوك بقرائة هذه التدوينة المرتبطة: اردوينو: دليل شامل في عالم الإبداع التكنولوجي. 

تحتوي كل طابعة ثلاثية الأبعاد على كمبيوتر صغير و دائرة تحكم لتضخيم و توجيه الإشارات التي تؤدي جميع الوظائف التي تحتاجها الطابعة لتشغيلها. 

يضع بعض موردي الطابعات كل هذه الوظائف على لوحة دائرة كهربائية واحدة و يستخدمون شرائح خاصة للتحكم في طابعاتهم.

تاريخيًا، لم يكن هذا هو الحال دائمًا. كان التطور في هذا المجال مدفوعًا بظهور كمبيوتر Arduino، و كان لدى Arduino Mega ما يكفي من دوائر التحكم الرقمية و التناظرية للقيام بالمهمة.

كل ما كان مطلوبًا هو وسيلة لإتاحة الطاقة الأولية لـ Mega للأجزاء الميكانيكية للطابعة ثلاثية الأبعاد عبر RAMPS 1.4.في هذه الأيام، تقدمت الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى نقطة حيث يمكن شراء الأنظمة التجارية التي يتم توصيلها و تشغيلها حرفيًا. 

هذا رائع للأشخاص الذين يريدون الطباعة فقط و لا يهتمون بالأعمال الداخلية لهذه الآلات الرائعة.و لكن إذا كنت تهتم أو تريد إنشاء جزء خاص بك، فمن المفيد أن تفهم المزيد حول ما تفعله جميع الأجزاء و كيف تتلاءم معًا. في هذه المقالة،
نأخذك عبر إحدى لوحات الدوائر الأصلية التي أتاحت التحكم في المحركات و المفاتيح و السخانات و أجهزة الاستشعار، و كلها ضرورية لوظيفة الطابعة ثلاثية الأبعاد.

ما هو RAMPS 1.4؟

RepRap Arduino Mega Polulu Shield، هي لوحة تعمل كواجهة بين Arduino Mega – كمبيوتر وحدة التحكم – و الأجهزة الإلكترونية على طابعة RepRap ثلاثية الأبعاد. يستخرج الكمبيوتر المعلومات من الملفات التي تحتوي على بيانات حول الكائن الذي تريد طباعته و يترجمها إلى أحداث رقمية، مثل توفير جهد لدبوس معين.

يتطلب الأمر تشغيل و إيقاف العديد من هذه المسامير لإخبار الطابعة بما يجب القيام به. لسوء الحظ، لا تمتلك Mega الطاقة الكافية لتشغيل أجهزة الطابعة فعليًا.

و هنا يأتي دورها. فهي تنظم و تضخم المعلومات القادمة من Mega بحيث يتم توجيهها بشكل صحيح إلى القنوات الصحيحة.

على سبيل المثال، إذا كانت عربة النقل السريع بحاجة إلى التحرك خطوة واحدة إلى اليسار، فإنها توجه الإشارات من Mega إلى محرك السائر ذو المحور X عبر المسامير و الأسلاك المناسبة.

نشأ من سنوات من التطوير بواسطة مشروع RepRap. لقد استوفت الحاجة إلى لوحة تحكم واحدة تستخدم برامج تشغيل Arduino Mega و Pololu لإدارة جميع وظائف طابعة ثلاثية الأبعاد.

بروح RepRap، تم تصميمه في الأصل للسماح بالإنتاج المنزلي. سرعان ما أصبح الأمر معقدًا للغاية و تحول التصميم لصالح اللوحات التجارية.

بدأ تصميمها الأساسي للوحة و استمر (على الأقل) 1.7. و مع ذلك، بقي الإصدار الأكثر شيوعًا 1.4 (مع وجود ثقوب أو مكونات مثبتة على السطح). تم نسخ هذه اللوحة على نطاق واسع و يمكن الحصول عليها و تجميعها بأقل من 10 دولارات من الشركات المصنعة الآسيوية.

وصلات RAMPS 1.4

تأتي مع جميع المكونات الضرورية لتشغيل معظم الطابعات ثلاثية الأبعاد:

• مقابس لـ 5 برامج تشغيل السائر: محركات السائر هي برامج تشغيل Pololu الشائعة المتوفرة من العديد من المصادر. نظرًا لأنها مكونات قابلة للفصل، إذا توقف المرء عن العمل، يمكن استبدالها بسهولة عن طريق سحبها و استبدالها بسائق جديد. تم تخصيص ثلاثة من محركات السائر لمحاور X و Y و Z للطابعة، بينما تم تخصيص اثنين من محركات الطارد. يسمح موصل المحور Z بمحركين متدرجين يتم تشغيلهما بشكل متزامن. يمكن تكوين كل محرك متدرج لتحريك محركه بخطوات 1 أو 1/2 أو 1/4 أو 1/8 أو 1/16 لكل نبضة.
• أطراف لولبية لـ 3 سخانات: يتم تشغيلها بواسطة MOSFETs و تتحكم في كمية الطاقة المزودة للجهاز (و بالتالي كمية الحرارة المنتجة). عادة، يقوم أحد السائقين بتزويد الطرف الساخن، و سيوفر الآخر سخان السرير، و الآخر سيتحكم في المروحة، و التي تقوم بتبريد البلاستيك بمجرد انبثاقه. يمكن أيضًا استخدام مشغل المروحة كمحرك ثانٍ لنهاية الساخنة لأنظمة البثق المزدوج.
• مقابس لـ 3 ثرمستورات: تقيس الثرمستورات درجة حرارة الأجهزة المتصلة بالسخانات. يمكن لوحدة التحكم في الكمبيوتر استخدام هذه المعلومات لمراقبة درجات حرارة الجهاز و التحكم فيها.
• مآخذ لـ 6 نقاط توقف نهائية: توفر لوحة RAMPS 1.4 تحكمًا كافيًا في إيقاف النهاية للسماح للطابعة ثلاثية الأبعاد باكتشاف الحركة عند طرفي المحاور X و Y و Z (يسار – يمين، أمامي خلفي، أعلى – أسفل) للحد من النطاق الذي يمكن لمحرك السائر أن يحرك خلاله أجزاء الطابعة على طول أي محور. يمكن أن تكون المحطات النهائية ميكانيكية أو بصرية.
• خيار بطاقة SD: تسمح لك بإرفاق قارئ بطاقة SD بحيث يمكنك قراءة الملفات القابلة للطباعة مباشرةً من بطاقة SD بدلاً من الاتصال بجهاز كمبيوتر.
• توصيلات العرض: يسمح موصلا الشريط ذو 10 سنون بإضافة وحدة عرض.
• المحطات اللولبية لإمداد الطاقة: تتضمن أطرافًا لولبية لوصلتين بجهد 12 فولت، أحدهما لمسخن السرير و الآخر لكل شيء آخر. يتم دمج مدخلات الطاقة لمنع التلف.
• الكثير من الوظائف الإضافية الأخرى: توفر خمسة مآخذ إضافية الوصول إلى المسامير غير المستخدمة في Arduino Mega. يسمح ذلك بإضافة مراوح إضافية، و مصابيح LED، و مضاعفات، و مجموعة كبيرة من الأجهزة الطرفية التي تضيف سعة إضافية.

فوائد RAMPS 1.4

تأتي بعدد من المزايا:

• يمكن الوصول إليها و موثوق بها: اللوحة رخيصة و متاحة بسهولة. تم نشر التحذيرات الأخيرة على موقع RepRap حول بعض لوحات الرخيصة جدًا التي تضع آثار الطاقة و الأرض بالقرب من بعضها البعض. و مع ذلك، هذا ليس جزءًا من تصميمها الافتراضي، لذا لا ينبغي أن تواجه اللوحات المشتراة من موردين مرموقين هذه المشكلة.
• قابلة للتكيف: تتوفر اللوحة على هيئة لوحة مجمعة، و مجموعة أدوات، و لوحة مكشوفة، و كملفات لإرسالها إلى الشركات المصنعة للوحات الدوائر التجارية. التخطيطي للوحة متاح على نطاق واسع.
• معياري: تتلاءم برامج تشغيل السائر Pololu في المقابس بحيث يمكن استبدالها بسهولة.
• مفتوح: التصميم مفتوح المصدر.
• متكامل: يقوم Arduino Mega بتشغيل برنامج Marlin الثابت، و هو برنامج وسيط متطور للغاية يسهل تعديله و يتطور باستمرار، و تسمح بتشغيل أي نوع من الطابعات ثلاثية الأبعاد تقريبًا.

ملاحظة

تتطور لوحة RAMPS 1.4 باستمرار. غير الإصدار 1.5 تكوين ترانزستورات MOSFET و غيرت الصمامات. (لسوء الحظ، فهو أيضًا ليس مفتوح المصدر، مما يعد انتهاكًا لترخيص الأجهزة الأصلي).

أضاف الإصدار 1.6 محطات لولبية، و تحسين تبريد ترانزستورات المحرك MOSFET، و نقل بعض المكونات حولها. هذه تحسينات و لكنها ليست تغييرات وظيفية. هناك أيضًا نسخة منها تسمح لها بالاتصال بـ Arduino Due، و هو 3.3-V.

أخيرا

يمكننا أن نستنتج أن هذه اللوحة تلعب دورًا مهمًا وحيويًا في عالم الطباعة ثلاثية الأبعاد والتحكم في أنظمة الحركة الإلكترونية. بفضل تصميمها المرن وتكاملها مع وحدات التشغيل المختلفة مثل محركات الخطوة ومستشعرات الحرارة، أثبتت RAMPS 1.4 كفاءةً عالية في توفير تحكم دقيق وسلس للطابعات ثلاثية الأبعاد، مما يجعلها الخيار المفضل للكثير من الهواة والمحترفين في هذا المجال.

إحدى أهم مزايا RAMPS 1.4 هي قابلية التطوير، حيث يمكن للمستخدمين إضافة وتحديث المكونات بسهولة. هذا الأمر يتيح إمكانية تحسين الأداء، حيث يمكن للمستخدمين تجربة تعديلات جديدة أو التبديل إلى مكونات ذات كفاءة أعلى بمرور الوقت. ويمثل هذا الجانب ميزة قوية، خاصةً لأولئك الذين يسعون إلى تخصيص أجهزتهم لتلبية احتياجات خاصة أو لاختبار تقنيات جديدة.

كما أن التكامل السلس بين RAMPS 1.4 ومنصات البرمجيات مثل Marlin يمنح المستخدمين مرونة إضافية في برمجة وتخصيص الأوامر، مما يعزز من قدرة الطابعات على تنفيذ مهام معقدة بكفاءة. هذا الأمر يساعد في تحقيق جودة طباعة أفضل وزيادة دقة التحكم في التفاصيل، الأمر الذي ينعكس إيجابًا على جودة التصاميم المطبوعة.

وفي ظل تنوع واختلاف احتياجات المستخدمين في عالم الطباعة ثلاثية الأبعاد، فإن RAMPS 1.4 تظل خيارًا مرنًا ومناسبًا يدعم مجموعة متنوعة من التطبيقات، من الهواية إلى الاستخدامات الصناعية. وبالرغم من توفر إصدارات جديدة ومحدثة من هذه اللوحات، إلا أن سهولة الاستخدام، وانخفاض التكلفة، وكفاءة الأداء، تجعل من RAMPS 1.4 خيارًا محببًا يستمر استخدامه على نطاق واسع.

في النهاية، سواء كنت مبتدئًا في الطباعة ثلاثية الأبعاد أو محترفًا، فإن RAMPS 1.4 توفر منصة قوية ومستقرة لتشغيل الطابعات، مما يجعلها استثمارًا جيدًا لأولئك الذين يتطلعون إلى تحقيق نتائج عالية الجودة والاستفادة من جميع إمكانيات أجهزتهم.

رابط لشراء هذا المنتج مع جميع مكوناته الملزمة للعمل من هنا.