K40 Modificare La Scheda Di Controllo

un ringraziamento speciale va a Pasello Silvano che mi ha aiutato tantissimo nella realizzazione di questo progetto.

premessa: questa modifica è consigliata a un pubblico che sa mettere mano a circuiti integrati . Dovete sapere che l'alimentatore del laser è ad alta tensione quindi dovete stare molto attenti dove mettete le mani.

La guida è indirizzata non solo a chi vuole fare la modifica alla famosa k40 ma anche per chi vuole creare un taglio laser partendo dalla parte meccanica e finendo alla parte elettrica.

Per chi è interessato a creare un taglio laser sul mio grabcad sono presenti 2 progetti completi con tanto di file per fusion 360 . i miei modelli su grabcad

questa guida è nata per aiutare molti possessori di laser co2 che sono limitati ad usare la scheda originale M2 nano . Con questa guida andrete a cambiare tutto il circuito e la scheda del vostro laser per poterlo usare con altri programmi (esempio lightburn)

differenze tra le schede M2 nano:

ci sono 2 tipi di versioni che si caratterizzano da 2 tipi di collegamenti presenti nelle varie k40 .

Una versione con una piattina ,collegata alla scheda dove , su quest'ultima sono collegati i finecorsa ottici e il motore dell'asse X. in questa prima versione (chiamiamola cosi, il motore dell'asse y è collegato direttamente alla scheda. La modifica da apportare per chi ha questa versione è quella di allungare i 4 cavetti del motore e cambiare i fine corsa da quelli ottici a meccanici (switch NC).

Poi c'è la versione che è quella piu semplice da modificare dove non c'è la piattina e il tutto è collegato sulla scheda (motore asse x , y e fine corsa), quindi diciamo che in questa versione c'è un plug and play.

in questo primo step potete vedere le 2 schede a confronto.

nella prima foto la versione senza piattina dove i 2 motori e i 2 finecorsa sono collegati alla scheda .

nella seconda foto la versione con la piattina dove il motore dell'asse X e i 2 finecorsa (ottici) sono collegati su un circuitino integrato che a sua volta e collegato alla piattina.

ultima cosa . Se avete intensione di fare questa modifica , scordatevi il pannello digitale o il potenziometro perchè la regolazione della potenza la faremo tutta via software .

*scheda mks sbase

*scheda sd (piccola anche 1gb)

*alimentatore stabilizzato da 24V 10A (non indispensabile in quanto ho sempre usato l'alimentatore del laser per alimentare i motori e non è mai successo niente, ma lo consiglio cosi non andremo a caricare l'alimentatore del laser . Questo alimentatore servirà solo per alimentare i motori passo passo, e nel mio caso anche i led e il puntatore laser (ovviamente con appositi riduttori di tenzione)

*switch NC (normalmente chiusi) questi servono se avete la versione della scheda con piattina.

*un firmware da caricare sulla sd che può essere grbl o smoothie

* un po di buona volontà

lo schema è molto semplice ma Prima di ogni cosa andiamo a modificare qualcosa sulla scheda. Prima i microstep della scheda su 1/32 , spostando il ponticello della scheda su 32 . Nella foto il ponticello si trova in alto a destra dove c'è scritto MICROSTEP SET TERMOCOUPLE.

infine andiamo a modificare il ponticello degli endstop su 5v. Il ponticello come si vede nella foto si trova in basso a destra dove c'è scritto ENDSTOP POWER 3.3/5 SELECT

UPDATE 15/03/2021 il convertitore per la mks non serve. i pin sono collegati direttamente. Il problema era solo per la scheda skr 1.4 turbo. LEGGETE TUTTO QUESTO STEP PER CAPIRE PERCHE' SONO ARRIVATO A QUESTO.

come dicevo lo schema è molto semplice:

Come si vede nel circuito se usate un alimentatore esterno i GND dei 2 alimentatori devono essere collegati insieme.

sulla scheda sono presenti 5 uscite per motori . una per asse X , uno per Y , uno per il piano mobile e uno per il rotativo.

Gli andstop come dicevo sono di tipo meccanici e vengono collegati come in figura. nel dettaglio quello della X va al primo connettore riportato come X- e quello della Y va collegato al terzo connettore riportato come Y-

per la modifica servono 2 cavi , uno per abilitare il laser (ENABLE) e uno per il segnale variabile (PWM)

nel nostro caso ENABLE è collegato tramite un adattatore di livello logico (SN74HCT) ma può andare bene qualsiasi adattatore di livello. In pratica converte i 3v della scheda ai 5V che servono a noi per abilitare il laser. L'uscita del convertitore va collegato a L sull'alimentatore del laser che si trova tutto a destra. Attenzione che gli alimentatori non sono tutti uguali quindi vi allego le foto delle uscite e gli ingressi di vari alimentatori. per alimentare il circuito SN74hct ho prelevato i 5v direttamente da un pin della scheda (pin V da un connettore dei fine corsa) . Ho dovuto portare anche al circuito il GND che ho prelevato dal pin come si vede in figura (cavetto nero)

il secondo cavetto è il segnale PWM che è collegato diretto dove c'è scritto IN nelle foto degli alimentatori.

UPDATE 15/03/2021 : Da prove effettuate pensavo che la mks si comportasse allo stesso modo della skr , cioe all'accensione abilitasse il laser per pochi millisecondi per poi spegnersi. Con la mks questo non avviene quindi non abbiamo bisogno del convertitore. Ho aggiornato lo schema che potete vedere nella quarta foto di questo step.

il firmware utilizzato è una versione di grbl di Claudio Prezzi github di claudio prezzi

funziona molto bene ed è stato ottimizzato per funzionare con i laser. Il firmware grbl al contrario di smoothiware si configura tramite consolle , nel mio caso faccio tutto con lightburn.

dalla consolle di lightburn digitando $$ si hanno tutte le impostazioni di grbl . Vedi foto ma si possono modificare anche da impostazioni macchina che si trova nel menu del programma (modifica) vedi foto

modificando i paramentri direttamente da impostazioni macchina ho avuto alcuni problemi di reset (in pratica si resettano tutti i paramentri del firmware quindi non lo consiglio. Consiglio invece di modificare i parametri direttamente da linea di comando. Esempio per modificare un parametro :

esempio se vogliamo modificare gli step/mm dell'asse X il paramentro da modificare è il 100. quindi come detto prima nella consolle andremo a vedere per prima tutti i parametri con $$ e successiamente volendo modificare il paramentro 100 scriveremo:

$100 = valore voluto.

per tutti i parametri di configurazione vi invito a leggere configurazione grbl

scaricate il firmware e mettetelo sulla vostra SD , inserita la sd nella scheda mks e gustatevi la vostra nuova scheda con grbl.

di seguito la mia configurazione di grbl . Potreste anche provare ad usarla ma vi consiglio di tenere sempre sotto controllo la potenza di uscita con un milliamperometro (consigliatissimo)

$0=10 $1=255 $2=3 $3=3 $4=0 $5=1 $6=0 $10=0 $11=0.010 $12=0.002 $13=0 $20=1 $21=0 $22=1 $23=1 $24=50.000 $25=6000.000 $26=250 $27=2.000 $30=1000 $31=0 $32=1 $33=5000.000 $34=0.000 $35=1.000 $36=60.000 $100=315.150 $101=315.150 $102=160.000 $103=160.000 $110=12000.000 $111=12000.000 $112=24000.000 $113=24000.000 $120=1500.000 $121=1500.000 $122=2500.000 $123=2500.000 $130=320.000 $131=210.000 $132=50.000 $133=100.000 $140=0.600 $141=0.600 $142=0.000 $143=0.000

il valore da tenere sempre sotto controllo è il 36. Io come potete vedere l'ho impostato a 60 che su lightburn impostando la potenza a 100% sul milliamperometro non vado mai sopra i 15mA come cosigliato da tutti.

Lo schema rimane sempre lo stesso usato per il firmware grbl .

questo tipo di firmware è molto piu semplice da configurare. A differenza di gbrl la configurazione si trova dentro un file. Quindi quando caricheremo il file firmware.bin sulla scheda dovremo caricare anche il file config.txt

L'unica differenza è che se dovremo modificare la configurazione dobbiamo aprire il file config.txt.

in allegato troverete sia il firmware smoothie che il config.

il parametro da tenere sotto controllo è sempre quello legato alla potenza del laser , che nel file config.txt è:

laser_module_maximum_power .8

quel .8 è appunto la potenza massima configurata. che nel mio caso quando metto su lightburn 100% la potenza del laser non supera mai i 15mA che tutti consigliano. Anche qui non mi stancherò mai di dirlo che il milliamperometro è sempre consigliato.

ovviamente per chi vuole fare la modifica , ho detto all'inizio di scordarvi il pannello digitale . quindi dall'alimentatore dovete staccare tutto tranne i cavi che alimentano l'alimentatore e in particolare i ponti come riportato nelle 2 foto. sulla basetta dell'alimentatore sono riportati con le sigle P e G.

Se avete una stampante 3d vi è capitato di leggere di poter cambiare scheda e di mettere una SKR. Per chi come me ha avuto in casa una scheda del genere può provare a cambiare la scheda originale m2 nano con questa skr.

Prima di usare una mks sbase ho avuto anche un esperienza con la skr 1.4 turbo e il firmware smoothie. A differenza della mks che non si può installare grbl ma funziona solo con smoothie.

Un'altra differenza è che per funzionare ha bisogno dei driver esterni (vedi foto con esempio A4988) .

la fase preliminare è quella di settare gli stepper come nella foto 3. in pratica dovete modificare i jumper come in figura.

Anche qui vi metto uno schema testato e funzionante (foto 4)

Alcuni mi hanno fatto notare (anche se io non ho avuto bisogno) di un converitore di livello logico da 3.3v a 5v sia sul cavo pwm che su enable

vi allego anche il firmware e il config da inserire nella scheda. Come detto prima smoothie per funzionare ha bisogno di un config.txt e un file firmware.bin .

un piccola nota aggiuntiva. Non confondete i config di smoothie per mks con quella dell'skr non funzionerebbe.

un'altra cosa è sempre consigliabile tenere sotto controllo il valore

laser_module_maximum_power

partite bassi per aumentare gradualmente .

seguono aggiornamenti.

UPDATE: 15/03/2021 dalle prove effettuate mi sono reso conto che le schede skr hanno un problema all'accensione. Quando si accende l'alimentazione il laser si aziona per pochi millisicondi per poi spegnersi. Per ovviare a questo basta mettere un convertitore di livello sul pin enable. Vedi ultima foto con il convertitore.

Come dicevo il milliamperometro è fondamentale nel laser co2. Serve per tenere sotto controllo la potenza del laser, di solito la potenza massima è di 18mA anche se io personalmente non vado oltre i 15ma. nella foto si vede lo schema di collegamento . in pratica il milliamperometro è collegato tra il primo pin a sinistra (L-) e il cavo nero del laser.

STACCATE LA CORRENTE QUANDO MONTATE IL MILLIAMPEROMETRO

detto questo il milliamperometro ha due collegamenti con 2 bulloncini.Il montaggio è molto semplice (vedi foto), però Vi consiglio dopo il montaggio di dare poca potenza e se vedere la lancetta che si muove al contrario vuol dire che avete sbagliato il cablaggio e dovete invertire i cavi.

vi consiglio un milliamperometro con scala fino a 30 mA