[palaLED] #5 SQ-1 Shuffle 仮組 ほぼ完成かな?

新年あけましておめでとうございます。本年もよろしくお願いいたします。
新年早々魔改造を進めていきます。

部品はある程度そろっていたのですが、なかなか分解する時間が取れず組み立てれておりませんでしたが、年始のお休みの間にと、SQ-1を解体。元々のLEDを取り出して、並べて記念撮影です。

前回少し触れましたが見てお分かりのとおり、SQ-1のLED用昇圧回路と、今回導入する昇圧回路は若干異なる点はあるものの、ほぼほぼ同じ元とわかるかと思います。むしろスイッチング用FETが増えている分、高電流でドライブできるはずです。

組み込み

早速ですが組み込んだ状態です。ミッチミチでほとんど動くスペースもない状態です。懸念していたメインボードやらLEDドライバの設置場所についても全く問題ありませんでした。SQ-1のストックでは左側にあったLEDドライバを右側に移設している程度です。個体によってはもともと右側にドライバが搭載されているものもあるのでその場合固定自体も変更なくおこなえるのではないかとおもいます。今回は仮組でしたので、絶縁だけしておいただけです(オイコラ

ほんとに大きな変更はなく、ヒートシンクの固定ねじを外してLEDとヒートシンク、ドライバを取り換えたただけです。若干元のヒートシンクの固定用のM3長ネジが干渉していますが、これはそのうちもう少し短いものにとりかえようと思っています。

真上から見たところです。

そして破壊

なぜ真上からみれるのかって?そりゃLCDをぶっ壊したからです。
事故です、破壊です。皆さん作業は安定してできる場所でやりましょう、適当に立てかけておいたりするとぶっ壊しますよ!orz

手を滑らせた衝撃でフレキに無理がかかり、破損してしまいました。ある意味、真上からLEDの搭載位置を確認することができてよかったのかもしれませんが・・・・・。(TT;壊れたものは仕方ないので、前回失敗した保護ガラスの摘出作業をもう一度行いました。今回は保護ガラスが本体に張り付いていなかったので、取り外しも完璧です。こちらの記事で紹介しておりました。ELEGOO製のLCDパネルの在庫を使用して復旧。持っててよかった予備パーツです。

あとは組み上げてSQ-1 Shuttleの完成です。

出力のほどは?

気になる出力結果は!?キャリブレーションプレートの出力結果ですが、初期レイヤー30S通常レイヤー4Sと、元のLEDよりは時間が延びてしまいましたが、これはLCDのせいなのかLCDのせいなのかさっぱりわからないです。orz

最後に

ついでに、今回ヘタっていたためFEPも、こちらの格安FEPに交換したのでなおさら何やっているのかわからなくなってきました。

みなさん、これは悪い進め方です。いじるときはひとつづつ確認しながらが鉄則です。じゃないとどこをかえたから「よくなった」・「悪くなった」かわからなくなりますよ?

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[PalaLED化] #4 FETドライブ

PalaLEDの実現にあたり、LED部のみ24V化をするには適当に手持ちのFET使って回路設計しようかなと思っていたのですが、FDMのグループにてよさそうなモジュールを使っている方々がいらっしゃったので、24V化が思ったより簡単に進みそうです。

FDMのベッドヒーターを安定稼働されるために使用されている方は多いのですが、メイン電源とは別の電源をONOFFする場合N-ch MOSFETでスイッチングすることができます。N-chFETとは電子的に操作できるリレーとかスイッチとなるもので、より多くの電流を流すことができるのがMOSFETとなります。

今回の場合は28V 3A以内ですので、常時流すとして余裕を見て10A程度のFETであれば問題ないのですが、Amazonで手に入れやすそうなのがあったのでこいつを選定しています。もちろんAliexpressで注文すれば70円+送料120円ほどとものすごく安いのですが30日後には飽きてしまっていると思うので、鉄は熱いうちに打ってしまおうかと思っています。

ひとまず、12V 5A電源を並列に2発かまして動作チェック後、FET+24V化を進めていきます。

2020年6月ごろから始まりました当サイト、本年はご愛好いただきありがとうございました。来年も引き続きよろしくお願いいたします。

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[palaLED化] #3 昇圧回路

先日の記事で、LEDの定格電圧が、30Vやら28Vや書きましたが、SQ-1の場合本体の電源電圧は12V 5AのAcアダプタで給電しています。PhrozenShuffleも内部は24Vという情報もありますが、それでも電圧は不足しています。

そもそも電圧とアンペアって?ところからになるとは思いますが、Ledに限っていうと30v 2.2Aの機器に12V 10Aの電源を繋いだところで電流はわずかしか流れません。全く光らないレベルです。

かといってこのLedに30V 1Aの電源を繋いだらどうなるでしょう?おそらくですが、電源電圧が25Vくらいに下がってしまいます。Ledとしては暗いですし。電源によってはエラー扱いされて出力停止してしまう場合も出てきます。

今回のLedを光らせるにはどうするか、結論としては30Vを用意する必要があります。Sq1標準でもそうですが、ステップアップブースターを導入します。

ステップアップブースターとは電圧を増幅してくれる回路なのですが、本来の電圧からより高い電圧を作り出してくれる回路になります。とは言っても万能ではありません。Sq1のように12Vの電圧から30vを作り出す場合非常に効率が悪く、より多くの電流が必要となります。電圧で2.5倍の出力を得るには3倍くらいの電源の用意が必要です。

今回であれば30V 2.2Aが必要なので、12V 6.6A以上が軽く必要になってきます。これに加えコントロールボードやステッピングモーターも動作させる必要があります。

Sq1の標準電源は12V 5Aなので全く足りていません。さてどうしよう。

  • FET(SSR)をかましてLEDだけ別電源(12v)
  • FET(SSR)をかましてLEDだけを24V化
  • 12V10A電源でブーストアップ
  • 12V 5Aの電源を並列に繋いでパワーアップ←イマココ

色々手立てはあるのですが、ひとまずやっつけ仕事で動作確認だけして、安定稼働に向けて調整していきます。

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[PalaLED化] #2 焦点距離

雑コラではありますが、同じ倍率比で並べた場合のSQ-1 ElegooMars PhrozenShuffleになります。
SQ-1ちっちぇぇ!?

ここで何が問題かといいますと、はまんない。寸法で見るとElegooやPhrozenよりも本体の高さが40mm以上小さいのです。

実際にPalaLEDの実寸からモデリングしてみたところ、どうやっても高さが足りないので入らないですねこれ。
ということでサクッと上げ底をモデリングして作成。

さずがに200x200mmあるので、分割して印刷。4分割することで微妙な幅調整もできるので適当にモデリングしちゃってます。

焦点距離も調べなくっちゃ。

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[palaLED化] #1 LEDを流行りのpalaLEDにしたい!

新たな魔改造ネタとして、SQ-1を最近流行のPalaLED化を検討しています。というのも、現状のSQ-1の造形でもおおむね問題ないのですが、小物部品の量産に入った際左右の端部分でのみ、造形失敗するというのが続いております。

ぱっと見LEDの出力などには造形に問題なさそうには見えるのですが、一眼レフでF16やらF23やらに絞った際に気づいたのですが、やはり中央のLEDを拡散させているため中央にくらべて一番遠いところで光量落ちは出ているようです。

いくつかある対策法がありますが、

  • 左右の光量落ちした部分でキャリブレーションを行う(造形時間が延びる、中央が太る)
  • プリンタを買い替える(お金がかかる。)
  • あきらめる(なんかイヤ)
  • 魔改造する!?

このサイトの趣旨からしても、魔改造一択では?ということで。魔改造を計画します。とりあえず使用するLEDですが。とある筋から譲っていただいたこいつを使いたいと思います。

このLEDは、ご存じの人はご存じだと思いますPhrozen Shuttleの初期型に装備されていたPalaLEDv1通称丸レンズです。最近流行の角型レンズや、ChituSystemの新型LEDArrayの導入も考えたのですが、レンズの高さが高いことがあり、比較的薄型のこのモデルを狙ってみました。何よりアップグレードキットで交換した方がいらっしゃるのでコノLEDのみ中古市場にながれていたというのも一つの選択した理由の一つです。

気になるLEDの仕様ですが、Phrozenの公証出力は50Wだったかと思います。実際に安定化電源で駆動させてみた結果ですが、28Wで1.4Aくらい吸い込んでくれるので、この辺りで使っておけば問題はなさそうです。

  1. 24V→0.38A 9.12W 
  2. 25V→0.74A 18.5W
  3. 26V→1.1A 28.6W
  4. 27V→1.4A 37.8W
  5. 28V→1.8A 50.4W
  6. 29V→2.1A 60.9W
  7. 30V→2.2A 66W

乗っているチップ自体はTLSCさんのC3535U-UNL1-A1G11H当たりじゃないかなぁと踏んでいます。このLEDデータシート見ると駆動電圧が3.5V付近から消費電力が大きく上がっていくようなので、ひとまず3.5Vと仮定していきます。

ParaLEDの仕様は全くわかりませんがシルク印刷を見ると不思議な順になっているのです。

D24 D23 D22 D21 D20 D19
D16 D15 D13 D11 D19 D17
D08 D06 D14 D12 D10 D09
D07 D05 D04 D03 D02 D01

うん、8個づつのアレイですね、800mAを24個搭載しているので、最大付近の700mA流したとして、19A!?無理無理。3.5Vx8個で28Vビンゴですね。LEDの定格自体は700mAほどまで行けるようですので、3.8Vx8個の30V 66Wまでは定格で使えますね。ひとまず電圧の設定は28Vで設定していきます。

SQ-1に搭載されているLEDが30-32Vで50Wのものなので、LEDのドライバのところでLEDを差し替えるだけでも行けるかも!問題はさらに電気を食うようになる模様。現状でも電源かつかつ(たまにRasPiがリセットされる)ので対策が必要そうな感じです。

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[Fdm製ステージ] 試作 #2

Plaで制作したFDMステージでしたが、レジンの食いつきが想像以上に強く、最終的に印刷物を取り外す事ができませんでした。というか諦めて、再出力。今回はデータ上の修正はありませんが、手元にあったブリキの0.2mm板をNitto5000番で貼り付け、足つけがてら平面研磨しました。今回は資材の都合ブリキでしたが多分短時間でサビが出るでしょう。というのも普段から、造形物の取り外しにカッターを使っているのですが、それはもうサビサビなのです。

なので、ダイソーあたりで売っている両面付きのアルミ板あたりがベストかと思います。平面研磨もやりやすいですからね。

ver 1.2 ブリキ板追加

サクッとZ軸のキャリブレーションは済ませキャリブレーションプレートを出力していきます。

プリント直後
純正ステージとの比較 上:純正 下:PLA

同じNova3Dのレジンでキャリブレーションプレート3Secでの出力を比較すると、むしろ良くなった?この純正のキャリブレーションプレートは確かヒーター導入前だったので、18度スタートくらいだったのでその辺りも影響してるかもしれませんが、PLAで出力したステージでも充分実用になりそうです。

連載3回目にして終了?!

時間がある時にダイソー巡りをしてアルミ板探しときます。

[Fdm製ステージ] 試作

先日ご紹介した、海外事例でのFDM製ステージですが、とりあえず作ってみました。

Ver1

作ってはみたものの、テクダイヤノズルに変えてから若干の収縮率が変わったのか、狙った寸法通りの寸法が出るようになったのかはわかりませんが、ハマらないorz

FDMで一発設計できるようになるにはまだまだ精進が必要です。

Ver1.1

気を取り直してのセカンドトライは、ひとまず干渉無しでフッテイングできました。ステージホルダーとか、ヒーターの温度センサーなどとの干渉もとりあえずなさそう。センサーとの隙間が、純正と同じ寸法のはずなのに狭く見えるのは気のせいとして、キャリブレーションプレートから、試してみることにします。

Zcalibration

サクッとZ軸のキャリブレーションを済ませて造形。最新のプリンタのように傾斜をつけた設計としたため、Vatに入れることのできるレジンの量が増えました。純正ステージの場合、簡単にステー部分もレジンに使ってしまっていたので使いづらかったんですよね。

造形直後

造形直後ですが、飲と問題なくレジンは定着できたようです。Plaの場合普通のクラフトレジンでも、コーティングしようと頑張ったのですが簡単に剥離してしまっていたので。取り外しは比較的簡単にできそうです。耐久性の部分とかもあるのでこの辺りはしばらく使ってみてからかな、

市原先生のステージホルダーも問題なし。

[レジンヒーター] 出力検証#Final #SKショーコ

気温が低い場合の造形について何回か連載してきたなかで導入したレジンヒータですが、果たしてどれくらいの効果があるのか検証するためにあえて、室温(テスト時16度)と30度保温での比較試験を行ってみました。

テスト条件は

室温環境保温環境
レジンNova3D Rapid Regin ClearNova3D Rapid Regin Clear
レジン温度16度(室温)30度保温
室温16度16度
露光時間(初期/通常)40sec/3sec40sec/3sec

基本的にレジンの温度以外は全く同一の環境での出力結果です。
若干ピントがでていないのは、カメラの限界です。すみません。

左:室温環境 右:保温環境

一見どちらもうまく出ているようなのですが・・・・、左側は積層痕が目立っていますね。おでこのあたりなんて鉢巻きみたいになっています。あとはうさ耳があたりも顕著に出ていますね。

左:室温環境 右:保温環境
左:室温環境 右:保温環境
左:室温環境 右:保温環境
左:室温環境 右:保温環境

全週にわたって若干層のところでずれているのがわかります。特に頭に近いところでその現象が大きく出ていて、足に近づくにつれ、現象が減っていきます。
これは、LEDの照射による熱や、レジンの硬化熱により、最終段階ではレジン温度が28度と保温状態とあまり変わらない温度まで上がってきていることが影響していると考えています。なので1回失敗した・・・と連続して出力しなおした場合に成功することがあるのは、プリンタ本体やレジンが程よく暖気されたことによる影響が考えられます。

レジンを造形前に温めておくことは、出力を安定させるにあたっては、有効性があると考えています。
実際メーカーさんも30度くらいがベストだよ!と情報公開されているくらいなので。「意味がない」ことは全くありません。

もちろんですが、部屋を暖めておくのが一番ベストだとは思いますが、とくにDLPの場合匂いが気になる場合が多いので設置場所などの都合で、常時暖房オンは難しいのではないかと思います。

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[レジンヒーター] 気温が低い場合の造形について#Skショーコ

先日ご紹介した、レジン ヒーターについて、ベンチマークを取ってみました。

結果的に温度の上昇速度が遅かったので、ヒーターを追加し3つで駆動しています。

設定温度は、レジン の温度で30度。30度まで加温するとヒーターは停止し、28度まで下がるとまた加温を始めます。レジンの液面が低いと、温度センサーが上手く測れない事があるみたいなので課題ですね。とりあえず造形中はステージが下がった状態になるので、予熱時にはステージも一緒に加温したほうが良さそうです。

電源オンのタイミングでの液温が18度でした。ステージをレジンに付けた状態でスタート。そこからの加温でヒーター停止まで15分ほどでした。大体1度1分くらいの温度上昇ができてそうです。

ヒーター2個の場合、ヒーターが停止するまでに25分ほどかかっていていたので2/3程度に短縮できました。

サーモスタットとジャンクション基盤をおいたらSq1の設置場所がカッツカツなのでファン方式にするのは難しいです。やるとすればカバー側き大きな穴を開けて、そこに固定してしまうかな?どちらにせよ後戻りできない加工が必須になりそうです。

今のところは仮設置なので、電源ケーブルを、カバーで挟んでいるので、微妙な隙間があり、レジンの匂いが漏れてしまってます。カバーの下にスペーサを作ろうと思いつつできてません。

写真には見切れていますが、簡単なジャンクション基板を作成しヒーターのメンテナンスをしやすいようにしています。コネクタは、FDMあたりでもよく使われていすXHコネクタに統一してます。一つを入力として使うので最大五個までヒーターは設置できますが、とりあえず3個で運用していこうと思ってます。

[レジンヒーター] 作り方 #SKショーコ

SKショーコねーさんがつぶやいていたヒーターの件ですね、ちょうどネタに使用としていたところだったので便乗します。

前提としてSKショーコねーさんが公開されているのは、プリンタ筐体内全体を温める方法ですが、私のパターンではレジンVATのみを温める方法をとっております。

まずはamazonでこの4つを用意いたします。かならずしもお勧めしているこの4点でないといけないわけではありませんが、以下の安全性の問題からこの4つにしました。

まずACアダプタは、amazonでも多くのものが売られていますが、ヒーター系に使用する場合は使用する電力の倍程度の容量を持つものを準備しておいてください。想像以上にオンオフ時に電源への負荷がかかるため、リセットが発生したり、最悪動作しない場合があります。

あとはメインとなるPTCヒーターですが今回は12V10Wのものを2枚使用します。10Wが2枚で20Wということで必要電流は1.6Aということです。本来は4A程度でも問題ないかと思いますが、私の場合過熱が不足した場合、4枚使用できるように余裕をもって電源は10A出力可能なものを選定しています。また、選定したヒーターは万が一コントローラーが故障して常時ONになった場合でも安全をとって80度までしか上がらないよう制御されたものを選定しています。

コントローラーについてはSKショーコねーさんも使われていたものとほぼ同じ(公板といわれる汎用品)だと思います。基盤むき出しだとケースをつくったりしないといけないので、ケース入りのものから選定しています。温度設定は先の記事でも書きましたが、メーカーが30度にメンテナンスしてねと書いていたので32度設定としてそれくらい維持できるように設定しています。

シリコンのシールみたいなものはVATに張り付ける際に使用する熱を伝えるものになります。アルミテープなどでVATに直接貼り付けてしまっても問題ないのですが、VATからレジンを戻したりする際などに邪魔になってしまうので、比較的簡単にはったりはずしたりできるような構成をとっています。

つなぎ方は電源とヒーターとセンサーだけなので非常に簡単です。安全性の問題とリビジョンによって変更になる場合があるので、詳細については説明書を見ていただくとして、指定温度以下でオンになる方式を使用しています。(このリレー冷却用にも使用できるので、動作が反転する配線もあるので説明書に従い注意して設定してください。)わからない人はコメントいただいてもOKです。

設置は簡単です、VATの側面にシリコンのテープではりつけるだけと非常に簡単仕様です。
仮設置なので、温度センサーはVATのレジンに突っ込んでマステで適当に(ry

直熱方式を採用した理由としましてはいろいろあるのですが、ファンを追加することになるので、回転物のトラブルでヒーターのオーバーヒート等の事故が怖かった。あとは狭い空間内に設置が難しかった。空気中から液体に伝わる温度変化って想像以上に難しいので、効率が悪いと感じたのと、ファンタイプの場合消費電流が10A近く必要になるので電気代が馬鹿にならなかったりします。3DPの場合数時間つけっぱなしで放置することになりますので。

あとレジンの温度を直で計測してるため、下からLEDで熱せられたり、レジンの硬化時に発生する熱も含めた状態で判断できるため、室温よりメリットがあるのではないかと思っています。

使用したサーモスタットの説明書のリンクも貼っておきます。

http://www.wav-j.com/support/XH-W1209/waves-W1209-manual.pdf

楽しい3Dプリンタライフを!

※改造するとメーカーのサポート等は受けられなくなる恐れがあります
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