Ramps funcionando a 24V

Hola a todos los aficionados y profesionales del sector 3D. En esta entrada vamos a comentar una duda bastante extendida para aquellos usuarios que tienen impresoras 3D basadas en Arduino y Ramps 1.4.

¿Se puede alimentar nuestra impresora 3D con 24V en lugar de 12V?

La respuesta es SI. Pero debemos de tener en cuenta algunos aspectos importantes, ya que no todos los componentes soportan de igual forma este aumento de voltaje.

Los principales componentes que en una RAMPS se ven afectados por un voltaje distinto de 12V son los siguientes:

1. Fusibles PTC (F1, F2).

Los fusibles PTC tienen sus propios valores de voltaje. El fusible MF-R500 (5A) PTC está clasificado en 30V . El fusible PTC MF-R1100 (11A) está clasificado sólo a unos 16V . 

 Es posible que desee sustituirlos por fusibles reales, o enlaces de alambre y, a continuación, poner fusibles reales entre su PSU y la placa. 

Si está alimentando los componentes(extrusor y cama caliente) directamente desde la fuente de alimentación, mediante la activación/desactivación por relés, no es necesario colocar fusibles, aunque si es aconsejable.

 

Sin embargo, si utilizamos los conectores de la ramps para alimentar el extrusor y la cama caliente( sobre todo la cama caliente por que es la que utiliza más corriente) es obligatorio colocar fusibles de protección ya que podemos dañar la ramps.

Nota: los fusibles PTC se prenden fuego si atraviesa demasiada corriente, o tienen un voltaje demasiado alto a través de ellos.

Especialmente de F2 y su clasificación de 16V.

2. Entradas de tensión (5A y 11A) y el Arduino Mega.

La entrada de 11A SÓLO ejecuta la salida de la cama caliente (D8). La entrada de 5A ejecuta los drivers paso a paso, la salida D9 alimenta al ventilador de capa  y D10 a el extrusor 1. 

Un componente que debemos retirar si esta instalado es el diodo D1. Este diodo solo deber ser instalado en la entrada de 5A si es alimentado por 12V si utilizamos otro rango de voltaje superior debemos retirarlo.

El inconveniente que encontramos es que tendremos que alimentar Arduino Mega por separado, desde un cable USB o mediante una fuente de alimentación.

 Si retiramos el diodo D1 tendremos que alimentar Arduino Mega por separado, pero se puede utilizar voltajes más altos en la entrada de 5A. Algunos clones de Arduino Mega pueden tomar entradas de 24V, pero la mayoría de los Mega sólo admiten unos 15V antes de que se calienten demasiado y / o fallen.

Se puede alimentar la entrada de 11A a 24V y la de 5A a 12V si tenemos dos fuentes de alimentación o una que produce ambos voltajes. Si utilizamos dos fuentes de alimentación, se unirán a través de la placa RAMPS en el pin de tierra. 

Nota: no es necesario usar 12V o 24V específicamente. Algunos usuarios de la red que comparten sus experiencias usan fuentes de 13.8V sin otros cambios, incluso 19V para configuraciones específicas.

3. Condensadores.

Los componentes que tendremos que comprobar son C2, C3, C4, C6, C7, C9 y C10.
Algunos modelos de ramps, llevan ya instalados condensadores que admiten valores de voltaje de 12V a 24V. Para identificar estos valores, podemos mirar la referencia que viene en el componente y buscar sus carácteristicas en la web del fabricante.

Los otros (C1, C5 y C8) sólo están conectados a 5V del Arduino, por lo que no necesitan altas calificaciones. Algunas Ramps se venden con los condensadores de sólo 16V. Los condensadores explotarán si superan su voltaje nominal y el electrólito suele ser tóxico y corrosivo.

4. Cama caliente / ventilador / Extrusor.

Los componentes basados en resistencias son simplemente calentadores. Tienen una resistencia establecida. Cuanto más tensión pasa a través de ellos, más corriente pasará, y más potencia consumen.

Si cambiamos el voltaje más de 1-2 voltios, debemos tomar esto en consideración. Poner 24V a través de una cama caliente (que puede tener una resistencia tan baja entre 0,8 a 10 ohmios) permite pasar una gran cantidad de corriente: ~ 30 amperios, produce hasta 720 vatios si la fuente lo permite.

12V a través de la misma cama sólo consume 15 amperios, que producen 180 vatios.

La diferencia para el extrusor es similar.

 

Para tensiones de 24V, es posible que tengamos que considerar:

 
- Cama caliente con Kapton a 24V  - Consume más potencia permitiendo que se calienten más rápido.

 
- Extrusor con una resistencia de entre 22 Ohmios y 27 Ohmios (en lugar de entre 4,7 Ohmios y 6,8 Ohmios para 12V):A mayor resistencia, la potencia que consume aumenta.(P= I² x R)

Los ventiladores pueden funcionar a voltajes más altos, pero tienden a desgastarse antes por el aumento de revoluciones. No se debe superar más de 2 o 3 voltios el voltaje nominal de los ventiladores.

Todas las salidas D8 / D9/ D10 en la RAMPS tienen un borne + V siempre encendido. Si usted está funcionando 24V en la entrada apropiada para esa salida (véase arriba), será 24V. El FET (que actúa como un interruptor) conecta el dispositivo a tierra cuando recibe una señal del Arduino. Esto significa que podemos desconectar el cable + V de una salida específica, y ejecutarlo directamente a otra fuente de alimentación con un voltaje diferente, por lo que puede ejecutar la salida a un voltaje diferente (por ejemplo: 10-12V para un ventilador).

Algunas fuentes de alimentación tienen salidas múltiples, pero tambien podemos instalar convertidores DC-DC que convertirá el voltaje por usted. Sólo asegúrese de obtener uno donde el suelo en la entrada del convertidor está conectado a la tierra de la salida del convertidor (tierra común).

Algunos de los convertidores DC-DC 24V-12V utilizados en los camiones (para la conexión de altavoces) son adecuados para esto, siempre y cuando tengan un tierra común.

Nota: Si necesitamos calcular para otros voltajes, todo es ley de Ohms. V = I x R (o I = V / R) y P = V x I. Sé que la gente que utiliza fuentes de 13.8V como forma muy simple de superar los problemas con cosas como las camas PCB calentado no alcanzar la temperatura superior fácilmente, como el voltaje extra puede aumentar la potencia de calefacción de manera significativa (para 12V -> 13,8V, es alrededor de 1,3 veces La potencia de salida) utilizando los mismos componentes.

5. Motores paso a paso.

Un valor de 24V en los motores debe darle movimientos más rápidos, aunque depende del tipo de motor. Las unidades paso a paso sólo suministran una corriente fija. Algunos steppers sólo necesitan alrededor de 2V, por lo que funcionan bien a 12V, pero otros que necesitan voltajes más altos (3+ Volts), por lo que el aumento de la tensión puede hacer una gran diferencia, sobre todo en la velocidad de cada paso (aumento de la velocidad y mejor respuesta ante cambios de aceleración)

6. Cableado.

Si utiliza componentes de 24V (cama caliente, extrusor...), no necesita una corriente tan alta. Esto significa que es posible un cableado más delgado. Para la cama caliente esto significa que podemos utilizar cable para 10A.

Además, como el voltaje es más alto, la resistencia de cualquier cableado es mucho menor. Esto significa menos pérdidas, por lo que obtendrá más potencia donde lo necesite.

Si tenemos la fuente de alimentación(F.A.) a una distancia de la impresora 3D, 24V es una opción mucho mejor.

Resumen
La velocidad del motor es más rápida, aunque los motores pueden generar más calor.  

Para extrusores con una resistencia de 22 ohmios, puede calentar más rápidamente que con una resistencia de 6.8 ohmios alimentado a 12V. 


Estoy usando una fuente de alimentación de 24V 10A y ha funcionado perfectamente . Si utlizamos una configuración con doble extrusor, el aumento de potencia que necesite puede causar que algún componente pierda potencia o incluso los motores perder pasos.

La fuente de alimentación adecuada debería ser de 24V a 17A en adelante para no tener problemas por pérdida de potencia.

Bibliografía:

http://www.reprap.org/wiki/RAMPS_1.4/es