سیم کشی در پرینتر سه بعدی FDM

از نظر افراد آماتور، روند سیم کشی یک چاپگر سه بعدی می تواند دلهره آور باشد. همیشه این ترس وجود دارد که سیمها قاطی شوند و مادربرد بصورت اتفاقی بسوزد! خوشبختانه، به چنین ترسی نیاز نیست زیرا بیشتر مادربردهای 3D Printer از محافظ قطبیت (در برابر سیم کشی نادرست) برخوردار هستند. با این وجود، اگر در این امر تازه کار هستید، ممکن است انواع مختلف سیم، اتصالات و گزینه های مدیریت سیم شما را سردرگم کند.

انتخاب سیم برای پرینتر سه بعدی

تقریبا اکثر اجزای چاپگر سه بعدی یا دست‌کم بسیاری از آنها از قبل به صورت سیم کشی شده عرضه می شوند. بسته به نوع طراحی پرینتر، این سیم ها می توانند آنقدر بلند باشند که بتوانند تمام اجزای الکتریکی را به مادربرد متصل کنند، اما به طور معمول حداقل چندین مورد از این سیم ها بسیار کوتاه هستند. بنابراین بهتر است ابتدا تمام اجزای الکتریکی (سوئیچ های محدود کننده، موتورهای استپر و غیره) را به قاب وصل کنید تا مشخص شود که کدام سیمها باید بلندتر شوند. هنگام تخمین مسافت سیم ها باید در خاطر داشته باشید که بسیاری از اجزای الکتریکی در حین کار پرینتر سه بعدی به حرکت در می آیند، بنابراین دردسر خود را کاهش دهید و فاصلۀ سیم ها را از دورترین نقطۀ ممکن نسبت به مادربرد اندازه بگیرید.

رساناها برای سیم کشی چاپگر3بعدی

وقتی مشخص کردید که کدام سیم ها به اندازه کافی بلند نیستند، باید یک رول سیم بخرید و آنها را بلندتر کنید. متاسفانه، هنگام خرید سیم یک سایز مناسب برای همه وجود ندارد. به احتمال زیاد مجبور می شوید که سیم هایی با ضخامت های مختلف بخرید. ضخامت یا نمرۀ هر سیم نشان می دهد که آن سیم چه مقدار جریان را بدون گرم شدن می تواند حمل کند. یک فن خنک کننده در مقایسه با یک عنصر گرمایشی مثلا Heat Bed، برای کار کردن به جریان بسیار کمتری نیاز دارد. بنابراین، برای تامین برق بستر گرم شونده در مقایسه با فن خنک کننده، به یک سیم ضخیم تر با نمرۀ پایین تر نیاز است. جریان انتخاب سیم اغلب این گونه است:

1. جریان مورد نیاز برای هر یک از اجزای الکتریکی را با نگاه کردن به کاتالوگ آن قطعه تعیین کنید.
2. به یک جدول نمرۀ سیم-جریان نگاهی بیندازید.
3. در سایت فروشگاهی به دنبال سیمی با ضخامت و نمرۀ متناسب با نیاز خود بگردید.
4. بخش توضیح سیم را دوباره ببینید تا مطمئن شوید که می تواند به راحتی جریان مورد نیاز را حمل کند.
5. در آخر آنرا سفارش دهید.

وقتی جدول نمرۀ سیم-جریان را نگاه می کنید، متوجه می شوید که نوع رسانا (یعنی نوع فلز مورد استفاده در ساخت سیم) و همچنین وضعیت رسانا (تک هسته ای یا چند هسته ای) همگی در حداکثر میزان جریان قابل حمل توسط سیم تاثیر دارند. این گزینه های مختلف می توانند تشخیص حداکثر جریان قابل حمل توسط سیم را دشوار کنند، به ویژه وقتی از سایتهای فروش آنلاین قطعات الکترونیک خرید می کنید که توزیع کنندۀ توضیحات ناکافی را در بخش معرفی محصول عرضه میکند. در هر حال، همیشه اطلاعات ارائه شده در توضیحات را با جدول نمره-جریان تطبیق دهید و در صورت تردید همیشه از سیم ضخیم تر استفاده کنید. اگر هنگام تامین برق قطعات به سیمها دست بزنید هرگز نباید احساس گرما کنید. اگر چنین موردی در چاپگر سه بعدی شما وجود دارد، یعنی قطر سیم کم است و این امر خطر سوختن سیم را در پی دارد!

عایق ها برای سیم کشی پرینتر سه بعدی

عایق یا روکش سیم یکی دیگر از موارد مهم است. دست‌کم این که داشتن سیم هایی با روکش هایی به رنگ های مختلف به شما کمک می کند که مشخص کنید کدام سیم به کدام ترمینال یا قطعه می رود. در چاپ سه بعدی که دمای بالایی وجود دارد، بهتر است سیمهایی با روکش مقاوم مانند سلیکون را انتخاب کنید که عایق حرارتی بالایی دارند. سیمهای دارای عایق سیلیکونی معمولاً بسیار انعطاف پذیر بوده و مدیریت آنها آسان است، هرچند کمی گران تر هستند.

برای بهبود زیبایی سیم کشی، پیشنهاد می کنیم که از سیم هایی با چندین رسانای جداگانه در یک روکش واحد (شکل بالا) برای درایورهای استپر استفاده کنید.

پیوند و اضافه سازی سیم

همانطور که در بالا گفته شد، سیم ها باید بلندتر شوند چون طول کافی برای رسیدن به ماردبرد را ندارند، اما در مواردی دیگر سیم ها باید به یکدیگر متصل شوند، مانند اتصال دو فن به یکدیگر تا بتوانند همزمان با هم روشن شوند. این اتصالات الکتریکی باید به گونه ای برقرار شوند که ایمنی کار از بین نرود و عملکرد صحیح چاپگر مختل نشود.

لیحم کاری سیم

لحیم کاری ارزان ترین راه برای ایجاد اتصال دائمی بین دو رسانا است. اگر ابزار لحیم کاری ندارید، ساخت چاپگر سه بعدی بهترین بهانه برای خرید آنها است. لحیم کاری تقریبا در تمام پروژه های الکترونیکی ابزاری بسیار سودمند به شمار می رود. با وجود این، اتصالات لحیم کاری شده چند نکتۀ منفی دارند:

• اولین نقطۀ ضعف این است که اگر فرد دیگری برای کمک به شما حضور نداشته باشد، روند کار نسبتاً کند و خسته کننده پیش می رود.
• محدودیت دوم این است اشتباه در لحیم کاری، به اندازۀ تکنیک پلاگ که بعدا در مورد آن صحبت خواهیم کرد، قابل چشم‌پوشی نیست؛ اگر دو سیم را به اشتباه به هم لحیم کنید، اغلب مجبور می شوید که شیلد حرارتی یا لنت برق را بردارید و سپس لحیم را گرم کنید تا سیم ها از هم جدا شوند. به طور کلی، برای بسیاری از کاربران، صرفه جویی در هزینه لحیم کاری ارجحیت بیشتری از این معایب دارد (متاسفانه قیمت هر قرقره سیم لحیم در بازار کشور شدیدا افزایش پیدا کرده است).

اتصالات پلاگ سیمها در 3D Printer

گزینۀ دیگر برای ایجاد اتصال بین دو سیم (بجای لحیم کاری) از طریق نوعی اتصال پلاگین است. نمونۀ فرضی برای چنین اتصالی، ترمینال پیچیِ دارای نری و مادگی است (شکل بالا). سیم ها توسط گیره های پیچی به رشته های رسانا فشار داده می شوند و این رشته های رسانا به ترمینال های مخالف که سیم دوم را در خود جای داده اند متصل می شوند. فایدۀ این نوع اتصال این است که تنها به رشته های رسانا و پیچ وابسته است. علاوه بر این، گیره های پیچی را می توان به راحتی باز کرد و ترتیب سیم ها را تغییر داد. مشکل اصلی این است که این اتصالات گران هستند و در صورت نیاز به بلندتر کردن سیم ها هزینه های ساخت چاپگر سه بعدی را افزایش می دهند.

اتصالات سیم به مادربرد چاپگر سه بعدی

معمولاً، اجزای دارای جریان بالا، مانند منبع تغذیه (Power Supply) و بستر گرم شونده (HeatBed)، از طریق ترمینال های پیچی به مادربرد متصل می شوند. سایر اجزای الکتریکی مانند سوئیچ های محدود کننده و موتورهای استپر اغلب از طریق اتصالات Molex وصل می شوند. Molex اصطلاحی است که برای اتصال پین و سوکت استفاده می شود. اتصالات مولِکس انواع زیادی دارند و به نوع مادربرد وابسته هستند. بهتر است با جستجو در گوگل، انواع مختلف اتصالات مولکس را مطالعه کنید چون هنگام سیم کشی قطعات به مادربرد پرینتر سه بعدی به آنها نیاز پیدا خواهید کرد. خوشبختانه بسیاری از اتصالات مولکس را می توان با استفاده از آچار سوکت‌زن نصب کرد (به محصولات پیشنهادی انتهای مقاله مراجعه کنید).

هزینۀ سیم کشی برای پرینتر سه بعدی

خرید تمام ابزارهای مورد نیاز برای تکمیل سیم کشی (مثلاً سیم چین، سوکت‌زن، دستگاه لحیم و غیره) می تواند هزینه های ساخت پرینتر سه بعدی را افزایش دهد. اگر قصد دارید که در آینده روی پروژه های الکتریکی دیگر کار کنید، داشتن این ابزار ضروری است ولی اگر در آینده کار الکتریکی چندانی نخواهید داشت یا بودجۀ کافی در اختیار ندارید، سعی کنید این ابزار را از دوستان قرض بگیرید!

قطبیت سیم  کشی در 3D Printer

پیش از هر چیز، قبل از اتصال اجزای الکتریکی به مادربرد باید نقشۀ سیم کشی مخصوص مادربرد خود را مطالعه کنید. این امر باعث صرفه جویی در وقت و هزینۀ شما می شود. در این مقاله به طور خلاصه در مورد سیم کشی برخی از اجزای الکتریکی چاپگر سه بعدی صحبت خواهیم کرد، اما پیش بردن کار از روی نقشۀ راهنمای سیم کشی مادربرد بر هر آنچه در اینجا گفته می شود، ارجحیت دارد.

اکثر قطعات الکترونیکی چاپگر سه بعدی نسبت به قطبیت مدار، کور هستند؛ خب نفهمیدید چی گفتیم؟! بهتر است این مفهوم را از طریق یک مثال ساده کنیم:

هم اجزای گرمایشی و هم رزیستور سنجش حرارت اکسترودر میتوانند به هر دو جهت پین های مربوطه متصل شوند و به خوبی کار کنند. بنابراین، اصطلاحا می گوییم که این اجزا نسبت به جاری شدن جریان کور هستند. برعکس این امر در مورد بخش هایی مانند ال‌ای‌دی ها یا مهمتر از آن منبع تغذیه صدق نمی کند. درست بودن قطب برای سیم های مثبت و منفی که از منبع تغذیه به مادربرد می آیند اهمیتی حیاتی دارد. همیشه باید به راهنمای سیم کشی مادربرد و علائم فیزیکی توجه کنید تا مشخص شود که کدام ترمینال مادربرد برای منبع تغذیۀ مثبت و کدام یک برای ورودیِ منفی است.

بگذارید سایر اجزا را هم مرور کنیم تا مشخص شود که کدام ها به قطبیت حساس هستند:

• بستر گرم شونده نیز نوعی رزیستور است بنابراین می توان سیم های آن را از دو جهت به ترمینال متصل کرد.
• سوئیچ محدود کننده هم نصبش آنقدر ساده و سرراست نیست؛ قطبیت مهم نیست اما برخی از مادربردهای پیشرفته تر از یک پین اضافی برای تامین انرژی مورد نیاز برای سوئیچ های محدود کنندۀ نوری یا مغناطیسی استفاده می کنند. اما برای سوئیچ محدود کنندۀ مکانیکی به پین سوم نیازی نیست و باید حواستان باشد که سوئیچ را به آن وصل نکنید.
• بخش خنک کننده و فن ها به قطبین حساس هستند، بدین معنا که فقط در صورت اتصال سیم قرمز به پین مثبت و سیم سیاه به پین منفی کار می کنند. اگر این حالت معکوس شود اتفاق عجیب و غریبی رخ نمیدهد و آسیبی به دستگاه وارد نمی شود، اما فن ها کار نمی کنند و باید ترتیب سیم ها را اصلاح کنید تا روشن شوند.

محصولات مرتبط با سیم کشی 3D Printer

در انتهای مبحث سیم کشی در چاپگرهای سه بعدی، چند نمونه محصول مرتبط را معرفی میکنیم تا مطالب گفته شده را بهتر درک نمایید.