UPS se superkapacitory pro 3D tiskárnu

Záložní zdroj „μUPS“

Součástí tiskárny LUFREE 3D printer je i ovládací panel MKS TFT24 s Wi-Fi modulem MKS TFT-WIFI V1.0. K tomuto panelu je připojen modul detekce výpadku napájecího napětí, díky kterému si je ovládací panel schopen, v případě detekce odpojení napájení tiskárny, uložit aktuální stav tisku a odjet s tiskovou hlavou od výtisku, aby se již vytištěný plast před vychlazením tiskové hlavy opět neroztavil. Po obnovení napájení je možné pokračovat v tisku na místě, kde tiskárna skončila.

Vzhledem k tomu, že ale napájecí zdroj tiskárny nemá dostatečnou kapacitu výstupních kondenzátorů k tomu, aby byl ovládací panel všechny tyto úkony schopen vykonat, rozhodl jsem se sestrojit "μUPS", která napájení podrží nezbytně nutnou dobu.

Základem zařízení je superkapacitor 20 F/16 V. A nebyl bych to já, kdybych si k tomu nepřidal nějakou tu "inteligenci" s Arduinem. I přes to jsem chtěl, aby zařízení bylo co nejjednodušší, proto jsem se rozhodl použít ATtiny85. Samozřejmě nesmí chybět 0,91"OLED displej, který indikuje status a několik parametrů zdroje.

Nabíjení/nabitý stav zdroje:

  • Vstupní napětí
  • Napětí superkapacitoru
  • Nabíjecí proud

Po spuštění záložního zdroje:

  • Výstupní napětí
  • Napětí superkapacitoru

Aby nedošlo k velkému proudovému nárazu při připojení napájení superkapacitoru, je nabíjení realizováno přes výkonový rezistor 12 ohm/25W. Nabíjení je tedy pozvolnější a trvá několik minut. Vstupní napětí i napětí na superkapacitoru je monitorováno pomocí A/D převodníků, které jsou součástí ATtiny85. Jakmile je dosaženo dostatečného napětí na superkapacitoru, je tento stav indikován na displeji. V okamžiku, kdy dojde k výpadku napájecího napětí, začne se superkapacitor vybíjet přes Schottkyho diodu (použita pro menší přechodové napětí 0,55 V). Jakmile výstupní napětí klesne pod cca 7 V, dojde k odpojení superkapacitoru pomocí relé (místo SSR je zde použito klasické elektromagnetické) a celý zdroj se tím vypne. Díky tomu nedochází k úplnému vybití superkapacitoru a také se nestane, že napájení řídicí elektroniky tiskárny klesne pod 5 V.

Po nějaké době, kdy mi záložní stroj jen tak ležel na stole vedle tiskárny, jsem navrhl a vytiskl zapouzdření, které mi umožnilo montáž přímo na tiskárnu. Ačkoliv umístění není ideální, zdroj nikde nepřekáží a data na displeji jsou dobře čitelná.

Model pouzdra UPS záložního zdroje pro 3D tiskárnu
Posted in 3D tisk, Elektrotechnika and tagged , , , , , , , , .