Zvyšujeme napětí až na pět (DC step-up)

Po menším zklamání s 9V napájením jsem se pro přenosné napájení Arduin (a jiných 5V hraček) zaměřil na tužkové monočlánky. Jaké máme možnosti, Kowalski?

Kowalski má vždy po ruce několik možností

Tak určitě můžu použít AA (nebo dokonce AAA) 1,5V články, nebo raději rovnou dobíjecí NiMH akumulátory, které mají obvykle jen 1,2 V. Mohl bych zmínit i nabíjecí články Pure Energy s 1,5 V, kterých mám doma několik desítek, ale nechci si zaneřádit blog sprostými slovy. Takže máme článek o napětí 1,2 V. Z nich by se dal postavit zdroj o vyšším napětí, když bych jich zapojil víc do série. 3 kusy jsou ještě málo (jen 3,6 V), 4 kusy už jsou moc (plně nabité by daly kolem 6 V, a to už by Arduino nebylo rádo). Navíc 3-4 kusy jsou i docela objemné a těžké...

2 NiMH akumulátory a jeden alkalický dobíjecí článek

Další možností je použít Li-Ion akumulátory, které jsou u nás v tužkové podobě dost neznámé, zatímco celá Asie na nich frčí ve velkém stylu. Dělají se v mnoha různých kapacitách a velikostech, kdy některé  (např. typ 14500) jsou prakticky stejně velké jako naše AA. V čem se ale Li-Ion od "našich" NiMH liší zásadně je napětí - Li-Ion má standardně 3,7 V. Ovšem problém je podobný jako výše - napětí polovybitého článku kolem 3 V Arduinu nestačí, a po sériovém zapojení dvou Li-Ion článků bych dostal 7,4-8,4 V a to už je zas moc.

Li-Ion 14500 a 18650 články

Třetí možností přenosného zdroje elektrické energie by mohl být solární panel. V létě jsem totiž trošku experimentoval se solárními panely z takových těch malých zahradních lampiček, co se jen zapíchnou do země a ve dne se nabíjí a v noci svítí. Změřil jsem, že v nich ten maličký, větrem ošlehaný a časem zašlý panýlek dává kolem 1 voltu, v ideální situaci plného přímého poledního Slunce pak dokonce přes dva volty. Tak jsem chvíli uvažoval i o tomto jako možném zdroji (než jsem zjistil, že ten panel není schopen dodat téměř žádný proud, což ale přičítám tomu zubu času).

1857 mV - podzimní slunce mezi mraky za oknem

Ale jak z nízkého napětí získat poctivých 5 voltů? V tu chvíli opět vstupuje na scénu měnič napětí, tentokrát ale směrem nahoru, "zvyšovač", anglicky tedy step-up DC converter. V mém oblíbeném obchodě značky Ebay.com jich mají hned několik typů, lišících se minimálním vstupním napětím a účinností. Rovnou vynechám převodníky s nastavitelným výstupním napětím a pro účely Arduina použiju měniče s výstupem na USB, tedy 5 volty.

naši tři kandidáti na holení

Konkrétně jsem našel tři typy (na fotce zleva doprava): s napětím od 0,9 V a neuvedenou účinností, dále s napětím od 0,9 V a inzerovanou až 96% účinností (juchů!) a pak třetí, který dokáže zvyšovat napětí až od 3 V. Ten jsem rovnou ze sestavy vyloučil, protože by nestačil ani na solární panel, ani na dva Ni-MH články v sérii. Takže jsem postupně kupoval jednotlivé měniče, vždy po zklamání jsem objednal další typ a tím jsem nakonec získal neobyčejnou možnost je všechny porovnat, proměřit a podělit se s vámi o dalších pár slepých uliček, které jsem s chutí prošlapal.

Nejdřív jsem si koupil ten první měnič, který vypadal tak nějak nejméně integrovaný, starší, protože jeho čip měl jen čtyři nožičky. Připojil jsem ho k solárnímu panýlku a NIC. Ukázalo se, že inzerované nejnižší napětí 0,9 V není pravdivé. Ani při 1,0 V nebylo na výstupu víc než 4,7 V. Při 1,5 V má výstup 4,91 V a indikační dioda začíná mírně žhnout. Při vstupním napětí 2 V je na výstupu 4,95 V a indikační dioda už svítí tak poloviční intenzitou. Je tedy zjevně připojena na vstupní napětí. Bohužel tak vysoko se ten solární panýlek nedostane, tak jsem ho vyřadil z možných zdrojů napětí a dál počítal už jen s nabíjecími články či bateriemi z nich.

Zároveň jsem objednal ten druhý měnič, který také tvrdí, že funguje od 0,9 V, a navíc inzeruje fantastickou účinnost až 96 %. Když dorazil, vypadal tak nějak nověji/moderněji, víc integrovaně, neboť jeho čip má šest nožiček. Test u solárního panýlku dopadl o něco lépe, alespoň vizuálně, neboť indikační dioda je u tohoto typu připojená na výstup, takže vždy svítí plnou intenzitou bez ohledu na vstupní napětí. Bohužel ta dioda sama spotřebuje poměrně dost energie - například při vstupním napětí 1 V bere převodník naprázdno celých 10 mA, které všechny vysvítí ta dioda. Nakonec jsem tedy vyměkl, rozhodl se používat pouze Li-Ion články a tak mohl objednat i třetí převodník (ten, který vyžaduje nejméně 3 volty):

Tento typ se ukázal jako zdaleka nejlépe vymyšlený. Jeho indikační dioda totiž jen rychle poblikává, takže spotřebuje 4x méně energie, což už je v trvalém provozu docela zanedbatelné. Navíc jako jediný z převodníků inzeruje výstupní proud až 1 ampér, ti druzí dva si troufají jen na 600 mA (v některých inzerátech dokonce jen 200 mA).

Přišel čas zanést všechny tři převodníky do naší laboratoře. Nejdřív jsem je všechny proměřil naprázdno (bez zátěže), abych tušil, je-li možné je nechat trvale zapnuté i bez připojeného spotřebiče. Dále jsem jim nastavil na vstupu tři různá nízká napětí, abych viděl, jestli vůbec fungují podle popisů prodejců (na výstupu měly zátěž 220R - na větší proudový odběr než pár desítek mA si rozhodně při tak nízkém vstupním napětí netroufly).
A nakonec jsem jim na vstupu nastavil tvrdé napětí 3,6 voltu (jako by měl jeden Li-Ion článek, nebo 3x NiMH) a postupně k jejich výstupům připojil rezistory o odporu 10R (pro odběr kolem 0,5 A, jako bych nabíjel mobilní telefon), 49R (pro odběr kolem 100 mA, řekněme Arduino s podsvíceným displejem) a 220R (pro odběr kolem 23 mA, řekněme nějaké úspornější zapojení Arduina s jednou LED nebo tak něco). Výsledky měření jsou v následující tabulce, která v posledních 6 řádcích ukazuje, při jakém vstupním napětí a jaké zátěži bylo jaké napětí na výstupu a s jakou účinností v tu chvíli převod napětí probíhal:

měnič	4 nohy	6 noh	od 3 V
odběr naprázdno při 4 V	2,1 mA	1,8 mA	0,43 mA
napětí naprázdno při 3,6 V	5,06 V	5,14 V	5,19 V
napětí/účinnost při 1,0 V a 220R	4,70 / 73%	5,05 / 69%
napětí/účinnost při 1,5 V a 220R	4,91 / 85%	5,07 / 74%
napětí/účinnost při 2,0 V a 220R	4,95 / 84%	5,29 / 64%
napětí/účinnost při 3,6 V a 220R	5,09 / 84%	5,39 / 78%	5,17 / 89%
napětí/účinnost při 3,6 V a 49R	5,00 / 84%	5,48 / 65%	5,17 / 88%
napětí/účinnost při 3,6 V a 10R	4,57 / 69%	4,04 / 70%	5,17 / 88%

Myslím, že výsledky jsou jasné. První dva převodníky se rozhodně nehodí na nabíjení mobilních telefonů - neudrží napětí při odběru 0,5 A. První typ dokonce ani nedosáhne plného výstupního napětí, pokud nemá na vstupu aspoň 2,5 V. Za to si ale udržuje solidní účinnost 84 %, pokud po něm nechceme příliš velký výstupní proud. Dokážu si ho představit s jedním Li-Ion článkem v nějakém zařízení, které se spokojí s max. 100 mA odběrem.

Druhý převodník, co jej prodávají s údajnou 96% účinností, v ní nakonec dopadl nejhůře - většinou klopýtá kolem či pod 70 %, jen při výjimečně dobrých podmínkách (velké vstupní napětí a minimální  zátěž) je trošku lepší, pořád ale nejhorší ze všech. Zároveň mu utíká výstupní napětí až moc vysoko (5,5 V?!). Na druhou stranu jako jediný dokázal opravdu trošku fungovat od 1 voltu, což je hrdinské. Myslím, že u tohoto typu výrobce nezamýšlel větší výstupní proud než 200 mA - těch 600 mA mu přiřadili až někteří ziskuchtiví prodejci. Pokud se někdy octnu v situaci s jen jedním či dvěma NiMH články, tak tento převodník by z nich těch 5 voltů vyždímal, za cenu 30% ztrát.

Třetí převodník je jasný vítěz: dodává stabilní výstupní napětí bez ohledu na zátěž, má nejnižší vlastní odběr a zdaleka nejvyšší účinnost dotýkající se až 90 %! Myslím, že tento kus je vhodný na stavbu nabíječek mobilních zařízení s velkým odběrem, a stejně dobře poslouží i v přenosných Arduino hračkách s odběrem minimálním. Jsem rád, že jsem se k němu nakonec prokousal, a jiné typy už teď nekupuji :-)

Přenosné napájení pro Arduino (DC step-down)

V tuto chvíli už mám doma celé hejno těch krásných čínských kopií Arduino Pro Mini (dokonce tři rozdílné revize) a začínám z nich stavět různé, i přenosné přístroje. K nim jsem potřeboval vyřešit přenosné napájení. Původně jsem totiž všechna Arduina testoval přímo připojená přes převodník do USB portu PC, a ten je zároveň i napájel 5 volty, takže jsem zdroj napětí nepotřeboval a neřešil. Jakmile ale Arduino skončí v krabičce někde dál od PC, bude přenosný zdroj napájení potřeba.

Jelikož Arduino Pro Mini vyžaduje provozní napětí 5 voltů (existuje i verze na 3,3 V, ale ta je taktovaná polovičním kmitočtem - jen 8 MHz - a nikdy jsem ji nechtěl), je potřeba použít buďto baterii o napětí přibližně 5 V a připojit ji ke vstupu označenému VCC, anebo vzít baterii s vyšším napětím, ale tu pak připojit k vývodu označenému RAW, tedy surové napětí. Na Arduino desce je vestavěný stabilizátor, který si napětí z RAW pinu sám sníží na potřebných 5 V. Takže jedna z nejjednodušších přenosných možností je například klasická 9V baterie:

Teploměr s Arduino Pro Mini, DS18B20 a LCD Nokia 5110

Tohle je fajn a celkem dobře to funguje až do chvíle, než si člověk uvědomí, že téměř polovina energie z baterie se vyhazuje zbůhdarma v tom stabilizátoru. No, vlastně se mění ve ztrátové teplo, ale to je zhola zbytečné, když je okolo zrovna docela horký den (50,125 ℃, jak displej správně ukazuje). Je to tak: když má baterie 9 voltů a my jich potřebujeme jen 5, tak se ty čtyři volty navíc (téměř polovina energie z baterie) zahodí, aniž by měly šanci udělat kus práce.

Proto jsem se rozhodl použít následující ďábelské zařízení, které jsem náhodou našel na DX.com a které slibovalo snížit stejnosměrné napětí a to s vysokou účinností. Ano, za mých dětských let šlo měnit jen střídavé napětí, ale dnes se prodávají šikovná malá udělátka, která to zvládnou i s napětím stejnosměrným.

měnič napětí směrem dolů (zmenšovač :-)

Takže jsem připojil 9V baterii k tomuto měniči napětí (anglicky DC-DC step-down converter), nastavil jsem trimrem (tím otočným šroubečkem na modré kostce) výstupní napětí na přesně 5 voltů, připojil na něj Arduino s čidlem pro měření teploty vody v bazénu a vysílačem na 433 MHz (více o tomto vodním teploměru v samostatném blogpostu, brzy) a šel spát s dobrým pocitem ušetřené energie, která se už nemění v zbytečné teplo, ale s vysokou účinností (reklama u výrobku tvrdila až 92%) mění na správné napětí a tak prodlužuje životnost baterie.

koncept bazénového teploměru, baterie a měnič

Druhý den byla baterie zcela vybitá.

Přimělo mě to připojit k obvodu pár ampérmetrů a trošku ten bazmek proměřit. A zjistil jsem podivuhodné věci, které stojí za to zveřejnit. Především, ten převodník má jistý klidový odběr, který je větší než malý - zhruba 7 mA. To znamená, že holý převodník (tedy bez připojené zátěže na výstupu) dokáže vybít 9V baterii (resp. 9V akumulátor s kapacitou 200 mAh, na který jsem přešel, abych ušetřil rodinný rozpočet a nekupoval stále další a další drahé baterie) už za jeden den! To je dost šokující (aspoň teda pro mě). Moje snaha o uspávání Arduina během chvil, kdy neměřil teplotu (abych snížil průměrnou spotřebu) byla s tímto měničem napětí zhola zbytečná, neboť i když Arduino spí, měnič saje energii jak drak.

Už teď mi bylo jasné, že pro nízké odběry v řádu desítek miliampér je nejspíš mnohem lepší spolehnout se na stabilizátor napětí na Arduino desce (tj. připojit těch 9 V přímo na RAW pin), ale nedalo mi to a proměřil jsem ten měnič napětí pořádně. Jak jsem říkal, reklama u výrobku slibovala 92% účinnost, a byla dokonce podpořena fotografií stolu se stabilizovaným zdrojem a dvěma voltmetry a ampérmetry, které ukazovaly, že z 12 V zdroje to při změně napětí na 5 V a odběru 2 A do zátěže bere ze zdroje jen 1 A. Tedy že z 12 V a 1 A "vyrobí" 5 V a 2 A.

tu chybí ta reklamní fotografie, nemůžu ji teď zrovna najít

Jednoduchou matematikou (5x2/12/1) vychází 83% účinnost. To by bylo pořád ještě dobré, ale když jsem v naší pracovní laboratoři nastavil prakticky stejné podmínky (tedy na vstupu 12 V a na výstupu 5 V), jen s menším odběrem (pouze 0,5 A), tak jsem naměřil účinnost pouhých 73 %! Účinnost dokonce dále klesá s odběrem - při zátěži 50 ohmů a tedy odběru jen 0,1 A spadla až na nelidských 65 %. To už je ten převodník prakticky zbytečný a obyčejný stabilizátor by fungoval stejně "dobře". Nedalo mi to a proměřil jsem ještě převod z různých napětí (5, 9, 12 V) na výstupních 3,7 V (do 10 ohmové zátěže). Tady byla účinnost také slabých 72%, prakticky bez ohledu na vstupní napětí.

Tím se tento výrobek odsoudil do pekla a já jsem dumal, co dál. A napadlo mě proměřit ještě obyčejný "cigaretový" měnič napětí s USB výstupy, který mám v autě na dobíjení telefonů. Zdálo se mi totiž nemožné, aby takový maličký kolíček dokázal zvládnout 3A proud a neroztavit se z toho:

A tento měnič mě opravdu mile překvapil! Při vstupních 12 V (jako v autě) a zátěži 10 ohmů zapojené do USB zásuvky (ve které bylo v tu chvíli 5,32 V) vyšla účinnost krásných 90,4 %. Tak proto zvládne i 3 ampéry proudu - díky tak vysoké účinnosti je ztrátový výkon maximálně 1,5 W a to ho prakticky nezahřeje. Budu ho muset rozdělat a zjistit, co je v něm za čip - LM 2596S (jako v tom převodníku výše) to asi nebude. Bohužel má také nezanedbatelný klidový odběr - 8 mA. Ovšem 44 Ah autobaterii by poznamenal až po pár měsících neježdění/nedobíjení, takže v autě může být zapojen v klidu pořád.

Tímto jsem skončil s pokusy napájet Arduino z baterií s napětím vyšším než 5 V. V příštím blogpostu se zaměřím na baterie s napětím nižším, a tím pádem na step-up převodníky (zvyšující napětí), opět i s proměřením jejich účinnosti.

Nové Arduino Pro Mini s SPI headerem

Při procházkách po Ebay.com jsem narazil na nové Arduino Pro Mini, které má kompletně přeskládané součástky na desce tak, aby při zachování stejného formátu desky a pinové kompatibilitě lépe zpřístupnil piny A4 a A5 (které jsou na standardním Arduino Pro Mini posunuté o půl rozteče, takže nezapadnou do univerzálních plošných spojů).

Kopie původního/originálního Arduino Pro Mini

Nové neoriginální Arduino Pro Mini s ISP piny

Navíc má úplně zvlášť vyvedené SPI piny (těch 6 modrých vzadu), takže má v podstatě ICSP header (podobně jako to má například Arduino Nano), což se hodí na připojování různých Arduino štítů, které používají SPI - např. displeje nebo Ethernet shield:

Ethernet shield na zádech nového Pro Mini přes SPI header

Skutečně je díky tomuto čínskému zlepšení (aspoň tedy předpokládám, že je to čínská invence) nyní možné propojit Ethernet shield původně navržený pro Arduino Uno s tímto Arduino Pro Mini takto jednoduše - jen přes SPI header a jeden drát navíc (Slave Select, pin 10).

Pro porovnání fotografie předvádějící zapojení Ethernet shieldu k starému Pro Mini, kde je potřeba vést 7 samostatných drátků - rozdíl v eleganci je patrný na první pohled:

pokusné zapojení Ethernet shieldu mnoha drátky

Jediná chybička tohoto nového uspořádání plošného spoje je, že nemá shora popsané vývody - nějak na to nezbylo místo. Popis pinů je zespodu, kam obvykle nevidím. Ale stačí si postavit vedle starší Pro Mini, nebo si vytisknout obrázek originálu a všechny piny "sedí":

Jelikož je rozdíl v ceně zanedbatelný, počítám, že tento nový typ brzy vytlačí starší, který kopíruje design originálu z Itálie. Osobně si už budu kupovat taky jen tento novější, protože ty lépe vyvedené A4+A5 se někdy můžou hodit (při popisu termostatu zmíním kde) a SPI zvlášť je taky šikovná věc.

MythTV, VDPAU, Pařízek a kostičky v TV

Nejdřív rozkóduji nadpis: MythTV je skvělý digitální videorekordér, nebo dnes už spíš multimediální centrum, o kterém jsem psal například na Root.cz, české stránky o něm pak provozuji na TVPC.cz.

VDPAU je název pro programové rozhraní, které umožní těžkou a špinavou práci s dekódováním a zobrazováním videa přenechat grafické kartě od firmy NVIDIA (dnes už prý i AMD), která se s tím vůbec nezapotí, na rozdíl od slabého hlavního procesoru, který na opravdu hustá videa (s vysokým bitrate) obvykle nemívá dost sil.

Radim Pařízek je bubeník kapely Citron, který rozjel několik vlastních TV stanic a pro ně navíc i dva pozemní digitální multiplexy, Multiplex 4 a Regionální síť 7.

Kostičky jsou pak jeden z lidových výrazů pro viditelné poruchy v digitálním obraze, kdy se původně celistvý obraz rozpadne do jednotlivých "kostiček" (čtverečků) a různě dlouho různě hrozně zlobí.

No a zajímavé je, že prakticky všechny pořady televizí vysílaných v Pařízkových výše zmíněných multiplexech trpí hrozným kostičkováním v momentech velkých změn obrazu. A že to není silou či kvalitou signálu je možné se přesvědčit například v této velmi dlouhé diskusi. Nečetl jsem ji celou, ale myslím, že správný závěr z ní je, že kostičkování se týká mnoha desítek různých TV a set-top boxů různých výrobců, přičemž Radim sám je určitým způsobem z obliga, protože vysílaný stream je dle MPEG normy - bohužel používá nějaké nastavení kódování prokládaných půlsnímků, které téměř nikdo jiný na světě nepoužívá, takže na něj mnoho různých výrobců digitálních televizí jaksi není připraveno.

MythTV u nás doma nahrává všechny naše oblíbené pořady, hlavně jednotlivé díly televizních seriálů, například SpongeBoba v kalhotách. Ten zrovna běží na TV stanici, která se jmenuje tuším Smíchov a ta je součástí DVB-T multiplexu 4. No a tím pádem bohužel taky kostičkuje. Proto jsem to začal řešit, a jako první jsem se odhodlal k upgrade MythTV z verze 0.26 na aktuální verzi 0.27 doufaje, že to pomůže. Nepomohlo.

Jak jsem výše naznačil, dekódování MPEG proudu zajišťuje grafická karta přes rozhraní VDPAU. Napadlo mě, že třeba pomůže novější NVIDIA ovladač a tak jsem se pustil do upgrade jeho. To bylo poněkud zajímavější, ale aspoň jsem se naučil, že v (X)Ubuntu se na změnu proprietárních ovladačů používá program s názvem "jockey", přičemž kromě obvyklé grafické podoby "jockey-gtk" má také verzi pro příkazovou řádku "jockey-text", která umí vypsat všechny dostupné verze ovladačů ("jockey-text -l"), a také některou z nich vybrat a použít ("jockey-text -e xorg:nvidia_319_updates"). Dále jsem se po několika hodinách bojů naučil, že přestože jockey ukazuje, že je zvolená verze 319, tak pokud je v systému z dřívějška nainstalovaná i jiná verze (např. výchozí 304 v Ubuntu 12.04), tak to pořád nějak zlobí. Řešením je odinstalovat všechny ostatní nepoužívané NVIDIA ovladače. Kupodivu ani nakonec úspěšný upgrade ovladače graf. karty také nepomohl a pořady kostičkovaly dál.

Poslední možnost byla vypnout VDPAU úplně a nechat MPEG video dekódovat jen slabý Atomový procesor. Naštěstí má MythTV možnost volby, pro jaké rozlišení použít jaký dekodér, takže jsem mohl stanice vysílající ve vysokém rozlišení nechat dál grafické kartě, a pouze stanice se standardním rozlišením (PAL 720x756) poslat k dekódování hlavnímu procesoru. No a toto nastavení zázračně vše vyřešilo a kostičky snad definitivně zmizely. Dal jsem si  tu práci a natočil to všechno na videokameru (přepněte si video na celou obrazovku, jinak jsou mé překryvné komentáře bůhví/Googlevíproč nekompletní):

Můj závěr z toho je, že svobodný software (knihovna FFMPEG) zas jednou zvítězil nad dedikovaným hardware v pružnosti, obecnosti a bezchybnosti. Dlouhodobě totiž razím tezi, že nejlepší je mít na všechno počítač s vhodným softwarem namísto různých jednoúčelových krabiček (set-top boxů, DVD přehrávačů atd.), protože svobodný software se zdrojovým kódem se vždy opravuje jednodušeji než proprietární hardware. Samozřejmě v tomto případě je to trošku "přitažené za vlasy", protože i ta grafická karta dekóduje MPEG pomocí software, ale tento je dostupný pouze v binární formě a záleží jen na firmě NVIDIA, jestli si někdy všimne, že Radim Pařízek někde v Evropě nastavil svůj MPEG enkodér poněkud netradičně...

EDIT: 17.11. jsem to nahlásil i v NVIDIA.

Máme vlastní 3D tiskárnu!

Na konferenci LinuxAlt na podzim loňského roku jsem navštívil velmi zajímavou přednášku o 3D tiskárnách, kterou vedl +Miro Hrončok. Velmi poutavě až nadšeně tam vyprávěl o tom, jak na FIT ČVUT v Laboratoři 3D tisku tiskárny RepRap staví, ladí, jak pro ně vytvářejí 3D objekty, jak je tisknou a jaká je to prostě neuvěřitelná paráda.

Miro Hrončok na chodbě LinuxAltu 2013

To nadšení z 3D tisku přenesl Miro i na mě, takže když na jaře tohoto roku spolupracovník/kamarád +Jaroslav Gajdošík zmínil, že by si chtěl postavit frézku, tak jsem mu pod dojmem z přednášky, i s pocitem, že Arduino patří všude (tiskárny RepRap mají srdce v podstatě z Arduina), řekl: "a proč si nepostavíme rovnou 3D tiskárnu?"

No a Jarda se do toho pustil a během chvíle vytesal naši 3D RepRap Air tiskárnu ze dřeva! Lidé ji většinou staví ze železa nebo plastu, ale Jarda má asi rád dřevo, a tak vyrobil kostru z materiálu, který je dost pevný, jednoduše dostupný a přitom výborně opracovatelný.

dřevěná kostra naší RepRap Air tiskárny 12.4.2013

Na Ebay jsme objednali motory, trysky, plastové díly a elektroniku z různých koutů světa (asi jako když Kapitán Nemo stavěl svou tajnou ponorku). Motory, tavicí tryska a další mechanické věci postupně přišly a nakonec dorazila i krabička se stavebnicí elektroniky (Sanguinololu). Do toho jsem se zase pustil já.

Po pár dnech poctivého pájení podle podrobných návodů se mi povedlo elektroniku zkompletovat a oživit (na fotce chybí ve velké patici procesor, jinak je to komplet).

No a po dalších dnech pokusů a ladění začala tisková hlava s tavením a tryskou o průměru 0,4 mm opravdu jezdit všemi směry (ano, všechny motory jsem měl naopak a musel jsem jejich konektory přepájet, a nakonec jsem musel i hackovat nějaké konstanty ve firmware Sanguinololu, protože jsme dali jeden end-stop na rozumnější stranu než autor toho firmware).

Pak jsme objednali prvních 900 gramů plastové struny z ABS o průměru 3 mm (po dlouhém vybírání padla volba na neutrální šedou barvu) a začali zkoušet vytisknout první výrobek.

21.5.2013 - první výtisky/zmetky

Začátky byly opravdu krušné. Nejhorší je, že se tištěný výrobek při chládnutí postupně smršťuje, tím se mu zvedají rohy od podložky, tím pádem se od ní odlepí a je po tisku. Zkoušeli jsme kde-co, tisnout na různé lepicí pásky a tak, ale pořád se nám nedařilo a zmetky se vršily do stohů, asi jako když Wall-E uklízel bordel ve městě.

4.6.2013 - úspěch na lepicí pásce a skle

Nakonec se nám začalo celkem dařit tisknout předměty s malou základnou, kolem které jsme ještě nechali natisknout široký okraj, tzv. brim (ve Slic3ru). Cokoliv většího se ale téměř vždy odlepilo, což bylo mimořádně frustrující. Začali jsme tušit, že bez vyhřívané podložky to nepůjde.

6.6.2013 - dráček na obkladačce

Z Číny chodí zboží 3 a více týdnů, takže jsme měli čas zkoušet další podkladní materiály, různé teploty tisku (ABS plast se vytlačuje z trysky teplotou kolem 230 ℃) a sem tam se dostavil i docela pěkný výtisk, viz třeba ten dráček nebo co to je (3D modely všeho možného i nemožného najdete na Thingiverse i jinde).

19. června konečně dorazila vytápěcí podložka (je to v podstatě jen plošný spoj do zkratu, který má odpor asi 1,3 ohmu, takže při 12 voltech topí přes 100 watty a rozžhaví se na více než 100 ℃), dokonce s uraženým rožkem (proto ji mám vyfocenou, reklamoval jsem to).

A začalo další kolo pokusů, neboť ani podložka není všespásná. Jeden z problémů byl, že ne každý dnešní PC ATX zdroj ochotně dává 15 ampér na 12 V větvi. Poté, co jsme odpálili úplně nový zdroj, nám naštěstí +Kamil K půjčil nějaký starší, který už cosi vydrží. Další zajímavý problém je, že ani těch 100 W nevyhřeje podložku na potřebných 110 ℃ - prostě se teplo rozuteče do místnosti a teplota podložky se potácí někde kolem 80-90 ℃. I tohle jsme ošidili (podložku při roztápění přikrýváme takovým "kabátkem" z alobalu, aby teplo neutíkalo do prostoru).

No a nakonec jsme byli opět na začátku: co dát na tu rozžhavenou podložku, aby se na tom plast udržel. Tiskneme na sklo (asi 4 mm silné), a na tom se plast udržet nechce. Zkoušeli jsme odmašťovat, to trošku pomohlo, ale zas jen někdy... Peklo s odlepenými (a tedy zničenými) téměř hotovými výtisky pokračovalo...

A pak, po studiu mnoha zdrojů a po měsících zkoušení všeho možného i nemožného na to Jarda konečně přišel! Stačilo rozpustit některé z nepovedených výtisků v acetonu a výsledným roztokem (o hustotě řekněme neředěné malířské barvy) natřít sklo. Tato hmota během minuty vyschne a vytvoří plastový film na skle nesmírně pevně přilepený. Když se potom rozehřeje podložka nad 80 ℃ a tryska začne tlačit roztavený plast, perfektně se sleje s tím rozetřeným a drží jak čert! Výsledný výtisk je zespoda úžasně jednolitý a hladký (pokud tedy má člověk podložku přesně vodorovně s pohybem hlavy a sklo není nijak prohnuté).

ukázka vytištěné krabičky 17.8.2013

Takže nakonec jsme to myslím docela slušně porazili (aspoň co se týče podložky a přilnavosti k ní) a teď tiskneme věci jako na běžícím pásu. Díky této 3D tiskárně mé elektronické výrobky konečně mají krabičky a já jsem tak moc spokojen. Akorát Jarda už zas přemýšlí nad tou frézkou... :-)