STM32 Tabanlı 3D Yazıcı Anakart Tasarımı ve Tasarım İyileştirme Önerileri
Platformumuzdaki en çok okunan ve popüler makaleleri görmek için Trendler bölümüne geçebilirsiniz.
3D yazıcı teknolojisi, elektronik ve gömülü sistem tasarımı alanında önemli bir uygulama alanı olarak öne çıkmaktadır. STM32H743 mikrodenetleyici tabanlı küçük ve uygun maliyetli bir 3D yazıcı anakartı tasarımı, bu alandaki öğrenme sürecini ve tasarım pratiğini belgeleyen bir proje olarak dikkat çekmektedir.
Tasarım Özellikleri
Tasarımda kullanılan anakart, 80x90 mm boyutlarında kompakt bir form faktörüne sahiptir. Ana işlemci olarak STM32H743 MCU tercih edilmiştir. Motor sürücüsü olarak dört adet TMC stepstick kullanılmış ve UART/SPI konfigürasyonları desteklenmiştir. Sensörsüz ve endstop homing mekanizmaları, termistör ve fan portları, paralel, seri ve TFT ekran bağlantıları, yatak ve ısıtıcı çıkışları, USB-C ve SD kart üzerinden baskı desteği gibi fonksiyonlar entegre edilmiştir. Anakart, Marlin ve Klipper firmware'leri ile uyumludur.
Ayrıca Bakınız
Tasarım Süreci ve İyileştirme Alanları
Tasarım sürecinde PCB yerleşimi, iz kalınlıkları, katman doldurma (flood fill) ve bileşen seçimi gibi alanlarda deneyimler edinilmiştir. Özellikle yüksek akım taşıyan VIN izlerinin kalınlığının artırılması ve güç katmanlarının optimize edilmesi önerilmiştir. 3.3V katmanının tüm katman doldurması olarak kullanılması, yüksek akım gerektiren alanlar için uygun değildir. Bu nedenle, güç katmanlarının çoğunlukla toprak (ground) olarak yapılandırılması ve yüksek akım taşıyan izlerin özel olarak tasarlanması tavsiye edilmiştir.
Motor sürücüsü olarak TMC5160 yerine TMC2209 gibi daha kolay entegre edilebilen sürücüler tercih edilebilir. PCB üretim kurallarına (DRC) uygunluk için modern üreticilerin sağladığı özel DRC dosyalarının kullanılması, tasarım kalitesini artıracaktır. Ayrıca, PCB tasarımında hiyerarşik şemalar kullanarak devre okunabilirliği ve yönetilebilirliği artırılabilir.
PCB Tasarım Pratikleri
Global net etiketlerinin aşırı kullanımı, şema okunabilirliğini azaltabilir. Bunun yerine, sadece gerekli yerlerde net etiketleri kullanmak ve USB gibi özel sinyaller için uygun sembollerden yararlanmak daha doğru olacaktır. İz kalınlıklarının artırılması sinyal bütünlüğünü iyileştirebilir, ancak bu tasarım ölçeğinde kritik olmayabilir.
USB veri hatları için empedans kontrolü ve ESD koruması önemlidir. USB izlerinin kalınlığı ve aralığı spesifikasyonlara uygun olmalıdır. PCB katmanlarında toprak düzlemi kullanımı performansı artırır ve elektromanyetik uyumluluğu iyileştirir. Kenar boyunca yerleştirilen delikli bağlantılar (stitching vias) elektromanyetik paraziti azaltır.
Yazılım ve Firmware Yönetimi
Yazılım ve donanım dosyalarının ayrı repolarda tutulması, yönetimi kolaylaştırır ve kullanıcıların sadece ihtiyaç duydukları bileşenleri indirmesine olanak sağlar. Firmware olarak Marlin tercih edilmiştir, ancak kullanıcı kendi firmware'ini yazmaya da açıktır.
Öğrenme Süreci ve Kaynaklar
PCB tasarımına başlamak için küçük projelerle (örneğin makropad veya klavye tasarımı) deneyim kazanmak faydalıdır. Daha sonra mikrodenetleyici tabanlı geliştirme kartları tasarlanabilir. Tasarım sürecinde şema düzenleme, PCB yerleşimi, üretim kuralları ve sinyal bütünlüğü konularında bilgi sahibi olmak gereklidir.
PCB tasarımında hiyerarşik şemalar, net etiketleri, katman yönetimi ve üretici DRC kurallarına uyum gibi konulara dikkat edilmelidir. Ayrıca, açık kaynak projeleri incelemek ve topluluklardan geri bildirim almak tasarım kalitesini artırır.
"PCB tasarımında toprak düzlemi kullanımı performansı artırır ve elektromanyetik uyumluluğu iyileştirir."
"Motor sürücüsü seçimi ve güç izlerinin kalınlığı, anakartın güvenilirliği ve performansı için kritik öneme sahiptir."
STM32 tabanlı 3D yazıcı anakartı tasarımı, elektronik tasarım ve gömülü sistemler alanında pratik kazanmak isteyenler için önemli bir örnek teşkil etmektedir. Tasarım sürecinde edinilen deneyimler ve önerilen iyileştirmeler, benzer projelerde kalite ve verimliliği artırabilir.
