페이스트 3D 프린터 제작: 6.보드 조립 및 전기배선

이전 포스팅에서 현재 제작중인 페이스트 3D 프린터의 기본 구조 및 부품들을 모두 조립했었습니다. 오늘은 이제 보드 조립 및 각 부품들에 전기배선을 시행 후 실제로 보드에 전원이 들어오는지까지 확인해보도록 하겠습니다. 



먼저 전기배선 후 커넥터들이 연결되는 아두이노 보드 등 기판이 위치할 박스를 만들어야 합니다. 박스를 먼저 3D 프린터에 조립한 뒤 전기배선을 해야 그 박스 안으로 전선들을 위치시킬 수 있을테니까요. 매뉴얼에서는 시중에서 판매되는 플라스틱 electronics 박스를 사용하라고 했는데요, 딱 맞는 크기의 박스를 구하기도 어렵고 귀찮기도 해서 그냥 3D 모델링 후 출력했습니다. 


가로 15cm, 세로 10cm, 높이 5cm의 박스 형태로 만들었구요, 뚜껑을 만들까 하다가 '자연 쿨링도 되고 좋지 뭐'란 생각에 안만들었습니다. 전선이 들어오는 부분에 적절히 구멍을 뚫어줬구요. 



사용한 3D 프린터는 프린터봇 플러스(Printrbot Plus), 사용한 필라멘트는 XYZ프린팅의 정품 필라멘트구요, 적층높이는 200마이크론, shell thickness는 1.2mm, Fill bottom/top thickness 1mm, Fill density 20%, 프린팅 속도 50mm/s, 노즐 온도 200도, 베드 온도 50도, support type은 everywhere, platform adhesion type은 none, retraction speed 70mm/s, retraction distance 3.5mm로 설정하였습니다. 



출력 완료까지 약 8시간이 소요되었습니다.



이렇게 생겼습니다. 필라멘트가 약간 투명하다보니 infill이 outer shell에 붙는 형상이 다 보여서 줄무늬 모양이 나왔군요. 



기판들을 놓을 박스를 다 만들었으니, 이제 기판을 조립해보겠습니다. 이 페이스트 3D 프린터의 두뇌 역할을 하는 보드는 바로 아두이노(Arduino) 보드 Mega 2560 와 1.4 램프스 보드(1.4 Ramps Board)입니다. 아두이노 보드 위에 램프스 보드를 위와 같이 겹쳐서 연결해줍니다. 



두 보드를 제대로 연결했음에도 불구하고 딱 아귀가 맞아 떨어지지 않는데요.



그 이유는 램프스 보드의 아래쪽 납땜된 부분이 아두이노 메가 보드의 전원 연결부분과 닿기 때문입니다. 완전히 딱 아귀가 맞지 않아 좀 걱정했었는데, 나중에 확인해보니 잘 작동되서 그냥 넘어갔습니다. 



아두이노 보드와 램프스 보드를 연결했으니 이제 각 리니어 스텝모터를 컨트롤하는 모터 드라이버를 연결해보겠습니다. 제가 사용한 모터 드라이버는 모터 드라이버 A4988입니다. 방열판이 함께 따라오는데, 위와 같이 방열판 밑의 양면테이프를 이용하여 모터 드라이버 중앙의 칩에 붙여주면 됩니다. 



양면테이프로 연결되는 터라 방열 효과가 얼마나 있는지는 좀 의문스럽습니다만.. 방열판을 모터 드라이버 A4988에 붙인 후 위와 같이 램프스 보드에 각각 연결을 해주면.. 



이와 같이 조립되게 됩니다. X, Y, Z축 및 익스트루더 리니어 스텝모터까지 총 4개이므로 모터 드라이버도 4개가 연결됩니다. 



이제 기판도 다 조립되었으니 이 조립된 기판을 3D 프린팅된 박스에 조립해보겠습니다. 박스와 기판 사이는 딱 밀착되기보다는 쿨링을 위해 약간의 공간이 있는게 좋은데요, 매뉴얼에서는 M3 nylon female threaded PCB spacers를 사용하라고 했지만, 저는 그냥 집에 굴러다니던 플라스틱 칼블럭(앙카, anchor)을 약간 잘라서 사용했습니다. 




이렇게 말이죠.



작게 자른 플라스틱 앙카 조각을 이용하여 기판을 박스에 연결하면 위와 같이 박스와 기판 사이에 공간이 생기게 됩니다. 처음 의도하던대로 조립이 되어 기분이 좋군요. 



M3x30 mm pan head screws로 박스에 기판을 연결한 모습입니다. 박스의 아래쪽 구멍에 female 12VDC power jack, 즉 전원이 연결될 전원잭이 위치한 것도 확인할 수 있습니다. 



기판도 다 조립되었으니 이제 엔드스탑 스위치를 각 위치에 맞게 배치시킬 차례입니다. 그 전에 전기배선을 해야겠지요. 온 집을 다 뒤졌지만 전기 인두 하나가 보이지 않더군요;;;; 그래서 그냥 절연 테이프를 이용하여 연결했습니다.



기판에 각 전자부품들을 연결하기 위해서는 위와 같이 커넥터 형태여야 하는데, 중국에서 온 귀하신 리니어 스텝모터분들은 그 커넥터 작업이 되어있지 않더군요;;;; 그래서 직접 했습니다. 



전선의 끝을 조금 벗겨낸 후 듀폰 점퍼 와이어, 즉 압착 단자를 위와 같이 전선 끝에 연결 후 플라이어 등으로 압착 단자 끝을 꽉 눌러 전선에 고정해줍니다. 



그 다음 4핀 커넥터 안으로 넣어주는데 제대로 들어가면 작은 '딸깍' 소리를 들을 수 있습니다. 



전기배선은 위와 같이 시행해주면 됩니다. 참 쉽죠?ㅡ_ㅡ;;;; 참고로 스텝모터를 연결할 때에는 전선의 길이가 좀 되야 합니다. 저도 처음에 약간 짧게 했다가 너무 짧아서 처음부터 다시 배선했다는;;



위 매뉴얼대로 전기배선이 모두 완료된 모습입니다. 굉장히 난잡스럽군요;;;; 하지만 어쩔 수 없습니다. 납땜기가 없었거든요ㅠ



자, 이제 조립도 다 되었으니 한번 전원을 연결해봅니다. 12V 전원 연결은 이 시점에서 좀 부담스러우니(?!) 그냥 USB 포트만으로 전원을 공급해보겠습니다. 



오, 성공적으로 아두이노 보드에 불이 들어오는군요.



그리고 보드와 연결된 익스트루더 부분의 쿨링팬도 잘 돌아갑니다. 즉, 전원 연결에도 폭발(?!) 등의 문제 없이 잘 켜짐을 확인할 수 있었습니다. 


오늘은 페이스트 3D 프린터의 보드조립 및 전기배선 과정을 살펴보았습니다. 페이스트 3D 프린터의 하드웨어가 다 만들어졌으니, 이제 소프트웨어로 마무리지을 차례입니다. 다음 포스팅에서는 아두이노 펌웨어 세팅 과정을 살펴보도록 하겠습니다. 


지금까지 메이드인네버랜드였습니다~!


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