라즈베리파이 옥토프린트 설치 - 04. 프린터 전원 작업

1. 개요

옥토프린트 설치 후 Gcode 파일을 옮겨다닐 필요가 없어 매우 쾌적한 기분을 느낄 수 있었다. 필자는 집에 (악마)고양이를 키우고 있어 프린터를 사용하지 않을 때는 캐비넷에 넣어 놓고 보관한다. 이렇다 보니 프린터를 사용할 때마다 옮겨야 하는데 이전과 다르게 라즈베리파이 보드와 전원어댑터도 같이 옮겨다녀야 하는 번거로움이 생겼다. 그래서 3D 프린터 파워서플라이에서 따로 선 작업을 하여 라즈베리파이 까지 같이 전원공급을 하려고 계획을 세웠다.

1.1 계획

우선 프린터 파워 서플라이에 추가 부하가 생기니 안전을 위해서 감당 할 수 있는지 확인해야 합니다. 라즈베리파이 Zero W 기준 Wi-Fi 를 사용하고 카메라 모듈을 사용시 230 mA 라고 합니다. 이 정도면 굳이 계산할 필요는 없습니다만 라즈베리파이 어댑터 최대 용량인 2 A 로 잡고 계산하여 추가 부하는 10 W 로 계산하였습니다.

이제 프린터의 파워서플라이가 추가 부하를 감당할 수 있는지 확인해야 합니다. Ender-3 모델 기준 파워서플라이 용량은 Output: 24 VDC, 15 A, 360 W 입니다. 파워서플라이 효율을 아주 안좋게 잡아 80 % 라고 하면 288 W 입니다. 히팅베드 60도, 노즐 200도 기준 약 250 W 를 사용한다고 하니 288 - 250 = 38 W 정도의 여유 용량이 있어 추가 부하로 10 W 는 충분히 사용해도 안전합니다.

문제는 프린터 파워서플라이 전원은 24 VDC 이며 라즈베리파이는 5 VDC 를 사용하기에 벅컨버터를 사용해서 강압을 시켜줘야합니다. 여기서는 XL4015 벅(Buck) 컨버터 모듈을 사용합니다. 라즈베리파이에 사용하기에는 조금 용량이 클지 모르지만 항상 안전을 위하여 여유있게 사용하는걸 추천합니다.

1.1.1 XL4015  사양

입력 전압 : 8 ~ 36 VDC
출력 전압 : 1.25 ~ 32 VDC
출력 전류 : 최대 5 A 까지 조절 가능
변환 효율 : 95 % (the highest)
스위칭 주파수 : 180 KHz
출력 리플 : 최대 50 mV
부하 조절 : ± 0.5 %
전압 레귤레이션 : ± 2.5 %

1.2 준비물

1. 라즈베리파이 보드(이 글에서는 Rasberry Pi Zero W)

2. Micro 5pin 케이블(위 사진과 같이 5 VDC, GND 선만 빼는 작업을 한다.)

3. 전원 케이블(20 cm 이상)

4. 벅 컨버터(XL4015 모듈 사용)
5. 3D 프린터(이 글에서는 Ender-3)

2. 전원 작업

2.1 파워 서플라이 - 벅 컨버터 연결

엔더 파워서플라이를 뜯어보면 아래처럼 생겼습니다.

단자대 부분을 자세하게 보면 빨간 박스가 +24 VDC 파란 박스가 GND 0 VDC 입니다. 여기서 각각 한 가닥씩 물려주었습니다.

단자대 왼쪽부터 (비어있음, 새로 연결한 케이블 +, 프린터 보드 +, 비어있음, 새로 연결한 케이블 -, 프린터 보드 -) 입니다. 프린터 기종마다 또는 프린터 마다도 제조사에 따라 조금씩 다를 수 있으니 디지털 멀티 미터로 꼭 확인 후 작업하시길 바랍니다.

새로 연결한 케이블 반대편에는 벅 컨버터 모듈 IN+, IN- 에 극성에 맞춰 연결해줍니다.

****** 작업을 끝낸 후 극성을 한 번더 확인하시길 바랍니다 ******

2.2 벅 컨버터 - USB 연결

벅 컨버터 모듈 OUT+, OUT- 측에는 Micro 5pin 케이블을 극성에 맞춰 연결해줍니다.

****** 작업을 끝낸 후 극성을 한 번더 확인하시길 바랍니다 ******

2.3 벅 컨버터 전압 조절

파워 서플라이에 전원을 인가하고 빨간 부분을 일자드라이버로 돌려가며 출력 전압을 5 VDC 로 맞춰줍니다. 그후 파워 서플라이 전원을 꺼줍니다.

2.4 라즈베리파이 연결 및 전원 확인

* 중요 *
* 중요 *
* 중요 *

라즈베리파이에 연결하기 전에 디지털 멀티 미터로 출력 전압 및 극성을 한번 더 확인해 줍니다. 잘못하면 라즈베리파이 또는 3D 프린터까지도 고장날 수 있습니다. 라즈베리파이에 연결한 뒤 파워서플라이 전원을 인가해줍니다. 이상이 없다면 라즈베리파이가 잘 켜지는 것을 볼 수 있습니다.

3. 프린터에 고정하기

프린터에 대롱대롱 메달린채로 놔둘 수는 없으니 간단하게 모델링하여 출력하였습니다. 모델링 파일은 다음 경로에 업로드 하였습니다. (Ender-3 Raspberry Pi Zero W Mount, Ender-3 XL4015 Converter Mount)

 

아래는 3D 프린터에 파워 서플라이, 벅 컨버터, 라즈베리파이 모두 장착한 모습입니다.

5. 참고

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