A4988 Stepper Treiber zu TMC2208 upgraden

Ich bin ja aktuell mal wieder etwas mehr im Bereich 3D-Drucker Bastelei unterwegs und hab gedacht, ich schau mal was ich so aus meinem alten Ultimaker Original noch so rausholen kann. Dazu zählen neben dem Heizbett und DIY Silikonschuhen für die alten Heizblöcke (gibt es nicht zu kaufen) eben auch die Motortreiber. Ich hab mir ein Set TMC2208 (5 Stück, da dual Extruder) für kleines Geld bei roboter-Bausatz.de geschossen. Gibt es aber auch bei <$>Amazon</$>. Als die angekommen sind, hab ich kurz gedacht, ich hab Boards ohne Chip bekommen, da bei den TMC2208 der Chip auf der Unterseite ist und oben nur ein riesen „Lötpad“ ist für den Kühlkörper.

Die TMC 2208 sind als Drop-In Replacement für die originalen A4988 gedacht und sollten ohne weiters für alle Boards mit austauschbaren Stepper-Treibern passen. Ich betreibe die dann auch im „Legacy Modus“.

Mein alter Ultimaker Original hat das Ultimaker Board 1.5.7. das auf dem RAMPS 1.4 basiert. Man kann sich aber auch sicher mit anderen Boards lose hier orientieren.

Vorbereitung

Wir müssen den Drucker öffnen oder auf die Seite legen oder beides, damit wir ans Controller-Board kommen. Außerdem sollte der Strom abgezogen sein. Legt euch den 3D-Drucker aber so hin, dass ihr später ohne große Fummelei wieder den Strom anklemmen könnt. Passt auch auf, dass ihr keine eingesteckten USB Kabel abknickt und die dann nicht mehr gehen. Ist mir natürlich nicht passiert 😉

Dann müssen die Kühlkörper noch auf die TMC2208 aufgeklebt werden. Meine haben dazu bereits ein Klebepad. Ggf. sollte man sogar Wärmeleitpaste nutzen.

Die Ausrichtung ist bei mir nicht so wild, da ich von Oben mit einem Lüfter kühle. Im Original ist aber ein seitlicher Luftstrom vorgesehen. Achtet hier also auf euer Setup. Der Luftstrom sollte nicht behindert werden. Die TMC2208 sollten im Betrieb nicht allzu heiß werden.

Treiber tauschen

Wir schauen zunächst, wie herum unsere Treiber auf dem Board sitzen und machen davon ggf. ein Foto. Nun können wir uns zunächst mal einen der alten A4988 Treiber abziehen und dann schauen wir ob das Pin-Out aufgedruckt ist. Der TMC2208 muss nun in der richtigen Ausrichtung in die Halterung eingesteckt werden. Bei mir ist z.B. die kleine Stellschraube für die Referenzspannung auf der gegenüberliegenden Seite wie bei den A4988ern. Also die TMC2208 müssen bei mir „überkopf“ rein.

Man sieht dann auch, dass die neuen Kühlkörper deutlich größer sind als die alten. Das kann dazu führen, dass euer Lüfter-Setup nicht mehr passt. Hier also unbedingt vorher drauf achten oder in kauf nehmen, dass man sich einen Riser oder extra Füße basteln muss. Evtl. muss man auch seine Lüfter-konstruktion anpassen.

Jetzt tauschen wir einfach alle Treiber aus und achten auf die richtige Ausrichtung.

MicroSteps Jumper

Für meine A4988 Stepper-Treiber hatte ich alle drei Jumper (Auf dem 1.5.7 Ulti Board) für die Microsteps (=16) eingesteckt. Der TMC2208 Treiber braucht aber nur zwei um auf die 16 Microsteps zu kommen (siehe PinOut MS1 & MS2). Das heißt wir können MS3 jeweils (vorsichtig) abziehen. Bei dem Stepper für Z waren bei mir nur zwei Jumper drin, da gab es bei mir dann tatsächlich eine Abweichung beim Testdruck, was ich aber einfach in Klipper gefixt hab (rotation distance halbiert).

Referenzspannung Vref einstellen

Jetzt kann man sein Board ans Netzteil anschließen. Bei mir sind das diese unüblichen 19V. Wir messen mit einem Multimeter direkt an der kleinen Stellschraube für die Referenzspannung und halten den Schwarzen an Ground auf dem Board. Bei mir waren alle fünf TMC2208 auf ziemlich genau 1,4V eingestellt. Mit meinen Nema 17 Motoren sollten diese bei 1.36V eingestellt sein. Ist für mich also close enough, ich stell da nix um.

So berechnet ihr die benötigte Vref:

[Maximaler Effektivstrom] = [Maximaler Strom Stepper] * 0.8 / 1.41
[Referenz-Spannung TMC2208] = [Maximaler Effektivstrom] * 2.5V / 1.77A

Mit dem max. Strom von 1.7A für den Nema 17 ergib sich aus Schritt eins ein max. Effektivstrom von 0.96 A und damit aus Schritt zwei eine Vref von 1.36 V.

Testing

Nun baue ich einfach alles wieder zusammen und nehme den Drucker in betrieb. Mein Ziel waren nicht die virtuellen Endstops, sondern einfach die nervigen Betriebgeräusche loszuwerden. Und das hat wunderbar funktioniert. Nun ist mir aufgefallen, wie laut der Feeder eigentlich ist. Das hab ich zuvor nie Wargenommen. Das muss ich also als nächstes Angehen…

Firmware

Eigentlich müssen wir in der Firmware nix ändern. Ich musste nur wegen dem Jumper auf dem Board für die Z-Achse meine Rotationdistance halbieren und die maximale Geschwindigkeit und die Beschleunigungsgrenzen etwas reduzieren, da die neuen Treiber viel mehr Wumms (Drehmoment) haben, bei gleichen Microsteps. Ich hab sicherheitshalber auch alles nochmal mit Feinöl geschmiert.

Lautstärkevergleich

Hier habe ich mal mit einer Schallpegel App vorher und Nachher gemessen. Das Smartphone habe ich dabei an die gleiche Stelle auf den Boden des Druckers gelegt.

Man hört jetzt tatsächlich nur noch den Lüfter für das extra Netzteil von meinem Hot-Bed Mod und den Feeder währen der Retraction. Das werden meine nächstens Mods 🙂

Happy Printing!

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