[实用新型]便携式3D打印机

权利要求书

1.一种便携式3D打印机，其特征在于：角控制臂(4)是由两片构成，在两片角控制臂(4)之间通过θ角角度控制轴(5)安装有θ角控制臂(6)，在θ角角度控制轴(5)上安装有θ角角度控制编码器，在θ角角度控制轴(5)一端安装有θ角传动电机(15)；在角控制臂(4)底端固定安装有角控制臂固定转盘(2)，角角度控制编码器(3)通过齿轮与角控制臂固定转盘(2)连接，角控制臂固定转盘(2)固定在角传动电机(1)的电机轴上；打印头传动光杆(12)固定在θ角控制臂(6)内部的光杆架上，打印头传动丝杆(17)通过联轴器与r轴传动电机(16)连接，r轴控制编码器(13)连接在打印头传动丝杆(17)的另外一端，打印头固定滑块(7)啮合在打印头传动丝杆(17)上，并同时套在打印头传动光杆(12)上；在打印头固定滑块(7)上通过轴安装有打印头转动台(8)，在打印头转动台(8)上开有槽(20)，在槽(20)内部轴连接有摆动条(19)，摆动条(19)下端安装有打印头固定框(9)，加速度传感器(10)安装在打印头固定框(9)上平面，打印头垂直角度调整电机(18)安装在打印头转动台(8)，打印头(11)安装在打印头固定框(9)内。

2.权利要求1所述的便携式3D打印机，其特征在于：其电路连接部分包括主控芯片、电源保护电路、电源指示电路、5V稳压电路、3.3V稳压电路、电源滤波电路、MCU滤波电路、AD基准电路、MCU复位电路、Boot选择电路、MCU下载电路、MCU晶振电路、SPI FLASH电路、步进电机驱动电路、WIFI电路、打印头温度采集电路、编码器接口电路、电机方向测量电路、SD卡电路、打印头温度控制电路、USB电路、状态指示电路；

主控芯片：采用STM32F103VET6，主控芯片U6的11、28、50、75、100脚与3.3V稳压电路的VCC3.3连接，U6的10、27、49、74、99电源的GND连接；

电源保护电路：电源输入接口P1的2脚与自恢复保险丝F1的左侧引脚连接，F1的右侧引脚与肖特基二极管的D1的左侧引脚连接，D1的右侧引脚与TVS D2的左侧引脚连接为电源VCC-24V输出端，TVS的右侧引脚与GND连接；

电源指示电路：电源保护电路的VCC-24电源输出端与电阻R1的左侧引脚连接，R1的右侧引脚与发光二极管D3的左侧引脚连接，D3的右侧引脚与GND连接；

5V稳压电路：电源保护电路的VCC-24电源输出端与W1稳压芯片LM2576-5V的1脚连接，VCC-24电源输出端与电解电容C6的上侧引脚连接，C6的下侧引脚连接W1的3、5脚连接到电源的GND上，电感L1的左侧引脚与D4的上侧引脚连接后接入W1的2脚上，L1的右侧引脚和电解电容C7的上侧引脚连接后接到W1的4脚上为VCC-5V输出端，D4的下侧引脚与C7的下侧引脚连接后接到GND；

3.3V稳压电路：5V稳压电路的VCC-5V电压输出端与电容C10、C11的上侧引脚连接接入到U7的3脚，C10、C11、C13、C12的下侧引脚与U7的1脚连接后接入GND，C13、C12的上侧引脚连接后为VCC3.3输出端；

电源滤波电路：电源保护电路的VCC-24电源输出端与C2、C4的左侧引脚连接，C2、C4的右侧引脚与GND连接；

MCU滤波电路：3.3V稳压电路的VCC3.3输出端与C20、C21、C22、C23、C24的上侧引脚连接，C20、C21、C22、C23、C24的下侧引脚与GND连接；3.3V稳压电路VCC3.3输出端与电感L2的左侧引脚连接，L2的右侧引脚与C25、C26、C27的上侧引脚连接后，接入到主控芯片中的22脚，电感L3的左侧引脚连接GND，L3的右侧引脚连接C25、C26、C27的下侧引脚，接入到主控芯片中的19脚；

AD基准电路：3.3V稳压电路的VCC3.3输出端与电感L4的左侧引脚连接，L4的右侧引脚与C28、C29、C30的上侧引脚连接后，接入到主控芯片中的21脚，电感L5的左侧引脚连接GND，L5的右侧引脚连接C28、C29、C30的下侧引脚后，接入到主控芯片中的20脚；

MCU复位电路：3.3V稳压电路的VCC3.3输出端与R5的上侧引脚连接，按键K1的右侧引脚、R5的下侧引脚、C19的右侧引脚与主控芯片的14脚连接；C19、K1的左侧引脚接入电源GND；

Boot选择电路：接插件P8的1、2与3.3V稳压电路中的VCC3.3输出端连接，P8的3脚连接R6的右侧引脚，R6的左侧引脚连接主控芯片中MCU的94脚，P8的4脚连接R7的左侧引脚，R7的右侧引脚连接到主控芯片中MCU的37脚；P8的5、6脚与GND连接；

MCU下载电路：插件P4的1脚与主控芯片的72脚连接，P4的2脚与GND连接，P4的3脚与主控芯片的76脚连接；

MCU晶振电路：晶体振荡器Y1的1脚、C3的右侧引脚与主控芯片的9脚连接，晶体振荡器Y1的2脚、C1的右侧引脚与主控芯片的8脚连接，C1、C3的左侧与GND连接；晶体振荡器Y2的1脚、R2的下侧引脚、C8的右侧引脚与主控芯片的12脚连接，晶体振荡器Y2的2脚、R2的上侧引脚与C5的右侧引脚与主控芯片的13脚连接，C5、C8的左侧引脚与GND连接；

SPI FLASH电路：芯片P7的1、2、5、6脚分别与主控芯片的29、31、32、30脚连接，P7的3、7、8脚与3.3V稳压电路的VCC3.3连接，P7的4脚与GND连接；

步进电机驱动电路：包括角传动步进电机驱动电路、θ角传动步进电机驱动电路、r轴传动步进电机驱动电路、打印头控制步进电机驱动电路；

角传动步进电机驱动电路：U2为电机驱动芯片DRV8825，U2的1、7、8脚分别接入主控芯片中的97、59、15脚相连，U2的11、12、13、14分别与步进电机接口M3的1、2、3、4脚相连，U2的2-6脚与3.3V稳压电路中的VCC3.3输出端连接；U2的16脚与电源保护电路中的P2的2脚连接，U2的15、9脚与GND相连；

θ角传动步进电机驱动电路：U3为电机驱动芯片DRV8825，U3的1、7、8脚分别接入主控芯片中的98、60、16脚相连，U3的11、12、13、14分别与步进电机接口M4的1、2、3、4脚相连，U3的2-6脚与3.3V稳压电路中的VCC3.3输出端连接；U3的16脚与电源保护电路中的P2的2脚连接，U3的15、9脚与GND相连；

r轴传动步进电机驱动电路：U4为电机驱动芯片DRV8825，U4的1、7、8脚分别接入主控中的1、61、17脚相连，U4的11、12、13、14分别与步进电机接口M1的1、2、3、4脚相连，U4的2-6脚与3.3V稳压电路中的VCC3.3输出端连接；U4的16脚与电源保护电路中的P2的2脚连接，U4的15、9脚与GND相连；

打印头控制步进电机驱动电路：U1为电机驱动芯片DRV8825，U1的1、7、8脚分别接入主控中的2、62、18脚相连，U1的11、12、13、14分别与步进电机接口M2的1、2、3、4脚相连，U1的2-6脚与3.3V稳压电路中的VCC3.3输出端连接；U1的16脚与电源保护电路中的P2的2脚连接，U1的15、9脚与GND相连；

WIFI电路：插件P10的1、2与3.3V稳压电路中的VCC3.3输出端连接，P10的3、4脚与主控芯片中的69、68连接，P10的5、6脚与GND连接；

打印头温度采集电路：接插件P11的2脚、R19的下侧引脚与主控芯片中U6的34脚连接，R19的上侧引脚与3.3V稳压电路中的VCC3.3输出端连接，P11的1脚与GND连接；

编码器接口电路：包括角编码器接口电路、θ角编码器接口电路、r轴编码器接口电路、编码器备用接口电路；

角编码器接口电路：P3的1脚与3.3V稳压电路中的VCC3.3输出端连接，P3的2、3脚分别与电机方向测量电路中U5的3、5脚连接，P3的4脚与GND连接；

θ角编码器接口电路：P2的1脚与3.3V稳压电路中的VCC3.3输出端连接，P2的2、3脚分别与电机方向测量电路中U5的11、9脚连接，P2的4脚与GND连接；

r轴编码器接口电路：P5的1脚与3.3V稳压电路中的VCC3.3输出端连接，P5的2、3脚分别与电机方向测量电路中U8的3、5脚连接，P5的4脚与GND连接；

编码器备用接口电路：P6的1脚与3.3V稳压电路中的VCC3.3输出端连接，P6的2、3脚分别与电机方向测量电路中U8的11、9脚连接，P6的4脚与GND连接；

电机方向测量电路：包括角与θ角控制臂电机方向测量电路、r轴控制臂与备用电机方向测量电路；

角与θ角控制臂电机方向测量电路：U5的1、13脚与主控芯片中U6的83、84脚连接，U5的3、5脚与角编码器接口电路中P3的2、3脚连接，U5的11、9脚与θ角编码器接口电路中P2的2、3脚连接，U5的4、6、7、8、10、C9的下侧引脚与GND连接，U5的14脚、C9的上侧引脚与3.3V稳压电路中的VCC3.3输出端连接；

r轴控制臂与备用电机方向测量电路：U8的1、13脚与主控芯片中U6的85、86脚连接，U8的3、5脚与r轴编码器接口电路中P5的2、3脚连接，U8的11、9脚与编码器备用接口电路中P6的2、3脚连接，U8的4、6、7、8、10、C15的下侧引脚与GND连接，U8的14脚、C15的上侧引脚与3.3V稳压电路中的VCC3.3输出端连接；

SD卡电路：U10的7脚、R14的下侧引脚与主控芯片的U6的65脚连接，U10的8脚、R15的下侧引脚与主控芯片的U6的66脚连接，U10的1脚、R16的下侧引脚与主控芯片中U6的78脚连接，U10的2脚、R17的下侧引脚与主控芯片中U6的79脚连接，U10的5脚与主控芯片中U6的80脚连接，U10的3脚、R18的下侧引脚与主控芯片中U6的83脚连接，R14、R15、R16、R17、R18的上侧引脚、U10的4脚、C31的右侧引脚与3.3V稳压电路中的VCC3.3输出端连接；C31的左侧引脚、U10的6、9、10、11、12、13脚与GND连接；

打印头温度控制电路：R13的右侧引脚与Q2的2脚连接，R13的左侧引脚与主控芯片中U6的33脚连接，Q2的3脚、R10的下侧引脚、R11的左侧引脚相连，R10的上侧引脚与R8的右侧引脚、R9的左侧引脚相连，R8的左侧引脚和P9的1脚与电源保护电路的VCC-24电源输出端连接，R9的右侧引脚、Q2的1脚、R12的下侧引脚、Q1的3脚与GND连接，R11的右侧引脚、R12的上侧引脚与Q1的1脚连接，Q1的2脚与P9的2脚连接；

USB电路：USB1的1脚悬空，不供电，USB1的2脚、U9的6脚、C16的上侧引脚、R3的左侧引脚连接，USB1的3脚、U9的4脚、C16的下侧引脚、R4的左侧引脚相连，USB1的4、5脚、C17的上侧引脚连接，R3的右侧引脚、C14的下侧引脚与主控芯片中U6的70脚连接，R4的右侧引脚、C18的上侧引脚与主控芯片中U6的71脚连接，C17的下侧引脚、U9的1、2、3、5、C14的上侧引脚、C18的下侧引脚与GND连接；

状态指示电路：电阻R20、R21、R22的左侧引脚与电源保护电路中的VCC3.3输出端连接，右侧引脚分别与D5、D6、D7的左侧引脚连接，D5、D6、D7的右侧引脚与主控芯片中U1的3、4、5引脚连接。