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# 🔥 Laser CANbus Toolhead PCB
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> 🌍 **Sprachen:** [English](README.md) | [Deutsch](README.de.md)
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Ein kompaktes, robustes Toolhead-Board für Klipper-basierte Lasergravierer und -schneider (CoreXY). Dieses Board integriert Stromversorgung, Lasertreiber-Logik, CAN-Bus Kommunikation und Input Shaping (ICM-20602) auf kleinstem Raum.
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## 📚 Inhalt
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<!-- @import "[TOC]" {cmd="toc" depthFrom=1 depthTo=6 orderedList=false} -->
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<!-- code_chunk_output -->
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- [🔥 Laser CANbus Toolhead PCB](#-laser-canbus-toolhead-pcb)
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- [📚 Inhalt](#-inhalt)
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- [✨ Features](#-features)
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- [🧠 Mikrocontroller](#-mikrocontroller)
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- [🔗 CAN-Bus Kommunikation](#-can-bus-kommunikation)
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- [📊 Input Shaping](#-input-shaping)
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- [⚡ Laser-Leistungssteuerung](#-laser-leistungssteuerung)
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- [🎛️ Laser-Signalsteuerung](#️-laser-signalsteuerung)
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- [🔌 Stromversorgung](#-stromversorgung)
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- [🚨 Diagnose & Monitoring](#-diagnose--monitoring)
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- [📋 Klipper Konfiguration](#-klipper-konfiguration)
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- [Basis MCU Setup](#basis-mcu-setup)
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- [Input Shaping (ICM-20602)](#input-shaping-icm-20602)
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- [Laser Steuerung](#laser-steuerung)
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- [🔌 Pinout & Steckerbelegung](#-pinout--steckerbelegung)
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- [J101 - Power & CAN Input (Micro-Fit 3.0, 2x2)](#j101---power--can-input-micro-fit-30-2x2)
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- [J101 - Strom & CAN Eingang (Micro-Fit 3.0, 2x2, THT)](#j101---strom--can-eingang-micro-fit-30-2x2-tht)
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- [J102 - Laser Output (Micro-Fit 3.0, 1x3, THT)](#j102---laser-output-micro-fit-30-1x3-tht)
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- [Debug/Programming Header (Rückseite)](#debugprogramming-header-rückseite)
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- [🔧 Installation & Setup](#-installation--setup)
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- [1. CAN-Bus Konfiguration](#1-can-bus-konfiguration)
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- [2. Firmware Flash](#2-firmware-flash)
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- [3. UUID ermitteln](#3-uuid-ermitteln)
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- [⚠️ Sicherheitshinweise](#️-sicherheitshinweise)
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- [🛠️ BOM (Bill of Materials) - Highlights](#️-bom-bill-of-materials---highlights)
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- [🛠️ Technische Spezifikationen](#️-technische-spezifikationen)
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- [📝 Changelog](#-changelog)
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- [Rev. 1](#rev-1)
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- [Rev. 0 (Erste Veröffentlichung)](#rev-0-erste-veröffentlichung)
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- [📚 Weitere Ressourcen](#-weitere-ressourcen)
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- [Lizenz](#lizenz)
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<!-- /code_chunk_output -->
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## ✨ Features
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### 🧠 Mikrocontroller
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- **MCU:** STM32F072CBU6 (Cortex-M0, 48MHz, CAN-fähig)
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- **Stabilität:** 12MHz Quarz für maximale CAN-Bus Stabilität
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- **Firmware:** Klipper-kompatibel
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### 🔗 CAN-Bus Kommunikation
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- **Transceiver:** SN65HVD230 mit ESD-Schutz
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- **Terminierung:** Split-Terminierung via Solder-Jumper
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- **Slope-Control:** Schaltbar für EMI-Optimierung
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### 📊 Input Shaping
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- **Sensor:** On-board ICM-20602 Beschleunigungs-/Gyroskopsensor (SPI)
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- **Zweck:** Klipper Resonanzmessung für perfekte Druckqualität
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- **Vorteil:** Bessere Verfügbarkeit und moderne Sensortechnologie
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### ⚡ Laser-Leistungssteuerung
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- **Schaltung:** 24V / 6A High-Side Switch (CJAC70P06 P-MOSFET, 60V Spannungsfestigkeit)
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- **Spitzenstrom:** 8A Fähigkeit
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- **Soft-Start:** Begrenzt Einschaltstrom (Rise-Time ca. 1.2ms)
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- **Sicherheit:** Hardware-Pull-Down verhindert ungewollte Aktivierung
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- **Begrenzung:** Max 6A begrenzt durch Micro Fit 3.0 Steckverbinder mit 0.75mm² Draht
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### 🎛️ Laser-Signalsteuerung
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- **PWM:** 5V Level-Shifted via 74AHCT1G125 Buffer
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- **Qualität:** Saubere Flanken, echtes Hardware-PWM via STM32 Timer
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- **Kompatibilität:** Gängige Diodenlaser
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### 🔌 Stromversorgung
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- **Eingang:** 24V mit 250mA PTC-Sicherung und SMF24A TVS-Diode
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- **5V Rail:** MP2459 Buck Converter (bis 60V Input tolerant)
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- **3.3V Rail:** XC6206 LDO für MCU und Peripherie
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### 🚨 Diagnose & Monitoring
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- **Power-LEDs:** 24V In, 24V Sys, 5V, 3.3V
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- **Status-LEDs:** Laser-Enable, Laser-PWM, Heartbeat
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## 📋 Klipper Konfiguration
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### Basis MCU Setup
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```ini
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[mcu toolhead]
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canbus_uuid: <deine-uuid> # Mit "ls /dev/serial/by-id/*" oder "~/klippy-env/bin/python ~/klipper/scripts/canbus_query.py can0" ermitteln
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[temperature_sensor toolhead_mcu]
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sensor_type: temperature_mcu
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sensor_mcu: toolhead
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```
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### Input Shaping (ICM-20602)
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```ini
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[mpu9250]
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cs_pin: toolhead:PA4
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spi_bus: spi1
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#axes_map: x,y,z # Je nach Drucker-Orientierung konfigurieren
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[resonance_tester]
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accel_chip: mpu9250
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probe_points:
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150, 150, 20 # An deine Druckbettgröße anpassen
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```
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### Laser Steuerung
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```ini
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# Laser PWM Signal
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[output_pin laser_pwm]
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pin: toolhead:PB14
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pwm: True
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cycle_time: 0.001 # 1kHz PWM Frequenz
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shutdown_value: 0 # Sicherheit: Laser aus bei Notfall
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# Laser Enable (optional)
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[output_pin laser_enable]
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pin: toolhead:PB15
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value: 0
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shutdown_value: 0
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# Heartbeat LED (optional)
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[output_pin heartbeat]
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pin: toolhead:PA9
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pwm: True
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cycle_time: 1.0
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```
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## 🔌 Pinout & Steckerbelegung
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### J101 - Power & CAN Input (Micro-Fit 3.0, 2x2)
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| Pin | Signal | Beschreibung |
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|-----|---------|--------------|
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| 1 | **+24V** | Hauptstromversorgung (High Current) |
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| 2 | **GND** | Masse |
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| 3 | **CAN_H** | CAN-Bus High Signal |
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### J101 - Strom & CAN Eingang (Micro-Fit 3.0, 2x2, THT)
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| Pin | Signal | Beschreibung |
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|-----|---------|--------------|
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| 1 | **+24V** | Hauptstromversorgung (High Current) |
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| 2 | **GND** | Masse |
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| 3 | **CAN_H** | CAN-Bus High Signal |
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| 4 | **CAN_L** | CAN-Bus Low Signal |
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### J102 - Laser Output (Micro-Fit 3.0, 1x3, THT)
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| Pin | Signal | Beschreibung |
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|-----|---------|--------------|
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| 1 | **GND** | Laser-Masse |
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| 2 | **PWM** | 5V PWM-Signal (Level-Shifted) |
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| 3 | **+24V** | Geschaltete Laser-Stromversorgung (Soft-Start) |
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### Debug/Programming Header (Rückseite)
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| Pad | Pin | Signal | Funktion |
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|-----|-----|---------|----------|
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| 1 | - | **5V** | 5V Einspeisung (vom Programmer) |
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| 2 | - | **3.3V** | VTref (Referenzspannung) |
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| 3 | PA13 | **SWDIO** | Serial Wire Debug I/O |
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| 4 | PA14 | **SWCLK** | Serial Wire Debug Clock |
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| 5 | - | **NRST** | Reset-Signal |
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| 6 | - | **GND** | Masse |
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> **💡 Bootloader-Modus:** Um den STM32 in den DFU/Bootloader-Modus zu versetzen (z.B. für Erst-Flash mit Katapult), brücke das **BOOT0** Pad mit **3.3V** während des Einschaltens.
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## 🔧 Installation & Setup
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### 1. CAN-Bus Konfiguration
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- CAN-Bus Terminierung je nach Position im Netzwerk setzen
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- Baudrate: 1 Mbit/s (Standard für Klipper)
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### 2. Firmware Flash
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1. Board in DFU-Modus versetzen (BOOT0 brücken)
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2. Klipper für STM32F072 mit CAN-Support kompilieren
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3. Firmware flashen: `make flash FLASH_DEVICE=<dfu-device>`
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### 3. UUID ermitteln
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```bash
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~/klippy-env/bin/python ~/klipper/scripts/canbus_query.py can0
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```
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## ⚠️ Sicherheitshinweise
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- **Laser-Sicherheit:** Immer Schutzbrille tragen
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- **Stromversorgung:** Nur mit 24V DC betreiben
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- **Erste Inbetriebnahme:** Laser-Leistung langsam hochfahren
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- **Notfall:** Hardware-Pull-Down sorgt für sicheren Zustand
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## 🛠️ BOM (Bill of Materials) - Highlights
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| Komponente | Wert/Typ | Funktion | Package | Bestellnummer |
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|------------|----------|----------|---------|---------------|
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| **U101** | STM32F072CBU6 | Hauptmikrocontroller | UFQFPN-48 | STM32F072CBU6 |
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| **U102** | MP2459GJ-Z | Buck Converter 24V→5V | TSOT-23-8 | MP2459GJ-Z |
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| **U105** | SN65HVD230DR | CAN-Bus Transceiver | SOIC-8 | SN65HVD230DR |
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| **U106** | ICM-20602 | 6-Achsen IMU (Beschleunigungs-/Gyroskop) | LGA-16 | ICM-20602 |
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| **Q101** | CJAC70P06 | P-MOSFET (Laser-Schalter, 60V) | SOIC-8 | CJAC70P06 |
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| **D101** | SMF24A | TVS-Diode (Überspannungsschutz) | DO-214AC | SMF24A |
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| **F101** | 1812L025 | PTC-Sicherung 250mA | 1812 | 1812L025 |
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| **Y101** | 12MHz | Quarz für CAN-Stabilität | HC-49/S | 12MHz Quarz |
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| **J101/J102** | Micro-Fit 3.0 | THT Steckverbinder | THT | Micro-Fit 3.0 THT |
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## 🛠️ Technische Spezifikationen
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| Parameter | Wert | Einheit |
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|-----------|------|---------|
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| **Eingangsspannung** | 24 ± 2 | V |
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| **Laser-Strom (max)** | 4 | A |
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| **CAN-Baudrate** | 1 | Mbit/s |
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| **PWM-Frequenz** | 1 | kHz |
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| **Soft-Start Zeit** | ~1.2 | ms |
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| **Betriebstemperatur** | -10 bis +70 | °C |
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| **Abmessungen** | TBD | mm |
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## 📝 Changelog
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### Rev. 0.1
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- **Transistor Upgrade:** MOSFET durch CJAC70P06 ersetzt (60V Spannungsfestigkeit)
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- **Sensor Upgrade:** Wechsel von ADXL345 zu ICM-20602 (bessere Verfügbarkeit, moderner 6-Achsen IMU)
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- **Steckverbinder Änderung:** Micro Fit 3.0 Steckverbinder von SMD zu THT geändert
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- **Bestückungsdruck Verbesserung:** Steckerbelegungen zum Bestückungsdruck hinzugefügt für einfachere Montage
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- **Layout Verbesserungen:** Bestückungsplatz aufgeräumt und Routing optimiert
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- **Dokumentation:** Übersichtsbild an aktuelles Design angepasst
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- **BOM Update:** Bauteil-Bestellnummern hinzugefügt und Produktionsdaten aktualisiert
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- **Produktionsdateien:** Montage- und Produktionsdateien mit aktuellen Bauteilen aktualisiert
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### Rev. 0.0 (Erste Veröffentlichung)
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- Erstes PCB-Design mit STM32F072CBU6 Mikrocontroller
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- CAN-Bus Kommunikation mit SN65HVD230 Transceiver
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- 24V/4A Laser-Leistungssteuerung mit AO4407A MOSFET
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- ADXL345 Beschleunigungssensor für Input Shaping
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- MP2459 Buck Converter für Stromversorgung
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## 📚 Weitere Ressourcen
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- [Klipper Dokumentation](https://www.klipper3d.org/Config_Reference.html)
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- [CAN-Bus Setup Guide](https://www.klipper3d.org/CANBUS.html)
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||
- [Input Shaping](https://www.klipper3d.org/Resonance_Compensation.html)
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||
- [Katapult Firmware Flasher](https://github.com/Arksine/katapult)
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## Lizenz
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Dieses Projekt steht unter der **Creative Commons Namensnennung-Nicht kommerziell-Share Alike 4.0 International Lizenz** (CC BY-NC-SA 4.0).
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[](https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.de)
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Dies bedeutet, Sie dürfen:
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- **Teilen** — das Material in jedwedem Format oder Medium vervielfältigen und weiterverbreiten
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- **Bearbeiten** — das Material remixen, verändern und darauf aufbauen
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Unter folgenden Bedingungen:
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- **Namensnennung** — Sie müssen angemessene Urheber- und Rechteangaben machen, einen Link zur Lizenz beifügen und angeben, ob Änderungen vorgenommen wurden
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- **Nicht kommerziell** — Sie dürfen das Material nicht für kommerzielle Zwecke nutzen
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||
- **Weitergabe unter gleichen Bedingungen** — Wenn Sie das Material remixen, verändern oder anderweitig direkt darauf aufbauen, dürfen Sie Ihre Beiträge nur unter derselben Lizenz wie das Original verbreiten
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Den vollständigen Lizenztext finden Sie unter: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.de
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> **Hinweis:** Dies ist die Originaldokumentation in deutscher Sprache. Eine englische Übersetzung finden Sie in [README.md](README.md). |