Dotter - Ogromna drukarka igłowa oparta na Arduino: 13 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Witam serdecznie w tym pouczającym:) Jestem Nikodem Bartnik 18 letnim twórcą. Przez 4 lata robiłem wiele rzeczy, robotów, urządzeń. Ale ten projekt jest prawdopodobnie największy, jeśli chodzi o wielkość. Myślę, że jest również bardzo dobrze zaprojektowany, oczywiście wciąż są rzeczy, które można poprawić, ale dla mnie jest niesamowity. Bardzo podoba mi się ten projekt, ze względu na to, jak działa i co może wyprodukować (lubię tę grafikę w stylu pikseli/kropek), ale w tym projekcie jest znacznie więcej niż tylko Dotter. Jest opowieść o tym, jak to zrobiłem, jak wpadłem na pomysł i dlaczego porażka była dużą częścią tego projektu. Jesteś gotowy? Uwaga, w tej instrukcji może być dużo do przeczytania, ale nie martw się, oto film o tym (możesz go również znaleźć powyżej): LINK DO WIDEO Zacznijmy!

Krok 1: Historia porażki:(i jak właściwie wpadłem na pomysł na to

Możesz zapytać, dlaczego historia niepowodzenia, jeśli mój projekt działa? Bo na początku nie było Kropka. Chciałem zrobić może coś podobnego, ale o wiele bardziej wyrafinowanego - drukarkę 3D. Największą różnicą między drukarką 3D, którą chciałem zrobić, a prawie każdą inną drukarką 3D, było to, że zamiast standardowych silników krokowych nema17 użyje ona tanich silników 28BYJ-48, które można kupić za około 1 USD (tak, jeden dolar za silnik krokowy). Oczywiście wiedziałem, że będzie słabszy i mniej dokładny niż standardowe silniki krokowe (jeśli chodzi o dokładność nie jest to takie proste, bo większość silników w drukarkach 3D ma 200 kroków na obrót, a 28BYJ48 ma około 2048 kroków na obrót obroty, a nawet więcej, zależy od tego, jak ich używasz, ale te silniki częściej tracą stopnie, a koła zębate w nich nie są najlepsze, więc trudno powiedzieć, czy są mniej lub bardziej dokładne). Ale wierzyłem, że to zrobią. I w tym momencie możesz powiedzieć poczekaj, jest już drukarka 3D, która używa tych silników, tak wiem, że tak naprawdę jest ich nawet kilka. Pierwsza jest dobrze znana, to Micro by M3D, mała i naprawdę piękna drukarka 3D (po prostu uwielbiam tę prostą konstrukcję). Jest też ToyRep, Cherry i prawdopodobnie dużo więcej, o których nie wiem. Więc drukarka z tymi silnikami już istnieje, ale to, co chciałem uczynić inaczej i bardziej na swój własny sposób, to kod. Większość ludzi używa oprogramowania open source do drukarek 3D, ale jak być może wiesz, jeśli widziałeś mój projekt drona Ludwik oparty na Arduino, lubię robić rzeczy od zera i uczyć się przez to, więc chciałem stworzyć własny kod dla tej drukarki. Opracowałem już odczytywanie i interpretację Gcode z karty SD, obracając silniki zgodnie z algorytmem Gcode i Bresenhama. Spora część kodu dla tego projektu była gotowa. Ale podczas testowania zauważyłem, że te silniki bardzo się przegrzewają i są baaaardzo wolne. Ale nadal chciałem to zrobić, więc zaprojektowałem do niego ramkę w Fusion360 (możesz ją znaleźć powyżej). Kolejnym założeniem w tym projekcie było zastosowanie tranzystorów zamiast sterownika silnika krokowego. Znalazłem kilka zalet tranzystorów nad sterownikami krokowymi:

1. Są tańsze
2. Trudniej je złamać, już podczas budowy DIY Arduino Controlled Egg-Bot zepsułem kilka sterowników krokowych, ponieważ po odłączeniu silnika od sterownika podczas pracy prawdopodobnie się zepsuje
3. Sterowniki są proste w obsłudze, można do tego użyć mniej pinów, ale chciałem użyć Atmega32, ma wystarczająco dużo pinów do obsługi tranzystorów, więc nie było to dla mnie ważne. (Chciałem użyć atmega32 w projekcie drukarki 3D, w końcu w kropki nie ma potrzeby go używać, więc używam tylko Arduino Uno).
4. Szczęście jest znacznie większe, gdy sam stworzysz sterownik krokowy z tranzystorami, niż po prostu go kupisz.
5. Ucząc się, jak działają poprzez eksperymentowanie, użyłem kilku tranzystorów w moich poprzednich projektach, ale praktyka czyni mistrza, a najlepszym sposobem na naukę jest eksperymentowanie. Przy okazji, czy to nie dziwne, że nie wiemy, jak działa największy wynalazek świata? Tranzystorów używamy na co dzień, każdy ma ich miliony w kieszeni, a większość ludzi nie wie, jak działa pojedynczy tranzystor:)

W tym czasie dostałem 2 nowe drukarki 3D i podczas drukowania na nich po prostu zwiększałem prędkość drukowania przez cały czas, aby drukować jak najszybciej. Zacząłem zdawać sobie sprawę, że drukarka 3D z silnikami 28BYJ-48 będzie zbyt wolna i prawdopodobnie nie jest to najlepszy pomysł. Może powinienem sobie to wcześniej uświadomić, ale byłem tak skupiony na kodzie tego projektu i nauczeniu się, jak dokładnie działają drukarki 3D, że jakoś nie byłem w stanie tego zobaczyć. Dzięki rzeczom, których nauczyłem się budując to, nie żałuję czasu zainwestowanego w ten projekt.

Poddanie się nie jest dla mnie opcją, a mam 5 stepperów leżących dookoła, więc zacząłem zastanawiać się, co mogę zrobić z tymi częściami. Grzebiąc w starych rzeczach w szafie znalazłam mój rysunek ze szkoły podstawowej wykonany techniką rysowania punktowego, zwaną też puentylizmem (możesz zobaczyć mój rysunek powyżej). To nie jest dzieło sztuki, nawet nie jest dobre:) Ale spodobał mi się pomysł stworzenia obrazu z kropek. I tu pomyślałem o czymś, o czym słyszałem wcześniej, drukarce igłowej, w Polsce tego typu drukarkę można znaleźć w każdej klinice, wydają dziwnie głośny dźwięk:D. Było dla mnie dość oczywiste, że musi być ktoś, kto zrobił coś takiego, i miałem rację Robson Couto już zrobił drukarkę igłową Arduino, ale żeby to zrobić, trzeba znaleźć idealne komponenty, co może być trudne, ale my mieć 2018 i druk 3D staje się coraz bardziej popularny, więc dlaczego nie zrobić łatwej do powielenia wersji drukowanej 3D, ale nadal byłoby podobnie. Postanowiłem więc zrobić to duże, a nawet OGROMNE! Aby można było drukować na dużym papierze, który każdy może kupić - rolka papieru z Ikei:) jej wymiary: 45cm x 30m. Doskonały!

Kilka godzin projektowania i mój projekt był gotowy do druku, ma 60 cm, więc jest za duży, aby wydrukować na standardowej drukarce, więc dzielę go na mniejsze kawałki, które dzięki specjalnym złączom będą łatwe do połączenia. Dodatkowo posiadamy wózek na pisak, krążki do paska GT2, gumowe kółka do trzymania papieru (również drukowane 3D z filamentu TPU). Ale ponieważ nie zawsze możemy chcieć drukować na tak dużym papierze, umieściłem jeden z silników osi Y ruchomy, dzięki czemu można go łatwo dopasować do rozmiaru papieru. Na osi Y są dwa silniki i jeden na osi X, do poruszania piórem w górę iw dół używam mikro serwa. Linki do modeli i wszystkiego znajdziesz w kolejnych krokach.

Potem zaprojektowałem płytkę jak zawsze, ale tym razem zamiast robić ją w domu, postanowiłem zamówić ją u profesjonalnego producenta, aby była idealna, łatwiejsza do lutowania i po prostu zaoszczędzić trochę czasu, usłyszałem wiele dobrych opinii na temat PCBway, więc zdecydowałem się na to. Dowiedziałem się, że mają program stypendialny, dzięki któremu możesz zrobić swoje tablice za darmo, wrzucam swój projekt na ich stronę i akceptuję! Dziękuję bardzo PCBway za umożliwienie tego projektu:) Płytki były idealne, ale zamiast na tej płytce umieścić mikrokontroler postanowiłem zrobić nakładkę Arduino, abym mógł po prostu z niej korzystać, dzięki temu łatwiej jest też wlutować.

Kod kropki jest napisany w Arduino, a do wysyłania komend z komputera do Dottera wykorzystałem Processing.

To chyba cała historia o tym, jak ten projekt ewoluował i jak wygląda teraz, gratulacje, jeśli tam dotarłeś:)

Nie martw się, teraz będzie łatwiej, po prostu zbuduj instrukcje!

Mam nadzieję, że spodoba Ci się ta historia projektu The Dotter, jeśli tak, nie zapomnij jej o tym.

*na powyższych renderach widać wózek X z 2 pisakami, był to mój pierwszy projekt, ale zdecydowałem się przejść na mniejszą wersję z jednym pisakiem, aby była lżejsza. Ale wersja z 2 pisakami może być ciekawa, bo można by robić kropki w różnych kolorach, na płytce jest nawet miejsce na drugi serwomechanizm, więc to jest coś do rozważenia dla kropki V2:)

Krok 2: Czego będziemy potrzebować?

Czego potrzebujemy do tego projektu, to świetne pytanie! Oto lista wszystkiego z linkami, jeśli to możliwe:

1. Części drukowane 3D (linki do modeli w następnym kroku)
2. Arduino GearBest | BangGood
3. Silniki krokowe 28BYJ48 (3 z nich) GearBest | BangGood
4. Mikrosilnik serwo GearBest | BangGood
5. Pas GT2 (około 1,5 metra) GearBest | BangGood
6. Kable GearBest | BangGood
7. Łożysko GearBest | BangGood
8. Dwa aluminiowe pręty o długości około 60 cm każdy

9. Aby wykonać PCB:

   1. PCB oczywiście (można zamówić, zrobić samemu lub kupić u mnie, mam kilka płytek ułożonych dookoła można je kupić tutaj:
   2. Tranzystory BC639 lub podobne (8 z nich) GearBest | BangGood
   3. Dioda prostownicza (8 z nich) GearBest | BangGood
   4. Zielona i czerwona dioda LED GearBest | BangGood
   5. Niektóre odrywające się nagłówki GearBest | BangGood
   6. Zestaw nagłówków Arduino do układania w stos GearBest | BangGood
   7. Niektóre rezystory GearBest | BangGood

Prawdopodobnie najtrudniejszą rzeczą do zdobycia są części drukowane 3D, zapytaj znajomych, w szkole lub w bibliotece, mogą mieć drukarkę 3D. Jeśli chcesz kupić, mogę ci polecić CR10 (link do zakupu), CR10 mini (link do zakupu) lub Anet A8 (link do zakupu).

Krok 3: Tak duże, jak potrafię, tak proste, jak potrafię (modele 3D)

Jak powiedziałem, dużą częścią tego projektu był rozmiar, chciałem, aby był duży i jednocześnie prosty. Aby to zrobić, spędzam dużo czasu w Fusion360, na szczęście ten program jest niesamowicie przyjazny dla użytkownika i uwielbiam go używać, więc nie była to dla mnie wielka sprawa. Aby zmieścić się na większości drukarek 3D podzieliłem ramę główną na 4 części, które można łatwo połączyć dzięki specjalnym złączom.

Koła pasowe do pasków GT2 zostały zaprojektowane za pomocą tego narzędzia (fajnie, sprawdź to):

Dodałem pliki DXF tych 2 kół pasowych tylko w celach informacyjnych, nie potrzebujesz ich do wykonania tego projektu.

Żaden z tych modeli nie wymaga podpór, bloczki mają wbudowane podpory, ponieważ niemożliwe byłoby usunięcie podpór z wnętrza bloczka. Modele te są dość łatwe do wydrukowania, ale zajmuje to trochę czasu, ponieważ są dość duże.

Kółka, które będą przesuwać papier, powinny być zadrukowane filamentem flex, aby zrobić to lepiej. Do tego koła zrobiłem felgę, która ma być wydrukowana z PLA i na to koło można nałożyć gumowe koło.

Krok 4: Montaż

To łatwy, ale i bardzo przyjemny krok. Wszystko, co musisz zrobić, to połączyć ze sobą wszystkie wydrukowane w 3D części, umieścić silniki i serwo na miejscu. Na koniec należy umieścić aluminiowe pręty w wydrukowanej w 3D ramie z wózkiem.

Wydrukowałem śrubę z tyłu uchwytu silnika Y, która jest ruchoma, aby utrzymać ją na miejscu, ale okazuje się, że spód ramy jest zbyt miękki i ugina się podczas dokręcania śruby. Więc zamiast tej śruby używam gumki do przytrzymywania tej części na miejscu. To nie jest najbardziej profesjonalny sposób na zrobienie tego, ale przynajmniej działa:)

Widać rozmiar pisaka, którego użyłem do tego projektu (a może to bardziej jak marker). Powinieneś użyć tego samego rozmiaru lub jak najbliżej, aby idealnie współpracował z wózkiem X. Na długopis trzeba również zamontować kołnierz, aby serwo poruszało się w górę iw dół, można to naprawić dokręcając śrubę z boku.

Nie ma co tłumaczyć, więc po prostu spójrz na zdjęcia powyżej, a jeśli chcesz wiedzieć coś więcej, zostaw komentarz poniżej!

Krok 5: Schemat elektroniczny

Powyżej znajduje się schemat elektroniczny do tego projektu, jeśli chcesz kupić płytkę PCB lub wykonać ją nie musisz się martwić o schemat, jeśli chcesz podłączyć go na płytce stykowej możesz to zrobić za pomocą tego schematu. Wiedziałem, że na tej płytce będzie trochę bałaganu, jest dużo połączeń i małych elementów, więc jeśli możesz, użycie PCB jest znacznie lepszym rozwiązaniem. Jeśli masz jakiekolwiek problemy z PCB lub Twój projekt nie działa, możesz go rozwiązać za pomocą tego schematu. Plik. SCH znajdziesz w następnym kroku.

Krok 6: PCB jako profesjonalista

To chyba najlepsza część tego projektu dla mnie. Dużo płytek wykonałem w domu, ale nigdy nie próbowałem zamawiać u profesjonalnego producenta. To była świetna decyzja, zaoszczędza dużo czasu, a te płytki są po prostu dużo lepsze, mają soldermaskę, łatwiej je wlutować, lepiej wyglądają i jeśli chcesz zrobić coś, co chcesz sprzedać to nie ma mowy zrobię PCB w domu, więc jestem o krok bliżej do stworzenia czegoś, co będę mógł wyprodukować w przyszłości, przynajmniej wiem jak wykonać i zamówić PCB. Możesz cieszyć się pięknymi zdjęciami tych płyt powyżej, a tutaj jest link do PCBWay.com

Mam kilka zapasowych desek, więc jeśli chcesz je ode mnie kupić, możesz je kupić na tindie:

Krok 7: Lutowanie, łączenie…

Mamy świetną płytkę drukowaną, ale żeby działała, musimy na niej przylutować elementy. Nie martw się, to bardzo proste! Użyłem tylko elementów THT, więc nie ma superprecyzyjnego lutowania. Komponenty są duże i łatwe do lutowania. Można je również łatwo kupić w każdym sklepie elektronicznym. Ponieważ ta płytka jest tylko nakładką nie trzeba lutować mikrokontrolera, po prostu podłączymy nakładkę do płytki Arduino.

W przypadku, gdy nie chcesz robić płytki drukowanej, powyżej możesz znaleźć schemat ze wszystkimi połączeniami. Nie polecam podłączania tego na płytce stykowej, będzie to wyglądało naprawdę nieporządnie, jest dużo kabli. PCB to znacznie bardziej profesjonalny i bezpieczniejszy sposób na zrobienie tego. Ale jeśli nie masz innej opcji, połączenie na płytce prototypowej jest lepsze niż brak połączenia w ogóle.

Po przylutowaniu wszystkich elementów na płytce drukowanej możemy podłączyć do niej silniki i serwo. I przejdźmy do następnego kroku! Ale zanim to nastąpi, zatrzymaj się na chwilę i spójrz na tę piękną płytkę drukowaną ze wszystkimi komponentami na niej, po prostu uwielbiam wygląd tych obwodów elektronicznych! Ok, przejdźmy dalej:)

Krok 8: Kod Arduino

Gdy nakładka jest gotowa, wszystko jest podłączone i zmontowane możemy wgrać kod do Arduino. Na tym etapie nie musisz podłączać osłony do Arduino. Program znajdziesz w załączniku poniżej. Oto krótkie wyjaśnienie, jak to działa:

Pobiera dane z monitora szeregowego (kod przetwarzania) i gdy jest 1, robi kropkę, gdy jest 0, nie robi. Po każdym odebraniu danych porusza się o kilka kroków. Po otrzymaniu sygnału nowej linii wraca do pozycji początkowej, przesuwa papier w osi Y i tworzy nową linię. To bardzo prosty program, jeśli nie wiesz, jak to działa, nie martw się, po prostu wgraj go do swojego Arduino i będzie działać!

Krok 9: Przetwarzanie kodu

Kod przetwarzający odczytuje obraz i przesyła dane do Arduino. Obraz musi mieć określony rozmiar, aby znalazł się na papierze. Dla mnie maksymalny rozmiar dla papieru A4 to około 80 punktów x 50 punktów Zmiana kroków na obrót to więcej punktów na linię, ale także znacznie dłuższy czas drukowania. W tym programie nie ma wielu przycisków, nie chciałem, żeby było pięknie, po prostu działa. Jeśli chcesz to ulepszyć, zrób to!

Krok 10: Na początku była kropka

Ostateczny test Kropka!

Kropka kropka kropka…..

Dziesiątki kropek później coś poszło nie tak! Co dokładnie? Wygląda na to, że Arduino samo się zresetowało i zapomniało o liczbie kroków. Zaczęło się bardzo dobrze, ale w pewnym momencie mamy problem. Co może być nie tak? Dwa dni debugowania później znalazłem na to rozwiązanie. To było dość proste i oczywiste, ale nie myślałem o tym na początku. Co to jest? Dowiemy się w następnym kroku.

Krok 11: Porażka nie jest opcją, jest częścią procesu

Nienawidzę się poddawać, więc nigdy tego nie robię. Zacząłem szukać rozwiązania mojego problemu. Odłączając ostatnio w nocy kabel od Arduino poczułem, że jest naprawdę gorąco. Wtedy zdałem sobie sprawę, w czym jest problem. Ponieważ pozostawiam włączone silniki osi Y (na cewce tych silników), stabilizator liniowy na moim Arduino robi się naprawdę gorący z powodu dość dużego prądu stałego. Jakie jest na to rozwiązanie? Po prostu wyłącz te cewki, kiedy ich nie potrzebujemy. Super proste rozwiązanie tego problemu, to świetnie i jestem z powrotem na dobrej drodze do ukończenia tego projektu!

Krok 12: Zwycięstwo

Czy to zwycięstwo? Mój projekt wreszcie działa! Zajęło mi to dużo czasu, ale w końcu mój projekt jest gotowy, działa tak, jak chciałem. Teraz czuję radość z ukończenia tego projektu! Możesz zobaczyć kilka zdjęć, które na nim wydrukowałem! Jest o wiele więcej do wydrukowania, więc bądź na bieżąco, aby zobaczyć kilka aktualizacji.

Krok 13: Koniec czy początek?

To koniec instrukcji budowania, ale nie koniec tego projektu! Jest to open source, wszystko, co udostępniłem tutaj, możesz użyć do zbudowania tego, jeśli dodasz jakieś aktualizacje, możesz je udostępnić, ale pamiętaj, aby umieścić link do tej instrukcji, a także daj mi znać, że ulepszyłeś mój projekt:) To będzie fajnie, jeśli ktoś to zrobi. Może kiedyś, jeśli znajdę na to czas, poprawię go i wstawię Dottera V2, ale w tej chwili nie jestem pewien.

Nie zapomnij śledzić mnie na instruktażach, jeśli chcesz być na bieżąco z moimi projektami, możesz także zasubskrybować mój kanał na YouTube, ponieważ zamieszczam tutaj kilka fajnych filmów o tworzeniu i nie tylko:

goo.gl/x6Y32E

a oto moje konta w mediach społecznościowych:

Facebook:

Instagram:

Twitter:

Bardzo dziękuję za przeczytanie, mam nadzieję, że masz wspaniały dzień!

Miłego robienia!

PS

Jeśli naprawdę podoba Ci się mój projekt, zagłosuj na niego w konkursach:D

Drugie miejsce w wyzwaniu Epilog 9

II nagroda w konkursie Arduino 2017