Ploter CNC Arduino (MASZYNA DO RYSUNKÓW): 10 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Cześć ludzie! Mam nadzieję, że podobał Ci się mój poprzedni instruktaż „Jak stworzyć własną platformę szkoleniową Arduino” i jesteś gotowy na nową, jak zwykle zrobiłem ten samouczek, aby poprowadzić Cię krok po kroku podczas tworzenia tego rodzaju super niesamowitych tanich projektów elektronicznych czyli "maszyna ploterowa CNC" znana również jako "rysunek CNC" lub po prostu "maszyna CNC Arduino". ^_^

Znalazłem wiele samouczków w sieci, które wyjaśniają, jak zrobić ploter CNC, ale z powodu braku informacji było trochę trudno zrobić taką maszynę, dlatego zdecydowałem się rozpocząć tę instrukcję, gdzie pokażę ci w szczegółach, jak łatwo stworzyć własną maszynę do rysowania.

Ten projekt jest tak przydatny, aby wykonać go specjalnie po otrzymaniu spersonalizowanej płytki drukowanej, którą zamówiliśmy w JLCPCB

aby poprawić wygląd naszej maszyny, a także w tym przewodniku jest wystarczająco dużo dokumentów i kodów, aby umożliwić łatwe tworzenie maszyny. Zrobiliśmy ten projekt w zaledwie 5 dni, tylko 3 dni na zdobycie wszystkich potrzebnych części i dokończenie produkcji sprzętu i montażu, potem 2 dni na przygotowanie kodu i rozpoczęcie poprawek. Zanim zaczniemy, zobaczmy najpierw

Czego nauczysz się z tej instrukcji:

1. Dokonywanie właściwego doboru sprzętu dla Twojego projektu w zależności od jego funkcjonalności
2. Przygotuj schemat obwodu, aby połączyć wszystkie wybrane elementy
3. Zmontuj wszystkie części projektu (montaż mechaniczny i elektroniczny)
4. Skalowanie wagi maszyny
5. Zacznij manipulować systemem

Krok 1: Co to jest ploter?

Ponieważ uczyniłem to instruktażowym dla początkujących, powinienem najpierw szczegółowo wyjaśnić, czym jest maszyna do rysowania i jak działa!

Jak zdefiniowano w wikipedii, CNC oznacza Computer numerical control, maszynę, która jest sterowaną komputerowo strukturą, która odbiera instrukcje przez port szeregowy wysyłany z komputera i porusza swoimi elementami wykonawczymi w zależności od otrzymanych instrukcji. Większość z tych maszyn to maszyny oparte na silnikach krokowych, które zawierają silniki krokowe w osi tematycznej.

Innym słowem do wspomnianej "osi", tak, każda maszyna CNC ma określoną ilość osi, którymi będzie sterował program komputerowy.

W naszym przypadku ploter CNC który wykonaliśmy jest maszyną dwuosiową "detale na zdjęciu 1" która ma małe silniki krokowe w swojej osi "krok na zdjęciu 2" te stepery przesuną aktywną tacę i sprawią, że będzie ona poruszała się w podwójnej osi Zaplanuj wykonanie projektu rysunkowego za pomocą pióra do rysowania. Pióro będzie trzymane i zwalniane za pomocą trzeciego silnika w naszej konstrukcji, którym będzie serwomotor.

Krok 2: Silnik krokowy jest głównym siłownikiem

Silnik krokowy lub silnik krokowy lub silnik krokowy to bezszczotkowy silnik elektryczny prądu stałego, który dzieli pełny obrót na kilka równych kroków. Następnie można nakazać położenie silnika, aby przesunął się i utrzymał na jednym z tych kroków bez żadnego czujnika położenia w celu sprzężenia zwrotnego (sterownik z otwartą pętlą), o ile silnik jest dokładnie dopasowany do aplikacji pod względem momentu obrotowego i prędkości. Pierwszy werset, skąd wziąć silniki krokowe do naszego projektu, no cóż, po prostu chwyć stary czytnik DVD taki jak na zdjęciu 1 powyżej, mam dwa za 2 dolary, potem wystarczy go rozebrać na części i rozpakować silnik krokowy i jego podpora, jak widać na rysunku 3, będziemy potrzebować dwóch z nich.

Po wyjęciu silników z czytnika DVD należy przygotować je do użycia, identyfikując końce cewek silnika. Każdy silnik krokowy ma dwie cewki i za pomocą multimetru można zidentyfikować końcówki cewek mierząc rezystancję między pinami złącza silnika „jak pokazano na rysunku 5” i dla każdej cewki powinna być zmierzona około 10Ohm. Po zidentyfikowaniu cewek silnika wystarczy przylutować kilka przewodów, aby przez nie sterować silnikiem "patrz zdjęcie 6"

Krok 3: Schemat obwodu

Sercem naszej maszyny jest płytka arduino Nano Dev, która będzie sterować ruchem każdego siłownika w zależności od instrukcji otrzymanej z komputera, do sterowania tymi silnikami krokowymi potrzebujemy sterownika silnika krokowego do sterowania prędkością i kierunkiem każdego siłownika.

W naszym przypadku użyjemy sterownika silnika mostka L293D H „patrz rysunek 3”, który odbierze polecenie silnika wysłane z arduino przez swoje wejścia i steruje silnikami krokowymi za pomocą swoich wyjść.

w celu połączenia wszystkich potrzebnych części wraz z naszą płytką Arduino wykonałem schemat obwodu, który pokazuje rysunek 1, gdzie należy postępować zgodnie z tym samym połączeniem dla silników krokowych i serwomotoru.

Zdjęcie 2 wyjaśnia szczegółowo schemat obwodu i jak powinny wyglądać połączenia między Arduino a innymi komponentami, na pewno możesz dostosować te połączenia w zależności od potrzeb.

Krok 4: Produkcja PCB (produkowane przez JLCPCB)

O JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.) jest największym przedsiębiorstwem produkującym prototypy PCB w Chinach i producentem high-tech specjalizującym się w szybkim prototypie PCB i produkcji małych partii PCB. Dzięki ponad 10-letniemu doświadczeniu w produkcji PCB, JLCPCB ma ponad 200 000 klientów w kraju i za granicą, z ponad 8 000 zamówień online na prototypowanie PCB i produkcję małych ilości PCB dziennie. Roczna zdolność produkcyjna wynosi 200 000 mkw. do różnych jednowarstwowych, dwuwarstwowych lub wielowarstwowych płytek drukowanych. JLC jest profesjonalnym producentem PCB, charakteryzującym się dużą skalą, sprzętem do studni, ścisłym zarządzaniem i najwyższą jakością.

Mówiąca elektronika

Po wykonaniu schematu przekształciłem go w projekt PCB, aby go wyprodukować "patrz zdjęcie 5, 6, 7, 8", aby wyprodukować PCB, wybrałem JLCPCB najlepszych dostawców PCB i najtańszych dostawców PCB do zamówienia mojego okrążenie. z nimi niezawodna platforma wszystko, co muszę zrobić, to kilka prostych kliknięć, aby wgrać plik gerber i ustawić pewne parametry, takie jak kolor i ilość PCB, a potem zapłaciłem tylko 2 dolary, aby dostać swoją PCB po zaledwie pięciu dniach. Jak pokazuje "obraz 1, 2, 3, 4" powiązanego schematu.

Powiązane pliki do pobrania

Tutaj możesz pobrać plik obwodu (PDF). Jak widać na zdjęciach powyżej, płytka drukowana jest bardzo dobrze wykonana i mam ten sam projekt, który stworzyliśmy dla naszej płyty głównej, a wszystkie etykiety i logo są po to, aby poprowadzić mnie podczas lutowania. Możesz również pobrać plik Gerber dla tego obwodu stąd w przypadku, gdy chcesz złożyć zamówienie na ten sam projekt obwodu.

Krok 5: Zaprojektuj wsparcie dla swojej maszyny

Aby poprawić wygląd naszej maszyny, postanowiłem zaprojektować te trzy części "patrz rysunek 1" za pomocą oprogramowania Solidworks, te części pomogą nam złożyć razem czytniki DVD, mam pliki DXF tych części i z z pomocą moich przyjaciół z FabLab Tunezja. Zleciłem wyprodukowanie zaprojektowanych części za pomocą wycinarki laserowej CNC, do wyprodukowania tych części użyliśmy materiału drewnianego MDF o grubości 5 mm. Kolejny projekt, który jest uchwytem na długopis, przeszedłem przez proces drukowania 3D. Możesz pobrać wszystkie powiązane pliki z poniższych linków.

Krok 6: Składniki

Przyjrzyjmy się teraz niezbędnym komponentom, których potrzebujemy do tego projektu, używam Arduino Nano, jak wspomniano powyżej, będzie to serce naszej maszyny. Projekt obejmuje również dwa silniki krokowe wraz z układami sterowników i serwomotorem. Poniżej znajdziesz kilka polecanych linków amazon dla odpowiednich przedmiotów

Do stworzenia tego typu projektów będziemy potrzebować:

• Płytka drukowana, którą zamówiliśmy w JLCPCB
• Arduino nano:
• 2 x sterownik mostka L293D H:
• 2 x gniazda IC DIP 16 pin:
• 1 x gniazdo IC DIP:
• Złącza nagłówkowe SIL i śrubowe:
• 1 x silnik serwo SG90:
• 2 x czytniki DVD:
• Części drukowane w 3D
• Części wycinane laserowo
• Niektóre śruby do montażu
• Długopis, który dostaliśmy w prezencie od JLCPCB lub inny długopis do rysowania

Krok 7: Montaż elektroniczny i test

Przechodzimy teraz do montażu lutowniczego wszystkich elementów elektronicznych. Jak zwykle na wierzchniej warstwie jedwabiu znajdziecie metkę każdego elementu z informacją o jego umieszczeniu na płytce, dzięki czemu będziecie mieli 100% pewności, że nie popełnicie żadnych błędów lutowniczych.

Zrób kilka testów

Po wlutowaniu elementów elektronicznych "patrz zdjęcie 1" przykręcam czytnik DVD do płytki osi X i zrobiłem to samo dla płyty głównej niż umieściłem w nich przewody silnika śrubokrętową główkę, aby wykonać prosty test za pomocą testu silnika krokowego kod "patrz rysunek 2". Jak widzisz, stepper porusza się dobrze i jesteśmy na dobrej drodze.

/************************************************** ************************************************** ************************************************** ******************* * - Autor: BELKHIR Mohamed * * - Zawód: (Inżynier elektryczny) Właściciel MEGA DAS * * - Główny cel: Zastosowanie przemysłowe * * - Prawa autorskie (c) posiadacz: Wszelkie prawa zastrzeżone * * - Licencja: BSD 2-klauzula licencyjna * * - Data: 20.04.2017 * * ********************* ************************************************** ************************************************** *********************************************/ /** ********************************* NOTATKA **************** **********************/ // Redystrybucja i używanie w postaci źródłowej i binarnej, z modyfikacją // lub bez, jest dozwolone pod warunkiem spełnienia następujących warunków:

// * Redystrybucje kodu źródłowego muszą zawierać powyższą informację o prawach autorskich, to

// lista warunków i poniższe zastrzeżenie.

// * Redystrybucje w formie binarnej muszą zawierać powyższą informację o prawach autorskich, // ta lista warunków i poniższe zastrzeżenie w dokumentacji // i/lub innych materiałach dostarczonych z dystrybucją.

// TO OPROGRAMOWANIE JEST DOSTARCZANE PRZEZ WŁAŚCICIELI PRAW AUTORSKICH I WSPÓŁCZYNNIKÓW „TAK JAK JEST”

// I WSZELKIE WYRAŹNE LUB DOROZUMIANE GWARANCJE, W TYM MIĘDZY INNYMI DOROZUMIANE GWARANCJE WARTOŚCI HANDLOWEJ I PRZYDATNOŚCI DO OKREŚLONEGO CELU SĄ WYŁĄCZONE

/*

─▄▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▄

█░░░█░░░░░░░░░░▄▄░██░█ █░▀▀█▀▀░▄▀░▄▀░░▀▀░▄▄░█ █░░░▀░░░▄▄▄▄▄░░██░▀▀░█ ─▀▄▄▄▄▄▀─────▀▄▄▄▄▄▄▀

*/

#include // Dołącz bibliotekę silników krokowych const int stepPerRotation = 20; // Liczba kroków na turę. Standardowa wartość dla CD/DVD // Wskaż silnik krokowy osi X Piny Stepper myStepperX(stepPerRotation, 8, 9, 10, 11); void setup() { myStepperX.setSpeed(100); // Prędkość silnika krokowego myStepperX.step(100); opóźnienie (1000); mójKrokX.krok(-100); opóźnienie (1000); } pusta pętla() {}

Krok 8: Montaż części mechanicznych

Kontynuujemy montaż naszej konstrukcji przykręcając drugi silnik krokowy do płyty osi Y "patrz zdjęcie 1". Po przygotowaniu osi Y obie osie będą gotowe do stworzenia planu podwójnej osi, o którym mówiliśmy w pierwszym kroku „patrz rysunek 2”. wszystko, co musisz zrobić, to ustawić dwie osie pod kątem 90 ° "patrz rysunek 3".

Wykonanie uchwytu na długopis

Przygotowujemy uchwyt na długopis umieszczając małą siekierę w sprężynce do przytrzymania uchwytu na długopis wydrukowany w 3D a następnie przykręcamy serwomotor do jego umiejscowienia "patrz zdjęcie 4", uchwyt na długopis jest gotowy więc przyklejamy go do karetki Oś Y za pomocą gorącego kleju lub w jakikolwiek inny sposób, aby mogła ślizgać się po osi Y zgodnie z krokami silnika krokowego "patrz zdjęcie 5", następnie przyklejamy naszą aktywną platformę do wózka osi X "patrz zdjęcie 6", a kończymy przykręceniem przewodów silników do złączy na płycie. Po pewnym uzgodnieniu mamy gotowy projekt mechaniczny do akcji „patrz rysunek 7”.

Krok 9: Część oprogramowania

Przechodząc do części oprogramowania, połączymy trzy programy, aby ożywić maszynę, na pierwszym zdjęciu zrobiłem krótki opis, nasz projekt wykonamy za pomocą oprogramowania Inkscape, które produkuje plik gcode potrzebny dla naszej maszyny i dla na pewno, aby zrozumieć instrukcje gcode, maszyna powinna mieć własny kod, który będziemy wgrywać za pomocą oprogramowania Arduino IDE, ostatnią częścią jest powiązanie kodu maszyny z plikiem gcode, jest to wykonywane przez oprogramowanie przetwarzające.

Pierwszym krokiem jest przesłanie szkicu płyty arduino, który możesz pobrać z poniższego linku i nie zapomnij zaktualizować pinu silników krokowych zgodnie z twoim schematem.

Uwaga: jeśli używasz tego samego schematu, co nasz, kod będzie działał poprawnie i nie musisz niczego w nim zmieniać.

Przygotowanie Gcode „Inkscape”

Następnie przechodzimy do Inkscape i dostosowujemy niektóre parametry „patrz zdjęcie 1”, takie jak ramki i jednostki papieru „patrz zdjęcie 2”, przygotowujemy projekt i zapisujemy go w formacie unicon MakerBat „patrz zdjęcie 5, 6”, jeśli ten format jest niedostępne w twojej wersji Inkscape, możesz umieścić dodatek, aby go mieć, po kliknięciu (zapisz) pojawi się nowe okno do regulacji parametrów pliku Gcode, wszystko, co musisz zrobić, to wykonać te same zmiany, co nasze i wszystko będzie dobrze, po prostu podążaj za „obrazkiem 7, 8, 9”, a następnie ustaw te parametry w ten sposób i masz swój plik gCode.

Uwaga: nie możesz zapisać pliku Gcode w wymaganym formacie, jeśli używasz wersji Inkscape wyższej niż wersja 0.48.5

Łączenie maszyny z plikiem Gcode „Przetwarzanie 3”

Przechodząc do oprogramowania przetwarzającego, jest to trochę jak Arduino IDE „patrz zdjęcie 10”, więc powinieneś otworzyć plik „program CNC”, który możesz pobrać z linku poniżej i po prostu go uruchomić „patrz zdjęcie 11”, drugie okno pojawi się, musisz nacisnąć drugie p na klawiaturze, aby wybrać port COM maszyny „patrz rysunek 12”, i nacisnąć drugie g, aby wybrać żądany plik gcode, po jego wybraniu maszyna bezpośrednio rozpocznie rysowanie.

Krok 10: Test i wyniki

I oto nadszedł czas na jakiś test, po przesłaniu pliku Gcode maszyna zaczyna rysować i bardzo mi się podobało migotanie diody LED, która pokazuje sekwencje wysyłane do każdego silnika krokowego.

Projekty są bardzo dobrze wykonane i widać, że projekt jest niesamowity i łatwy do wykonania, Nie zapomnij obejrzeć naszego poprzedniego projektu, czyli „jak stworzyć własną platformę szkoleniową arduino”. I zasubskrybuj nasz kanał na YouTube, aby uzyskać więcej niesamowitych filmów.

Ostatnia rzecz, upewnij się, że codziennie robisz elektronikę

To był BEE MB z MEGA DAS do zobaczenia następnym razem