Плоттер с ЧПУ Arduino (ЧЕРТЕЖНАЯ МАШИНА): 10 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Эй, ребята! Надеюсь, вам уже понравился мой предыдущий инструктаж «Как создать свою собственную платформу для обучения Arduino», и вы готовы к новой, как обычно, я сделал это руководство, чтобы помочь вам шаг за шагом, создавая такие супер удивительные недорогие электронные проекты. который является «плоттерным станком с ЧПУ», известным также как «чертеж с ЧПУ» или просто «станок с ЧПУ Arduino». ^ _ ^

Я нашел много учебников в Интернете, в которых объясняется, как сделать плоттер с ЧПУ, но из-за отсутствия информации было немного сложно сделать такой станок, поэтому я решил начать это руководство, где я покажу вам в деталях, как легко сделать свою собственную чертежную машину.

Этот проект очень удобно делать после получения заказной печатной платы, которую мы заказали у JLCPCB.

чтобы улучшить внешний вид нашей машины, а также в этом руководстве достаточно документов и кодов, чтобы вы могли легко создать свою машину. Мы сделали этот проект всего за 5 дней, всего за три дня, чтобы получить все необходимые детали и закончить изготовление оборудования и сборку, затем за 2 дня на подготовку кода и начало некоторых корректировок. Прежде чем начать, давайте сначала посмотрим

Что вы узнаете из этого руководства:

1. Правильный выбор оборудования для вашего проекта в зависимости от его функциональности
2. Подготовьте принципиальную схему для подключения всех выбранных компонентов.
3. Соберите все детали проекта (механическая и электронная сборка)
4. Масштабирование баланса станка
5. Начни манипулировать системой

Шаг 1. Что такое плоттер

Поскольку я сделал это руководство для начинающих, сначала я должен подробно объяснить, что такое машина для рисования и как она работает!

Как определено в Википедии, ЧПУ означает компьютерное числовое управление, машину, которая представляет собой управляемую компьютером структуру, которая получает инструкции через последовательный порт, отправленный с компьютера, и перемещает свои исполнительные механизмы в зависимости от полученных инструкций. Большинство этих машин представляют собой машины на основе шаговых двигателей, которые включают в себя шаговые двигатели на оси темы.

Еще одно слово для упомянутой «оси», да, каждый станок с ЧПУ имеет определенное количество осей, которые будут управляться компьютерной программой.

В нашем случае плоттер с ЧПУ, который мы сделали, представляет собой двухосный станок «детали на рисунке 1», который имеет небольшие шаговые двигатели на своей оси «шаговый двигатель на рисунке 2», эти шаговые двигатели будут перемещать активный лоток и заставлять его двигаться по двойной оси планируют создать рисунок рисунка с помощью пера для рисования. Ручка будет удерживаться и высвобождаться с помощью третьего двигателя в нашей конструкции, которым будет серводвигатель.

Шаг 2: шаговый двигатель - главный привод

Шаговый двигатель или шаговый двигатель или шаговый двигатель - это бесщеточный электродвигатель постоянного тока, который делит полный оборот на ряд равных шагов. Затем можно дать команду двигателю двигаться и удерживаться на одном из этих этапов без какого-либо датчика положения для обратной связи (контроллер с разомкнутым контуром), пока двигатель точно подобран для приложения в отношении крутящего момента и скорости., откуда взять шаговые двигатели для нашего проекта, ну просто, просто возьмите старый DVD-ридер, как тот, что на картинке 1 выше, у меня есть два за 2 доллара, тогда все, что вам нужно сделать, это разобрать его, чтобы извлечь шаговый двигатель и его опора, как показано на рисунке 3, нам понадобятся два из них.

После того, как вы достали моторы от DVD-ридера, вы должны подготовить их к использованию, определив концы катушек мотора. Каждый шаговый двигатель имеет две катушки, и с помощью мультиметра вы можете определить концы катушек, измерив сопротивление между штырьками разъема двигателя, как показано на рисунке 5, и для каждой катушки оно должно быть около 10 Ом. После идентификации катушек двигателя просто припаяйте несколько проводов для управления двигателем через них »см. Рисунок 6»

Шаг 3: принципиальная схема

Сердцем нашей машины является плата Arduino Nano Dev, которая будет управлять движением каждого исполнительного механизма в зависимости от инструкции, полученной от компьютера, для управления этими шаговыми двигателями нам нужен драйвер шагового двигателя для управления скоростью и направлением каждого исполнительного механизма..

В нашем случае мы будем использовать драйвер двигателя моста L293D H (см. Рисунок 3), который будет получать команду двигателя, отправленную от Arduino через свои входы, и управлять шаговыми двигателями с помощью своих выходов.

Чтобы соединить все необходимые детали вместе с нашей платой Arduino, я сделал принципиальную схему, которая показывает рисунок 1, где вы должны следовать одному и тому же соединению для обоих шаговых двигателей и серводвигателя.

Рисунок 2 подробно объясняет схематически принципиальную схему и то, как должны быть связи между Arduino и другими компонентами, вы наверняка можете настроить эти связи в зависимости от ваших потребностей.

Шаг 4: Изготовление печатной платы (Изготовлено JLCPCB)

О JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.) - крупнейшее предприятие по производству прототипов печатных плат в Китае и высокотехнологичный производитель, специализирующийся на быстром производстве прототипов печатных плат и мелкосерийном производстве печатных плат. Обладая более чем 10-летним опытом производства печатных плат, JLCPCB имеет более 200 000 клиентов в стране и за рубежом, с более чем 8 000 онлайн-заказов на изготовление прототипов печатных плат и производство небольших партий печатных плат в день. Годовая производственная мощность составляет 200 000 кв.м. для различных 1-слойных, 2-слойных или многослойных печатных плат. JLC - профессиональный производитель печатных плат, отличающийся крупномасштабным, скважинным оборудованием, строгим управлением и превосходным качеством.

Говорящая электроника

После создания принципиальной схемы я преобразовал ее в дизайн печатной платы, чтобы произвести ее "см. Рис. 5, 6, 7, 8". Чтобы произвести печатную плату, я выбрал JLCPCB лучших поставщиков печатных плат и самых дешевых поставщиков печатных плат, чтобы заказать свои схема. с их надежной платформой все, что мне нужно сделать, это несколько простых щелчков мышью, чтобы загрузить файл gerber и установить некоторые параметры, такие как цвет и количество толщины печатной платы, а затем я заплатил всего 2 доллара, чтобы получить свою печатную плату всего через пять дней. Как показано на «картинках 1, 2, 3, 4» соответствующей схемы.

Связанные файлы для скачивания

Вы можете получить файл схемы (PDF) здесь. Как вы можете видеть на изображениях выше, печатная плата изготовлена очень хорошо, и у меня есть тот же дизайн печатной платы, который мы сделали для нашей основной платы, и все ярлыки и логотипы там, чтобы направлять меня на этапах пайки. Вы также можете скачать файл Gerber для этой схемы отсюда, если хотите разместить заказ на такую же схему.

Шаг 5: Создайте опору для вашей машины

Чтобы улучшить внешний вид нашей машины, я решил спроектировать эти три части «см. Рисунок 1» с помощью программного обеспечения Solidworks. Эти части помогут нам собрать вместе устройства чтения DVD. У меня есть файлы DXF этих частей и с С помощью моих друзей из FabLab Tunisia у меня есть разработанные детали, которые производятся с использованием станка для лазерной резки с ЧПУ, мы использовали древесный материал МДФ толщиной 5 мм для изготовления этих деталей. Еще один дизайн, который представляет собой держатель ручки для рисования, я получил его через процесс 3D-печати. И вы можете скачать все связанные файлы по ссылкам ниже.

Шаг 6: ингредиенты

Теперь давайте рассмотрим необходимые компоненты, которые нам нужны для этого проекта. Я использую Arduino Nano, как упоминалось выше, и он будет сердцем нашей машины. В проект также входят два шаговых двигателя с управляющими микросхемами и серводвигатель. Ниже вы найдете некоторые рекомендуемые ссылки Amazon для соответствующих товаров.

Для создания подобных проектов нам потребуются:

• Печатная плата, которую мы заказали у JLCPCB
• Arduino nano:
• Драйвер моста 2 x L293D H:
• 2 x гнезда IC DIP 16 pin:
• 1 x гнездо IC DIP:
• Разъемы SIL и винтовые коллекторы:
• 1 серводвигатель SG90:
• 2 x DVD-ридера:
• Детали, напечатанные на 3D-принтере
• Детали, вырезанные лазером
• Какой-то винт для сборки
• Ручка, которую мы получили в подарок от JLCPCB, или любая другая ручка для рисования

Шаг 7: Сборка и тестирование электроники

Переходим к пайке всех электронных компонентов. Как обычно, вы найдете на верхнем слое шелка этикетку каждого компонента, указывающую его размещение на плате, и таким образом вы будете на 100% уверены, что не сделаете никаких ошибок при пайке.

Сделайте несколько тестов

После пайки электронных компонентов (см. Рис. 1) я прикручиваю DVD-ридер к пластине оси X и проделал то же самое с основной платой, затем поместил в них провода двигателя, заглушку винта, чтобы провести простой тест с помощью теста шагового двигателя. код "см. рисунок 2". Как видите, шаговый двигатель работает нормально, и мы на правильном пути.

/ *********************************************** ************************************************ ************************************************* ******************* * - Автор: БЕЛХИР Мохамед * * - Профессия: (Инженер-электрик) Владелец MEGA DAS * * - Основное назначение: Промышленное применение * * - Авторские права (c) владелец: Все права защищены * * - Лицензия: Лицензия BSD с двумя пунктами * * - Дата: 20.04.2017 * * ********************* ************************************************ ************************************************* *********************************************************************************************************************************** ********************************* ПРИМЕЧАНИЕ **************** ********************** / // Распространение и использование в исходной и двоичной формах, с // модификациями или без них, разрешены при соблюдении следующих условий:

// * При повторном распространении исходного кода должно сохраняться указанное выше уведомление об авторских правах, это

// список условий и следующий отказ от ответственности.

// * Распространение в двоичной форме должно воспроизводить указанное выше уведомление об авторских правах, // этот список условий и следующий отказ от ответственности в документации // и / или других материалах, поставляемых с распространением.

// ДАННОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДОСТАВЛЯЕТСЯ ОБЛАДАТЕЛЯМИ АВТОРСКИХ ПРАВ И СОСТАВЛЯМИ «КАК ЕСТЬ»

// И ОТКАЗЫВАЮТСЯ ОТ ЛЮБЫХ ЯВНЫХ ИЛИ ПОДРАЗУМЕВАЕМЫХ ГАРАНТИЙ, ВКЛЮЧАЯ, НО НЕ ОГРАНИЧИВАясь, // ПОДРАЗУМЕВАЕМЫЕ ГАРАНТИИ КОММЕРЧЕСКОЙ ЦЕННОСТИ И ПРИГОДНОСТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕННОЙ ЦЕЛИ.

/*

─▄▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▄

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

*/

#include // Включить библиотеку шаговых двигателей const int stepPerRotation = 20; // Количество шагов по очереди. Стандартное значение для CD / DVD // Указать выводы шагового двигателя оси X Stepper myStepperX (stepPerRotation, 8, 9, 10, 11); недействительная настройка () {myStepperX.setSpeed (100); // Скорость шагового двигателя myStepperX.step (100); задержка (1000); myStepperX.step (-100); задержка (1000); } void loop () {}

Шаг 8: Сборка механических деталей

Продолжаем сборку нашей конструкции прикручиванием второго шагового двигателя к платформе оси Y «см. Рисунок 1». После подготовки оси Y у вас будут обе оси, готовые для создания плана двойной оси, о котором мы говорили на первом шаге «см. Рисунок 2». все, что вам нужно сделать, это расположить две оси под углом 90 ° "см. рисунок 3".

Изготовление держателя для ручки

Мы подготавливаем держатель ручки, помещая небольшой топор в пружину, чтобы удерживать держатель ручки, напечатанный на 3D-принтере, а затем прикручиваем серводвигатель к его месту, как показано на рисунке 4. Держатель ручки готов, поэтому мы прикрепляем его к каретке ручки Ось Y с помощью горячего клея или любого другого средства, чтобы он мог скользить по оси Y, следуя шагам шагового двигателя «см. Рисунок 5», затем мы приклеиваем нашу активную пластину к каретке оси X «см. Рисунок 6», и заканчиваем прикручиванием проводов двигателей к их разъемам на плате. После некоторой договоренности у нас есть механический дизайн, готовый к действию (см. Рисунок 7).

Шаг 9: программная часть

Переходя к программной части, мы объединим три программного обеспечения, чтобы оживить машину, я сделал краткое описание на первом рисунке, мы создадим наш дизайн, используя программное обеспечение Inkscape, которое создает файл gcode, необходимый для нашей машины и для Конечно, чтобы понять инструкции gcode, машина должна иметь свой собственный код, который мы будем загружать с помощью программного обеспечения Arduino IDE, последняя часть - как связать код машины с файлом gcode, это выполняется с помощью программного обеспечения для обработки.

Первым шагом является загрузка платы Arduino Scketch, которую вы можете скачать по ссылке ниже, и не забудьте обновить вывод шаговых двигателей в соответствии с вашей схемой.

Примечание: если вы используете ту же схему, что и наша, значит, код будет работать нормально и не нужно ничего менять в нем.

Подготовка Gcode 'Inkscape'

Затем мы переходим в Inkscape и настраиваем некоторые параметры «см. Рисунок 1», такие как бумажные рамки и единицы, «см. Рисунок 2», мы готовим наш дизайн и сохраняем его в формате MakerBat unicon «см. Рисунок 5, 6», если это формат недоступно в вашей версии Inkscape, вы можете разместить надстройку, чтобы иметь его, после того, как вы нажмете (сохранить), появится новое окно для настройки параметров файла Gcode, все, что вам нужно сделать, это выполнить те же настройки, что и наши, и все будет хорошо, просто следуйте рисунку 7, 8, 9, затем установите эти параметры таким образом, и у вас будет файл gCode.

Примечание: вы не можете сохранить файл Gcode в требуемом формате, если вы используете версию Inkscape выше, чем версия 0.48.5.

Связывание машины с файлом Gcode "Обработка 3"

Переходя к программному обеспечению для обработки, это немного похоже на Arduino IDE «см. Рисунок 10», поэтому вам следует открыть файл «Программа ЧПУ», который вы можете загрузить по ссылке ниже, и просто запустите его «см. Рисунок 11», второе окно появится, вам нужно нажать последний p на клавиатуре, чтобы выбрать COM-порт машины 'см. рисунок 12', и нажать последний g, чтобы выбрать желаемый файл gcode, как только вы выберете его, машина сразу начнет рисовать.

Шаг 10: Тест и результаты

И вот настало время для некоторого теста. После загрузки файла Gcode машина начинает рисовать, и мне очень понравилось мерцание светодиода, которое показывает последовательности, отправленные на каждый шаговый двигатель.

Дизайн сделан очень хорошо, и вы можете видеть, ребята, что проект потрясающий и простой в исполнении.

Не забудьте посмотреть наш предыдущий проект «Как создать собственную платформу для обучения Arduino». И подпишитесь на наш канал YouTube, чтобы увидеть больше потрясающих видео.

И последнее: убедитесь, что вы занимаетесь электроникой каждый день.

Это был BEE MB от MEGA DAS, увидимся в следующий раз