Plataforma d'apilament Easy Focus Focus: 11 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Les peces de la impressora 3D reutilitzades i el programari FastStacker basat en Arduino permeten una construcció senzilla i econòmica de la plataforma d'apilament de focus completa

Sergey Mashchenko (Pulsar124) ha realitzat un gran treball desenvolupant i documentant un carril d’apilament de focus basat en Arduino, tal com es descriu a la seva wiki (https://pulsar124.fandom.com/wiki/Fast_Stacker). Molta gent ha construït el seu projecte i, tal com assenyala a la seva wiki, el seu projecte ha estat àmpliament debatut en fòrums rellevants. Recentment he completat jo mateixa una versió d'aquesta versió mentre ho documento en un comentari a la seva wiki. Vaig construir un controlador al voltant del disseny de Pulsar124 mitjançant un Arduino, un teclat, un controlador pas a pas i una pantalla LCD Nokia 5110. Hi va haver una gran quantitat de soldadura implicada i l'antic LCD de stock era molt problemàtic. Els fòrums van mostrar que altres persones també tenien problemes amb la pantalla LCD. El programari del projecte de Pulsar124 és molt agradable. És madur i amb totes les funcions i volia facilitar la construcció d’un sistema que l’utilitzi. Vaig portar el seu programari perquè s'executés en una plataforma de control de la impressora 3D que consistia en un mega Arduino, un escut RAMPS 1.4 i un panell LCD de controlador intel·ligent gràfic complet amb els cables associats. Aquí proporciono aquest programari amb instruccions per unir el controlador d'apilador que s'executa. Per al propi rail, en lloc de començar amb un rail Velbon comercial com en el projecte original, vaig dissenyar un simple rail basat en una impressora 3D que també documento aquí. No assumeixo cap responsabilitat per aquest codi o disseny si algú falla la seva càmera o qualsevol altra cosa.

Subministraments

Controlador apilador

Les següents peces es venen juntes de forma molt econòmica com a "kit d'impressores 3D" o "kit RAMPS", però podeu comprar-les individualment o eliminar-les d'una impressora 3D no utilitzada.

• Arduino mega
• RAMPS 1.4
• 1 conductor pas a pas (els kits solen venir amb almenys 4)
• Pantalla LCD Full Graphics Smart Controller amb placa de connectors i cables de cinta. Si compreu, trieu-ne un amb un potenciòmetre integrat per controlar el nivell de llum de fons.
• ponts de capçalera per configurar el controlador de pas a pas
• interruptors de límit d'estil repRap i cables associats

També es requereix per al controlador:

• Teclat de commutació 4x4

• parts de divisor de tensió

  • Resistència de 150K
  • Resistència de 390K
  • 0,1 uf condensador
  • 2 passadors de capçalera masculins individuals (opcional)
• Parts de la placa de relés d’interfície de la càmera
  • 2 relés de canya - bobina de 10 m, construïts en díodes de barres
  • Connector fono de 1/8"
  • Capçalera de 3 polzades de 0,1"
• Paquet de bateries AA de 6 cel·les amb bateries recarregables NiMH per al funcionament amb bateria
• Subministrament de berrugues de paret que proporciona 9VDC nominal per al funcionament en corrent altern
• Cables de pont o cables / pins / allotjaments de pins de connectors per establir la connexió entre el teclat i les capçaleres RAMPS. Es requereix una connexió de 8 pins a 2 X 4 pins.
• Cables o cables per connectar els interruptors de límit a la capçalera RAMPS. He utilitzat els cables que venien amb els interruptors de límit del kit RAMPS, ampliant-los tal com es descriu a continuació.
• Cable per connectar el pas a pas a la capçalera RAMPS. He utilitzat un cable pas a pas de 59 polzades d’Amazon.

• Cable de control de l'obturador de càmera manual que funciona amb el vostre tipus de càmera: trobeu a eBay o Amazon per un parell de dòlars. Tallar i descartar la unitat de polsador de mà i conservar el cable i el connector específics per a la càmera.

Focus Rail

• Peces impreses en 3D mitjançant fitxers STL subministrats: extrem del motor, extrem extrem i trineu.
• Motor pas a pas NEMA 17 amb cargol T8 de 300 mm que es mostra o la vostra preferència de longitud. Si el cargol de plom no està integrat, utilitzeu l'acoblador per unir el pas a pas al cargol de plom
• Femella de llautó per a cargol de plom: anti-joc normal o de molla
• 4 coixinets LM8U
• 2 barres d'acer de 8 mm de 340 mm de llarg o de mida al cargol principal
• Placa base 100 mm x 355 mm (o longitud adequada) He utilitzat un tros de brou d'alumini de 4 "x 14" amb la superfície neta. Hi ha moltes altres opcions bàsiques possibles.
• Perns per fixar les peces finals a la base: he utilitzat 1 / 4-20
• Femelles / cargols per fixar interruptors de límit - 4-40 o 3mm
• Comutadors de límit d'estil RepRap. Els kits RAMPS solen venir amb 3 o 4 d'aquests. Els microinterruptors estàndard també es poden utilitzar amb els patrons de forats de les peces finals que accepten qualsevol de les dues.

• A continuació, per ordre de dalt a baix, a partir de la càmera, s’utilitza per muntar la càmera al trineu de carrils

  • Placa de sabata ràpida universal de 50 mm amb cargol 1/4, s'adapta a l'estàndard Arca-Swiss (es munta a la càmera)
  • Placa de carril d'enfocament de 200 mm Nodal Slide amb pinça d'alliberament ràpid per a muntatge Arca (accepta la placa superior)
  • Pinça suïssa Arca de 50 mm, pinça de placa d'alliberament ràpid, s'adapta a la placa d'estil Arca (es munta la placa nodal lliscant al trineu)
• Corbates amb cremallera, 4"

Pas 1: RAMPS i Arduino

La imatge mostra un dels kits RAMPS típics.

El programari per a aquesta compilació és aquí:

Instal·leu el programari FastStacker a la mega placa. Abans de compilar i penjar el programari Faststacker a la placa, utilitzeu el gestor de biblioteques Arduino IDE per instal·lar la biblioteca de gràfics u8g2lib al vostre entorn Arduino. Si utilitzeu un rail diferent, interruptors de límit, etc., consulteu la versió original de la Wiki per obtenir consells de personalització.

Instal·leu els tres ponts al lloc del controlador del motor pas a pas X del RAMPS tal com es mostra a la imatge i, a continuació, instal·leu un controlador del motor pas a pas en aquest lloc. Això configura un funcionament de 16 passos. Connecteu l'escut RAMPS a la mega Arduino. Connecteu el LCD gràfic al RAMPS amb la targeta d'interfície i els cables de cinta que es proporcionen amb el LCD, fixant-vos en les etiquetes dels connectors de cada extrem. Tingueu en compte que aquesta pantalla LCD no admet el control programàtic de la llum de fons, de manera que la funció es queda fora del port del programari.

En els passos següents, es fan diverses connexions a la placa RAMPS connectant-se a diverses capçaleres. El diagrama de la placa RAMPS resumeix aquestes connexions com a referència amb més detalls proporcionats en passos posteriors.

Pas 2: divisor de tensió

El controlador d'apilador inclou funcions per controlar el voltatge de la bateria (o qualsevol que sigui la font d'alimentació d'entrada). Un divisor de voltatge està format per 2 resistències i un condensador de supressió de 0,1uf segons el disseny original. En aquesta versió, el divisor de tensió es connecta als pins de la capçalera pas a pas que no s’utilitzava. Per a les mesures s’utilitza la referència interna de tensió de 2,56 V del mega.

Les dues resistències divisòries s’anomenen R3 i R4 a la documentació i al codi originals del projecte i continuem aquí. Suposant que R3 és el que està directament connectat al "+" de la bateria (pin capçalera Y 16) i R4 està connectat a terra (pin capçalera Y 9), la relació del divisor és R4 / (R3 + R4). Aquesta construcció suposa una entrada nominal rang de tensió de 6,9V a 9V. Quan funciona amb bateries, utilitza 6 bateries recarregables AA NiMH. Quan funciona des de corrent altern, utilitza una berruga nominal de 9V. Escalarem de 9,2V a 2,56V amb aquestes resistències: R4 = 150K, R3 = 390K.

Construïu el divisor de tensió tal com es mostra. Els pins no són estrictament necessaris, podeu connectar els cables de la resistència directament a la capçalera. No obstant això, els cables de les resistències que tenia havien semblat petits i em feia por que no quedessin inserits de manera fiable, així que vaig afegir els pins. No estic segur que el condensador sigui realment necessari; sembla que funciona bé sense, tal com es mostra a la imatge de la versió minimalista del divisor que utilitza una única connexió de soldadura.

Connecteu el divisor a la capçalera del pas Y de la RAMPS de la manera següent i tal com es mostra a la imatge:

Pin 16 (Vcc): cable lliure de resistència de 390K.

Pin 9 (gnd): cable lliure de resistència de 150K

Pin 8 (H stepper enable, arduino A7): aixeta del divisor de tensió

Pas 3: teclat

Es mostren 2 tipus de teclats disponibles habitualment. El fitxer stacker.h inclou assignacions de claus per a tots dos amb la unitat blanc / negre activada per defecte. En lloc d’això, feu un comentari a l’altra assignació si feu servir un tipus de membrana vermella / blava. Consulteu la documentació original del projecte si la vostra és diferent.

Si teniu problemes amb algunes tecles que no funcionen, però no amb una fila o columna completa, i esteu fent servir una de les unitats en blanc / negre, mesureu la resistència de les connexions fila-columna de totes les tecles. Els teclats d’estil blanc i negre utilitzen algun tipus de traça de carboni impresa a la placa que fa que algunes connexions de columnes de files siguin d’alta resistència i que algunes tecles no responguin quan s’utilitzen amb algunes plataformes, per exemple, arduino pro mini.

El teclat té un connector de 8 pins. 4 d’aquests pins es connecten a una capçalera del RAMPS i els altres 4 es connecten a una altra capçalera. Vaig fer cables de cinta de 8 pins a dos de 4 pins per als dos tipus de teclat, tal com es mostra a les imatges. Són els mateixos, excepte pel sexe dels pins connectats al teclat. Faig servir carcasses de pins i encreuament de pins masculins i femenins juntament amb filferro i una eina de encrespament per fabricar els cables, però es poden utilitzar cables de pont o altres opcions pre-encrespades. Aquest vídeo de Pololu mostra moltes opcions de producte per construir aquest tipus de cables: https://www.pololu.com/category/39/cables-and-wir…. Els cables de pont del tipus que es mostra són una opció senzilla.

Utilitzeu el cable per connectar el teclat als RAMPS segons les imatges i de la següent manera (la numeració dels pins del teclat que es mostra a continuació suposa que el pin 1 és a l'esquerra quan mireu la part frontal del teclat, el pin 8 a la dreta):

els pins 1-4 del teclat es connecten a la capçalera RAMPS Servos, els pins que apareixen en ordre, d’esquerra a dreta, començant pel pin més proper al botó de reinici. Això es connecta de la següent manera:

teclat 1- D11

teclat 2- D6

teclat 3- D5

teclat 4- D4

els pins del teclat 5-8 es connecten a la capçalera RAMPS endstop i fan connexions de la següent manera:

teclat 5- Ymin- D14

teclat 6- Ymax- D15

teclat 7- Zmin - D18

teclat 8, Zmax- D19

Pas 4: interfície de la càmera

Una petita placa que conté 2 relés de canya, una capçalera de 3 pins i una presa d'àudio de 1/8 actua com a interfície entre els RAMPS i la càmera. Us recomano que utilitzeu relés amb díodes snubber incorporats. Afegiu-ne els vostres, si no Trieu-ne un que no requereixi més de 10 ma per activar-lo (bobina de 500ohm). Tenia alguns relés Gordos 831A-4 que he utilitzat, però, per exemple, DigiKey té el Littlefuse # HE721A0510, número de part Digi-Key HE101-ND. sembla adequat. Es mostra l'esquema.

Es fa un cable a partir del control manual de l'obturador fent un retall i llançament del control del botó després de fixar-se en els cables que són AF, obturador i comuns. Aquest cable està connectat a un endoll d'àudio de 1/8 que es connecta a la presa de la placa de relé.

La placa de relé es connecta a la RAMPS amb un cable servo curt de 3 fils, tal com es mostra. Podeu utilitzar un servo cable estàndard, utilitzar ponts o fer-ne el vostre. La placa de relé d’interfície de la càmera es connecta a la capçalera AUX-2 de la placa RAMPS, fent les connexions següents:

Aux 2, pin 8- GND

Aux 2, pin 7- AF- D63

Aux 2, pin 6 - obturador - D40

Vaig experimentar l'ús d'un mòdul de relé per a aquesta funció per evitar haver de construir una placa, però el mòdul disponible habitualment que vaig provar consumia massa corrent del rail de 5 V.

Pas 5: connexió pas a pas

Connecteu el cable pas a pas a la capçalera pas a pas X. He utilitzat un cable d’extensió pas a pas de 59 polzades com es mostra a la segona imatge. Si el pas a pas gira en la direcció equivocada, invertiu el connector pas a pas connectat a la placa RAMPS.

Pas 6: interruptors de límit

El programari FastStacker no discrimina entre les dues parades finals i no li importa quin ha estat afectat. El programari d'apilador RAMPS està configurat per poder treballar directament amb 2 interruptors de límit repRap estàndard i els seus cables associats que es connecten a les posicions de capçalera Xmin i Xmax endstop del RAMPS. La imatge mostra on es connecten. En aquesta configuració, cada interruptor de límit del carril està connectat amb + 5 V, GND i es fa un cable de senyal individual per a cada interruptor de límit. El programari O les dues entrades juntes. Això permet reutilitzar fàcilment els cables que vénen amb el kit RAMPS i connectar i reproduir els indicadors LED de les plaques d’aturades repRap que s’encenguin quan s’activen les parades. Les línies de senyal dels dos commutadors repRap no es poden connectar juntes quan les plaques reben +5, si ho són, activant un i no l’altre quedarà curt +5 a GND. Vaig fer l’arnès de cables que es mostra als cables originals, enviant un sol parell d’alimentació als commutadors, però conservant els cables de senyal individuals i allargant tots els cables. Això encara fa servir 4 cables entre el controlador i el rail.

Un enfocament més senzill només fa servir 2 cables: GND i qualsevol dels pins de capçalera Xmin o Xmax que s’executen als dos commutadors de parada normal oberts, que es connecten en paral·lel. Si s’activa un commutador d’aturada final, la línia de senyal es posa a terra. Menys cables, però no hi ha il·luminació LED quan s’activa un interruptor.

Els patrons de forats de les peces finals del carril també admeten microinterruptors de mida estàndard (no els mini com a les plaques repRap), en aquest cas, utilitzeu la configuració de 2 fils.

Pas 7: prova de potència i de banc

Apliqueu 7-9V nominal al connector d’entrada d’alimentació dels RAMPS. Tingueu en compte a la imatge quin conjunt de terminals del connector d’alimentació s’utilitzen. Aquest és el conjunt de potència baixa d’entrades Vcc, no les entrades d’alta potència que condueixen els MOSFET RAMPS. El sistema hauria d’arrencar i dir-vos que premeu qualsevol tecla per iniciar el calibratge. Quan ho feu, el pas a pas començarà a girar. Deixeu-ho fer durant uns segons i, a continuació, activeu un dels interruptors de límit. El motor ha de fer marxa enrere. Deixeu-lo funcionar durant deu segons, i torneu a prémer un interruptor de límit. El motor tornarà a fer marxa enrere i es mourà a la que creu que és la posició de 4 mm. En aquest moment, executeu el funcionament de les diverses tecles del teclat, remetent-vos a la documentació original del projecte, per assegurar-vos que totes les tecles es llegeixin correctament. Tingueu en compte que la funció de control de la llum de fons del projecte original no és compatible amb aquest sistema; la pantalla LCD no la admet. Executeu algunes piles i escolteu el clic dels relés que s’activen i, quan tot sembli bé, verifiqueu la interfície de la vostra càmera. Això hauria de ser per a l’electrònica.

Pas 8: ferrocarril

Les tres impressions en 3D són fàcils d'impressió i no es requereixen capes fines: he utilitzat.28mm. Va junt com a les imatges. Tingueu en compte que algunes imatges d’aquest manual d’instruccions mostren una iteració prèvia del disseny del carril abans de moure els interruptors d’aturada final de la part superior de les peces finals a l’interior de les peces finals. El trineu s'adapta a la femella antirreacció tal com es mostra o a la femella estàndard. Comenceu per l’extrem del motor, fixant el motor i l’aturada final, afegiu-hi els rails i, a continuació, feu lliscar el trineu i gireu el cargol principal amb la mà per enfilar-lo a la femella. Premeu la peça de l'extrem més lluny sobre els rails, afegiu els tirants amb cremallera i el muntatge es realitza en gran part, excepte per cargolar a la base que trieu. Hi ha moltes opcions per a una base. La placa d’alumini que he fet servir és resistent i s’aprofita fàcilment per muntar-la a un trípode. L’extrusió d’alumini o la fusta són altres possibilitats.

Pas 9: recinte

Hi ha moltes maneres possibles d’envasar l’electrònica que es mostra a la primera imatge. Hi ha molts dissenys a Thingiverse per a caixes que contenen el combinat RAMPS / mega / LCD que podria ser un inici per a una versió impresa en 3D. He utilitzat un làser per fer una caixa d’estil de consola d’acrílic a partir del disseny del fitxer SVG adjunt. El quadre es va crear mitjançant Boxes.py i es van afegir els patrons de forats a Lightburn. Està pensat per a materials de 2,8 mm. Vaig dissenyar la caixa per subjectar el paquet de bateries darrere de l'electrònica i vaig alimentar la seva sortida de potència per una ranura a la part posterior. Una tapa articulada permet treure fàcilment la bateria. La presa d’entrada d’alimentació del sistema es porta a un forat a la part posterior de la caixa on està super encolat. Quan s'executa des de la bateria, el cable de la bateria es connecta a la presa com es mostra. L'adaptador de CA es connecta al mateix connector quan es treballa des de CA. Es pot carregar la bateria sense treure-la de la caixa, tal com es mostra a la imatge.

Pas 10: operació

Aquí us remeto a l’excel·lent guia d’usuari de Pulsar124: https://pulsar124.fandom.com/wiki/User_guide. Vaig fer un full de trampes laminat com es mostra per ajudar-me a recordar les ordres del teclat fins que em vaig familiaritzar amb elles. Com s'ha esmentat anteriorment, la pantalla LCD no admet el control de la llum de fons, de manera que l'ordre # -4 no funciona.

Vegeu el vídeo adjunt per obtenir una demostració molt ràpida d’algunes operacions bàsiques.

Pas 11: Creeu notes i pensaments

El port va començar amb FastStacker V1.16. Això es deu principalment a que és la versió que he utilitzat per a la meva versió basada en pro-mini. Això es deu al fet que no podia aconseguir que el V1.17 s'adaptés al pro-mini i realment no m'importava la capacitat de control del telescopi d'1,17. A la mega, aquesta versió, que he anomenat 1.16a, ocupa menys del 20% de la memòria, de manera que hi ha molt espai per a V1.17 i més. El port RAMPS implicava el mapatge de pins i la substitució del controlador LCD antic pel controlador gràfic u8g2lib. La pantalla LCD més gran proporcionava el luxe de caràcters addicionals que feia servir per a etiquetes, missatges i unitats de la IU existent per fer-la una mica més accessible per als usuaris ocasionals. Com es va assenyalar, la pantalla LCD no admet el control de llum de fons programàtica, de manera que aquesta ordre queda eliminada. Vaig fer alguns canvis a l'àrea de control de tensió, utilitzant la referència de tensió interna i afegint una altra constant de tensió límit crítica que s'utilitza per verificar la baixa tensió abans d'apagar el carril. També em vaig orientar al disseny perquè s’executés a partir de 6 cel·les en lloc de 8, com a la versió original. Les 6 cèl·lules són més eficients en termes d’energia, ocupen menys espai i redueixen l’estrès al regulador de 5 V de la mega sense cap impacte en el rendiment físic. He utilitzat el bip de la pantalla LCD per fer un breu bip en mostrar un dels missatges d’error. El nombre de joc de reacció per defecte el vaig deixar a 0,2 mm tal com era originalment, tot i que sospito que és menor amb la rosca anti-joc, però no he intentat mesurar-lo. Si desactiveu la compensació del joc de reacció i esteu treballant en un angle pronunciat, desactiveu l'estalvi d'energia per tal de mantenir la posició. Una de les funcions que voldria ser al programari és el control del teclat de la direcció de compensació del joc (sense invertir la direcció d’operació de l’operació ferroviària mitjançant l’ordre * -1). Això es podria assignar al control de la llum de fons que no s'utilitza. Depenent de l’orientació de l’operació, no estic segur que la direcció actual de compensació sigui sempre correcta, és a dir, que sempre es pugui suposar que el trineu que s’allunya del motor sempre és la direcció que no necessita compensació. Suposo que realment no importa les piles grans. El codi està configurat per a 16 passos. Hi havia una constant en el codi utilitzat per comprovar els # raonables de fotogrames per a piles d’1pt que he definit a stacker.h com RAIL_LENGTH i el vaig establir a 180, que és l’interval de recorregut aproximat d’aquest ferrocarril. Canvieu si el carril és diferent.

Aquesta plataforma ofereix altres funcions addicionals a més de la memòria que aquesta compilació no utilitza. Les funcions gràfiques de la pantalla LCD es podrien utilitzar per a més que dibuixar l’indicador SOC de la bateria. El comandament del codificador òptic és temptador i vaig intentar integrar-lo al projecte. Vaig trobar un bon controlador, el vaig integrar a la compilació i al bucle principal i vaig intentar falsificar el programari pensant que es premien les tecles "1" i "A" quan es va girar el comandament. Va funcionar una mica, però era incòmode i no proporcionava cap capacitat útil, així que el vaig treure. Hi ha diversos punts de controlador pas a pas que no s’utilitzen a la placa RAMPS que es podrien utilitzar per controlar passos addicionals, si això podria ser d’utilitat.

Els controladors d’impressores 3D com RAMPS ofereixen punts de partida excel·lents per a versions com aquesta i espero que algunes persones més puguin beneficiar-se del fantàstic programari de Pulsar124 allotjat en aquesta plataforma fàcil d’integrar.