Plotter CNC Arduino (MÀQUINA DE DIBUIX): 10 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Hola nois! Espero que ja hagueu gaudit del meu instructiu anterior "Com fer la vostra pròpia plataforma de formació Arduino" i esteu a punt per fer-ne una de nova, com de costum, he fet aquest tutorial per guiar-vos pas a pas mentre realitzeu aquest tipus de projectes electrònics súper sorprenents que és la "màquina plotter CNC" coneguda també com a "dibuix CNC" o simplement "màquina CNC Arduino". ^ _ ^

Vaig trobar un munt de tutorial a la xarxa que explica com fer un plotter CNC, però amb la manca d’informació va ser una mica difícil fabricar aquesta màquina, per això he decidit iniciar aquest instructiu on us mostraré en detalls sobre com fer fàcilment la vostra pròpia màquina de dibuixar.

Aquest projecte és tan útil per fer-ho especialment després d’aconseguir el PCB personalitzat que hem demanat a JLCPCB

per millorar l’aspecte de la nostra màquina i també hi ha prou documents i codis en aquesta guia per permetre’l crear fàcilment. Hem fet aquest projecte en només 5 dies, només tres dies per obtenir totes les peces necessàries i acabar la fabricació de maquinari i el muntatge, i després dos dies per preparar el codi i iniciar alguns ajustos. Abans de començar anem a veure primer

Què aprendreu d’aquest instructiu:

1. Fer la selecció de maquinari adequada per al vostre projecte en funció de les seves funcionalitats
2. Prepareu el diagrama de circuits per connectar tots els components escollits
3. Muntatge de totes les parts del projecte (muntatge mecànic i electrònic)
4. Escalat de la balança de la màquina
5. Comenceu a manipular el sistema

Pas 1: què és una màquina de traçador

Com que ho he fet instructiu per a principiants, hauria d’explicar en detalls primer què és la màquina de dibuixar i com funciona.

Tal com es defineix a la viquipèdia, CNC significa Computer numerical control, una màquina que és una estructura controlada per ordinador que rep instruccions a través d’un port sèrie enviat des d’un ordinador i mou els seus actuadors en funció de les instruccions rebudes. La majoria d’aquestes màquines són màquines basades en motors pas a pas que inclouen motors pas a pas en l’eix temàtic.

Una altra paraula a l'esmentat "eix", sí, cada màquina CNC té un nombre definit d'eix que serà controlat pel programa d'ordinador.

En el nostre cas, el traçador CNC que hem fabricat és una màquina de doble eix "detalls a la imatge 1" que té uns petits motors pas a pas al seu eix "pas a la imatge 2", aquests passos mouran una safata activa i la faran moure en un eix doble planeja crear el disseny del dibuix amb un llapis de dibuix. La ploma es mantindrà i es deixarà anar mitjançant un tercer motor a la nostra estructura que serà un servomotor.

Pas 2: el motor pas a pas és l'actuador principal

Un motor pas a pas o motor pas a pas o motor pas a pas és un motor elèctric de CC sense escombretes que divideix una rotació completa en una sèrie de passos iguals. A continuació, es pot ordenar que la posició del motor es mogui i es mantingui en un d’aquests passos sense cap sensor de posició per obtenir informació (un controlador de bucle obert), sempre que el motor sigui dimensionat amb cura segons l’aplicació pel que fa al parell i la velocitat., d'on obtenir els motors pas a pas per al nostre projecte, ben fàcil, simplement agafeu un lector de DVD antic com el de la imatge 1 anterior, en tinc dos per 2 dòlars, del que només heu de desmuntar per extreure'l el motor pas a pas i el seu suport, ja que mostra la imatge 3, en necessitarem dos.

Un cop obtingueu els motors del lector de DVD, els haureu de preparar per utilitzar-los identificant els extrems de les bobines del motor. Cada motor pas a pas té dues bobines i mitjançant un multímetre podeu identificar els extrems de la bobina mesurant la resistència entre els connectors dels pins dels motors "tal com es mostra a la imatge 5" i per a cada bobina hauria de mesurar-se aproximadament 10 Ohm. Després d'identificar les bobines del motor, només cal soldar alguns cables per controlar el motor a través d'ells "vegeu la imatge 6"

Pas 3: el diagrama del circuit

El cor de la nostra màquina és una placa arduino Nano Dev que controlarà el moviment de cada actuador en funció de la instrucció rebuda de l’ordinador, per controlar aquests motors pas a pas necessitem un controlador de motor pas a pas per controlar la velocitat i la direcció de cada actuador..

En el nostre cas utilitzarem un controlador de motor pont L293D H "vegeu la imatge 3" que rebrà l'ordre del motor enviada des d'arduino a través de les seves entrades i controlarà els motors pas a pas mitjançant les seves sortides.

per tal de connectar totes les parts necessàries junt amb la nostra placa Arduino, he realitzat el diagrama de circuits que mostra la imatge 1 on heu de seguir la mateixa connexió tant per als motors pas a pas com per al servomotor.

La imatge 2 explica detalladament a través d’un esquema el diagrama del circuit i com haurien de ser els enllaços entre l’Arduino i els altres components, segur que podeu ajustar aquests enllaços en funció de les vostres necessitats.

Pas 4: fabricació de PCB (produït per JLCPCB)

Quant a JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.) és l’empresa més gran de prototips de PCB a la Xina i un fabricant d’alta tecnologia especialitzat en prototips de PCB ràpids i producció de PCB de lots petits. Amb més de 10 anys d’experiència en la fabricació de PCB, JLCPCB té més de 200.000 clients a casa i a l’estranger, amb més de 8.000 comandes en línia de prototipatge de PCB i producció de PCB de petites quantitats al dia. La capacitat de producció anual és de 200.000 m². per a diversos PCB d’1 capa, 2 capes o multicapa. JLC és un fabricant professional de PCB que presenta equips de gran escala, bé, una gestió estricta i una qualitat superior.

Electrònica parlant

Després de fer el diagrama del circuit, el vaig transformar en un disseny de PCB per produir-lo "vegeu la imatge 5, 6, 7, 8", per tal de produir el PCB, he escollit JLCPCB els millors proveïdors de PCB i els proveïdors de PCB més barats per demanar el meu circuit. amb ells una plataforma fiable, tot el que he de fer és fer uns clics senzills per penjar el fitxer gerber i establir alguns paràmetres com el color i la quantitat de gruix del PCB, i només he pagat 2 dòlars per obtenir el meu PCB només al cap de cinc dies. Com mostra "la imatge 1, 2, 3, 4" de l'esquema relacionat.

Fitxers de descàrrega relacionats

Podeu obtenir el fitxer Circuit (PDF) des d’aquí. Com podeu veure a les imatges anteriors, el PCB està molt ben fabricat i tinc el mateix disseny de PCB que hem fet per a la nostra placa principal i totes les etiquetes i logotips hi són per guiar-me durant els passos de soldadura. També podeu descarregar el fitxer Gerber d’aquest circuit des d’aquí en cas que vulgueu fer una comanda per al mateix disseny del circuit.

Pas 5: dissenyeu un suport per a la vostra màquina

Per tal de donar un aspecte millor a la nostra màquina, vaig decidir dissenyar aquestes tres parts "vegeu la imatge 1" mitjançant el programari Solidworks, aquestes parts ens ajudaran a muntar els lectors de DVD junts, tinc els fitxers DXF d'aquestes parts i amb amb l'ajut dels meus amics de FabLab, Tunísia. Tinc les peces dissenyades mitjançant una màquina de tall per làser CNC; hem utilitzat un material de fusta MDF de 5 mm per aconseguir que aquestes peces es produeixin. Un altre disseny que és el porta-bolígrafs de dibuix, el tinc a través d’un procés d’impressió 3D. I podeu descarregar tots els fitxers relacionats des dels enllaços següents.

Pas 6: Ingredients

Ara anem a revisar els components necessaris que necessitem per a aquest projecte. Estic fent servir un Arduino Nano com s’ha esmentat anteriorment, serà el cor de la nostra màquina. El projecte també inclou dos motors pas a pas amb IC controladors i un servomotor. A continuació trobareu alguns enllaços recomanats a Amazon per als articles adequats

Per crear aquest tipus de projectes necessitarem:

• El PCB que hem demanat a JLCPCB
• Un nano Arduino:
• 2 x controlador de pont L293D H:
• 2 x preses IC DIP de 16 pins:
• 1 x sòcol IC DIP:
• Connectors de capçalera SIL i Screw:
• 1 x servomotor SG90:
• 2 x lectors de DVD:
• Les parts impreses en 3D
• Les peces tallades amb làser
• Alguns cargols per al muntatge
• El bolígraf que tenim com a regal de JLCPCB o de qualsevol altre bolígraf

Pas 7: Muntatge electrònic i prova

Passem ara al conjunt de soldadura de tots els components electrònics. Com és habitual, trobareu a la capa superior de seda una etiqueta de cada component que indica la seva col·locació al tauler i d’aquesta manera estareu 100% segur que no cometreu cap error de soldadura.

Feu algunes proves

Després de soldar els components electrònics "vegeu la imatge 1", vaig cargolar el lector de DVD a la placa de l'eix X i vaig fer el mateix per a la placa principal del que vaig col·locar els cables del motor en la capçal del cargol per fer una prova senzilla mitjançant una prova del motor pas a pas codi "veure imatge 2". Com veieu, el pas a pas es mou bé i anem pel bon camí.

/ ************************************************** *************************************************** *************************************************** ******************* * - Autor: BELKHIR Mohamed * * - Professió: (Enginyer elèctric) Propietari de MEGA DAS * * - Propòsit principal: Aplicació industrial * * - Copyright (c) titular: Tots els drets reservats * * - Llicència: Llicència BSD de 2 clàusules * * - Data: 2017-04-20 * * ********************* *************************************************** *************************************************** ********************************************** / / ** ********************************* NOTA **************** ********************** / // Es permet la redistribució i l'ús en formes binaris i d'origen, amb o sense // modificació, sempre que es compleixin les condicions següents:

// * Les redistribucions del codi font han de conservar l'avís de copyright anterior, això

// llista de condicions i el següent avís legal.

// * Les redistribucions en forma binària han de reproduir l’avís de copyright anterior, // aquesta llista de condicions i la següent exempció de responsabilitat a la documentació // i / o altres materials subministrats amb la distribució.

// AQUEST PROGRAMARI EL PROPORCIONEN ELS TITULARS I ELS CONTRIBUORSDORS DELS COPYRIGHT "TAL COM ÉS"

// I QUALSEVOL GARANTIA EXPRESA O IMPLÍCITA, INCLOSA, PER NOT NO LIMITADA A, LES // GARANTIES IMPLÍCITES DE COMERÇABILITAT I IDONEITAT PER A UN PROPOSESIT PARTICULAR S’EXCLUYEN

/*

─▄▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▄

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

*/

#include // Inclou el motor pas a pas librarie const int stepPerRotation = 20; // Nombre de passos per torn. Valor estàndard per a CD / DVD // Indiqueu els passos del motor pas a pas de l'eix X Stepper myStepperX (stepPerRotation, 8, 9, 10, 11); void setup () {myStepperX.setSpeed (100); // Velocitat del motor pas a pas myStepperX.step (100); retard (1000); myStepperX.step (-100); retard (1000); } bucle buit () {}

Pas 8: Muntatge de les peces mecàniques

Continuem el muntatge de la nostra estructura cargolant el segon motor pas a pas a la plataforma de l'eix Y "vegeu la imatge 1". Un cop preparat l'eix Y, tindreu tots dos eixos preparats per crear el pla de doble eix que en parlem al primer pas "vegeu la imatge 2". tot el que heu de fer és col·locar els dos eixos en un 90 ° "vegeu la imatge 3".

Fabricació del porta-bolígrafs

Preparem el porta-bolígrafs posant una destral petita en un moll per subjectar el porta-bolígraf imprès en 3D i després cargolem el servomotor a la seva posició "vegeu la imatge 4", el porta-bolígraf està llest perquè el fixem al carro de la Eix Y utilitzant una mica de cola calenta o qualsevol altre mitjà per fer-lo lliscar sobre l'eix Y seguint els passos del motor pas a pas "vegeu la imatge 5", i després fixem la nostra plataforma activa al carro de l'eix X "vegeu la imatge 6", i acabem amb el cargolat dels cables dels motors als connectors de la placa. Després d'alguns arranjaments, tenim el nostre disseny mecànic a punt per a l'acció "vegeu la imatge 7".

Pas 9: Part del programari

Passant a la part del programari, combinarem tres programes per donar vida a la màquina. He fet una breu descripció a la primera imatge, farem el nostre disseny mitjançant el programari Inkscape que produeix un fitxer gcode necessari per a la nostra màquina i per a segur que, per entendre les instruccions del gcode, l’equip hauria de tenir el seu propi codi que penjarem amb el programari Arduino IDE, l’última part és com enllaçar el codi de la màquina amb el fitxer gcode, això es realitza mitjançant el processament del programari.

El primer pas és carregar la targeta arduino scketch que podeu descarregar des de l'enllaç següent i no oblideu actualitzar el pin del motor pas a pas segons el vostre shcematic.

Nota: si utilitzeu el mateix esquema que el nostre, el codi funcionarà bé i no cal canviar res.

Preparació del codi Inkscape de Gcode

A continuació, passem a Inkscape i ajustem alguns paràmetres "vegeu la imatge 1" com els marcs i les unitats de paper "vegeu la imatge 2", preparem el nostre disseny i el desem al format unicon MakerBat "vegeu la imatge 5, 6", si aquest format és no disponible a la vostra versió d’Inkscape, podeu fer un complement per tenir-lo, un cop feu clic a (desa) apareixerà una nova finestra per als ajustos dels paràmetres del fitxer Gcode, tot el que heu de fer és seguir el mateix ajust que el nostre i tot anirà bé, seguiu la "imatge 7, 8, 9" i, a continuació, configureu aquests paràmetres d'aquesta manera i teniu el fitxer gCode.

Nota: no podeu desar el fitxer Gcode en el format requerit si utilitzeu una versió d’Inkscape superior a la versió 0.48.5

Enllaç de la màquina al fitxer Gcode "Processament 3"

Passant al programari de processament, s'assembla a l'Arduino IDE "vegeu la imatge 10", de manera que hauríeu d'obrir el fitxer "Programa CNC" que podeu descarregar des de l'enllaç que apareix a continuació i simplement executar-lo "veure la imatge 11", una segona finestra apareixerà, heu de prémer la darrera p al teclat per seleccionar el port COM de la màquina "veure la imatge 12" i prémer la darrera g per seleccionar el fitxer gcode desitjat, un cop el seleccioneu, la màquina començarà a dibuixar directament.

Pas 10: prova i resultats

I aquí estem, és hora de fer una prova, un cop carregat el fitxer Gcode, la màquina comença a dibuixar i em va agradar molt el parpelleig del LED que mostra les seqüències enviades a cada motor pas a pas.

Els dissenys estan molt ben fets i podeu veure nois que el projecte és increïble i fàcil de fer també, No us oblideu de veure el nostre projecte anterior, que és "com crear la vostra pròpia plataforma de formació arduino". I subscriviu-vos al nostre canal de YouTube per obtenir vídeos més increïbles.

Una última cosa: assegureu-vos que feu electrònica cada dia

Va ser BEE MB de MEGA DAS fins a la propera vegada