Arduino CNC -plotter (RITNINGSMASKIN): 10 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Hej killar! Jag hoppas att du redan gillade min tidigare instruerbara "Hur man gör din egen Arduino -träningsplattform" och att du är redo för en ny, som vanligt gjorde jag den här självstudien för att vägleda dig steg för steg medan du gör den här typen av fantastiska lågpris elektroniska projekt som är "CNC -plottermaskinen", även känd som "CNC -ritning" eller bara "Arduino CNC -maskin". ^_^

Jag hittade massor av handledning på webben som förklarar hur man gör en CNC -plotter, men med bristen på information var det lite svårt att göra en sådan maskin, det är anledningen till att jag har bestämt mig för att börja denna instruerbara där jag ska visa dig i detaljer hur du enkelt gör din egen ritmaskin.

Detta projekt är så praktiskt att göra speciellt efter att ha fått det anpassade kretskortet som vi har beställt från JLCPCB

för att förbättra utseendet på vår maskin och det finns också tillräckligt med dokument och koder i den här guiden så att du enkelt kan skapa din maskin. Vi har gjort det här projektet på bara 5 dagar, bara tre dagar för att få alla nödvändiga delar och avsluta hårdvarutillverkningen och montera, sedan 2 dagar för att förbereda koden och starta några justeringar. Låt oss se först innan vi börjar

Vad du kommer att lära av detta instruerbara:

1. Gör rätt maskinvaruval för ditt projekt beroende på dess funktioner
2. Förbered kretsschemat för att ansluta alla valda komponenter
3. Montera alla projektdelar (mekanisk och elektronisk montering)
4. Skalning av maskinbalansen
5. Börja manipulera systemet

Steg 1: Vad är en plottermaskin

Eftersom jag har gjort detta instruerbart för nybörjare, borde jag först förklara i detalj vad ritmaskinen är och hur den fungerar!

Som det definieras i wikipedia står CNC för Computer numerical control, en maskin som är en datorstyrd struktur som tar emot instruktioner via en serieport som skickas från en dator och flyttar dess ställdon beroende på de mottagna instruktionerna. De flesta av dessa maskiner är stegmotorbaserade maskiner som inkluderar stegmotorer i temaxeln.

Ett annat ord till nämnda "axel", ja, varje CNC -maskin har ett definierat antal axlar som kommer att styras av datorprogrammet.

I vårt fall är den CNC -plotter som vi tillverkade en dubbelaxelmaskin "detaljerna i bild 1" som har en liten stegmotor i sin axel "stepper i bild 2" dessa stegmaskiner kommer att flytta en aktiv bricka och få den att röra sig i en dubbelaxel planera att skapa ritdesignen med en ritpenna. Pennan kommer att hållas och släppas med en tredje motor i vår struktur som kommer att vara en servomotor.

Steg 2: Stegmotor är huvudmanöverdonet

En stegmotor eller stegmotor eller stegmotor är en borstlös likströmsmotor som delar upp en full rotation i ett antal lika steg. Motorns position kan sedan beordras att röra sig och hålla vid ett av dessa steg utan någon positionssensor för återkoppling (en öppen slinga-styrenhet), så länge motorn är noggrant dimensionerad för applikationen med avseende på vridmoment och hastighet., varifrån kan du få stegmotorerna för vårt projekt, lätt, ta bara en gammal DVD -läsare som den på bild 1 ovan, jag har två för 2 dollar, än allt du behöver göra är att ta isär den för att extrahera stegmotorn och dess stöd, som den visar bild 3, kommer vi att behöva två av dem.

När du väl fått dina motorer från DVD -läsaren bör du göra dem klara att använda genom att identifiera motorns spolar. Varje stegmotor har två spolar och med hjälp av en multimeter kan du identifiera spoländarna genom att mäta motståndet mellan motorstiftets kontaktdon "som visar bild 5" och för varje spole bör den mäta cirka 10Ohm. Efter att ha identifierat motorspolarna löd du bara några ledningar för att styra motorn genom dem "se bild 6"

Steg 3: Kretsdiagrammet

Hjärtat i vår maskin är ett arduino Nano Dev -kort som kommer att styra varje ställdons rörelse beroende på instruktionen från datorn, för att styra dessa stegmotorer behöver vi en stegmotordrivrutin för att styra hastigheten och riktningen för varje ställdon.

I vårt fall kommer vi att använda en L293D H bromotordrivrutin "se bild 3" som tar emot motorkommandot som skickas från arduino via dess ingångar och styr stegmotorerna med dess utgångar.

för att ansluta alla nödvändiga delar tillsammans med vårt Arduino -kort har jag gjort kretsschemat som visar bild 1 där du ska följa samma anslutning för både stegmotorer och servomotor.

Bilden 2 förklarar i detalj genom en schematisk kretsdiagram och hur det ska vara länkarna mellan Arduino och de andra komponenterna, säkert kan du justera dessa länkar beroende på dina behov.

Steg 4: PCB -tillverkningen (producerad av JLCPCB)

Om JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.), är det största PCB-prototypföretaget i Kina och en högteknologisk tillverkare som specialiserat sig på snabb PCB-prototyp och produktion av små partier. Med över 10 års erfarenhet av PCB -tillverkning har JLCPCB mer än 200 000 kunder hemma och utomlands, med över 8 000 online -beställningar av PCB -prototyper och liten mängd PCB -produktion per dag. Den årliga produktionskapaciteten är 200 000 kvm. för olika 1-lager, 2-lager eller fler-lager PCB. JLC är en professionell PCB -tillverkare med storskalig brunnutrustning, strikt hantering och överlägsen kvalitet.

Pratar elektronik

Efter att ha gjort kretsschemat förvandlade jag det till en PCB -design för att producera det "se bild 5, 6, 7, 8", för att producera kretskortet har jag valt JLCPCB till de bästa PCB -leverantörerna och de billigaste PCB -leverantörerna för att beställa min krets. med den pålitliga plattformen, allt jag behöver göra är några enkla klick för att ladda upp gerber -filen och ställa in några parametrar som PCB -tjocklekens färg och kvantitet, sedan har jag betalat bara 2 dollar för att få mitt PCB efter bara fem dagar. Eftersom det visar "bilden 1, 2, 3, 4" i den relaterade schemtiken.

Relaterade nedladdningsfiler

Du kan få Circuit (PDF) -fil härifrån. Som du kan se på bilderna ovan är kretskortet mycket väl tillverkat och jag har samma PCB -design som vi har gjort för vårt huvudkort och alla etiketter och logotyper finns där för att vägleda mig under lödningsstegen. Du kan också ladda ner Gerber -filen för denna krets härifrån om du vill göra en beställning för samma kretsdesign.

Steg 5: Utforma ett stöd för din maskin

För att få ett bättre utseende för vår maskin bestämde jag mig för att designa dessa tre delar "se bild 1" med Solidworks -programvara, dessa delar hjälper oss att montera DVD -läsarna tillsammans, jag har DXF -filerna för dessa delar och med hjälp av mina vänner i FabLab Tunisien Jag har de designade delarna som produceras med en CNC -laserskärmaskin, vi använde ett 5 mm MDF -trämaterial för att få dessa delar producerade. Ännu en design som är ritpennhållaren, jag har fått det genom en 3D -utskriftsprocess. Och du kan ladda ner alla relaterade filer från länkarna nedan.

Steg 6: Ingredienser

Låt oss nu granska de nödvändiga komponenterna som vi behöver för detta projekt, jag använder en Arduino Nano som nämnts ovan, det kommer att vara hjärtat i vår maskin. Projektet inkluderar också två stegmotorer med IC -drivrutiner och en servomotor. Du hittar några rekommenderade Amazon -länkar för lämpliga objekt

För att skapa den här typen av projekt behöver vi:

• Kretskortet som vi har beställt från JLCPCB
• En Arduino nano:
• 2 x L293D H broförare:
• 2 x IC -uttag DIP 16 -stift:
• 1 x IC -uttag DIP:
• SIL- och skruvhuvudkontakter:
• 1 x servomotor SG90:
• 2 x DVD -läsare:
• 3D -tryckta delar
• De laserskurna delarna
• Någon skruv för montering
• Pennan som vi har i present från JLCPCB eller någon annan ritpenna

Steg 7: Elektronisk montering och test

Vi går nu till lödningsenheten för alla elektroniska komponenter. Som vanligt hittar du på det övre sidenlagret en etikett på varje komponent som anger dess placering på brädet och på så sätt kommer du att vara 100% säker på att du inte kommer att göra några lödfel.

Gör några tester

Efter att ha lödt de elektroniska komponenterna "se bild 1", skruvar jag in DVD -läsaren på X -axelplattan och jag gjorde samma sak för huvudkortet än jag placerade motorkablarna i dem skruvhuvud för att göra ett enkelt test med hjälp av ett stegmotortest kod "se bild 2". Som du ser steget rör sig bra och vi är på rätt väg.

/************************************************* ************************************************** ************************************************** ******************** - Författare: BELKHIR Mohamed** - Yrke: (Elingenjör) MEGA DAS -ägare** - Huvudsyfte: Industriell tillämpning** - Copyright (c) innehavare: Alla rättigheter förbehållna** - Licens: BSD 2 -klausul Licens** - Datum: 2017-04-20************************ ************************************************** ************************************************** ********************************************* / / ** ********************************* NOTERA **************** ***********************/ // Omfördelning och användning i källform och binära former, med eller utan // modifiering, är tillåten förutsatt att följande villkor är uppfyllda:

// * Omfördelningar av källkoden måste behålla ovanstående upphovsrättsmeddelande, detta

// villkorslista och följande ansvarsfriskrivning.

// * Omfördelningar i binär form måste återge ovanstående upphovsrättsmeddelande, // denna villkorslista och följande ansvarsfriskrivning i dokumentationen // och/eller annat material som medföljer distributionen.

// DENNA PROGRAMVARA FÖRESKRIVS AV COPYRIGHT -INNEHAVARNA OCH BIDRAGTAGARE "SOM DEN ÄR"

// OCH ALLA UTTRYCKLIGA ELLER UNDERFÖRSTÄLLDA GARANTIER, INKLUSIVE, MEN INTE BEGRÄNSADE TILL, // UNDERFÖRSTÅLDA GARANTIER FÖR SÄLJABILITET OCH FITNESS FÖR ETT SÄRSKILT SYFTE FRISKRIVS

/*

─▄▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▄

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

*/

#include // Inkludera stegmotorbiblioteket const int stepPerRotation = 20; // Antal steg efter tur. Standardvärde för CD/DVD // Ange stegmotor för X -axlar Pinnar Stepper myStepperX (stepPerRotation, 8, 9, 10, 11); void setup () {myStepperX.setSpeed (100); // Stegmotorvarvtal myStepperX.step (100); fördröjning (1000); myStepperX.step (-100); fördröjning (1000); } void loop () {}

Steg 8: Montering av de mekaniska delarna

Vi fortsätter monteringen av vår struktur genom att skruva den andra stegmotorn till Y -axelplattan "se bild 1". När du har förberett Y -axeln kommer du att ha båda axlarna redo att skapa den dubbla axelplanen som vi talade om den i det första steget "se bild 2". allt du behöver göra är att placera de två axlarna i en 90 ° "se bild 3".

Tillverkning av pennhållaren

Vi förbereder pennhållaren genom att placera en liten yxa i en fjäder för att hålla den 3D -tryckta pennhållaren och sedan skruvar vi servomotorn till dess placering "se bild 4", pennhållaren är klar så att vi håller fast den på vagnen på Y -axeln med något varmt lim eller något annat sätt för att den ska kunna glida på Y -axeln efter stegmotorstegen "se bild 5", sedan håller vi vår aktiva platta till vagnen på X -axeln "se bild 6", och vi avslutar med att skruva fast motorns ledningar till kontakterna på kortet. Efter lite arrangemang har vi vår mekaniska design redo för åtgärden 'se bild 7'.

Steg 9: Programvarudel

När vi går till mjukvarudelen kommer vi att kombinera tre mjukvaror för att göra maskinen levande. Jag har gjort en kort beskrivning i den första bilden, vi kommer att göra vår design med Inkscape -programvara som producerar en gcode -fil som behövs för vår maskin och för för att förstå gcode -instruktionerna bör maskinen ha sin egen kod som vi kommer att laddas upp med Arduino IDE -programvara, den sista delen är hur man länkar maskinens kod till gcode -filen, detta utförs genom bearbetningsprogramvara.

Det första steget är att ladda upp arduino board scketch som du kan ladda ner från länken nedan och glöm inte att uppdatera stegmotornas stift enligt din schematiska.

Obs! Om du använder samma schema som vårt så fungerar koden bra och du behöver inte ändra något i den.

Förbereda Gcode 'Inkscape'

Sedan flyttar vi till Inkscape och vi justerar några parametrar "se bild 1" som pappersramar och enheter "se bild 2", vi förbereder vår design och sparar den på MakerBat unicon -format "se bild 5, 6", om detta format är inte tillgänglig på din Inkscape-version, kan du placera ett tillägg för att få det, när du klickar på (spara) kommer ett nytt fönster att visas för justeringar av Gcode-filparametrar, allt du behöver göra är att följa samma justering som vårt och allt kommer att gå bra, följ bara "bild 7, 8, 9", sedan ställer du in dessa parametrar på detta sätt och du har din gCode -fil.

Obs! Du kan inte spara Gcode -filen i det format som krävs om du använder en Inkscape -version som är högre än version 0.48.5

Länka maskinen till Gcode -filen 'Processing 3'

När vi flyttar till bearbetningsprogram är det lite som Arduino IDE 'se bild 10' så du bör öppna filen 'CNC -program' som du kan ladda ner från länken nedan och bara köra den 'se bild 11', ett andra fönster visas, måste du trycka på den senare p i tangentbordet för att välja COM -porten på maskinen 'se bild 12', och tryck på den senare g för att välja önskad gcode -fil, när du väl har valt den börjar maskinen rita direkt.

Steg 10: Test och resultat

Och här är det dags för lite test, när jag laddat upp Gcode -filen började maskinen rita och jag gillade verkligen LED -flimmer som visar sekvenserna som skickas till varje stegmotor.

Designerna är mycket bra gjort, och du kan se killar att projektet är fantastiskt och lätt att göra också, Glöm inte att titta på vårt tidigare projekt som är "hur man gör din egen arduino -träningsplattform". Och prenumerera på vår YouTube -kanal för fler fantastiska videor.

En sista sak, se till att du gör elektronik varje dag

Det var BEE MB från MEGA DAS vi ses nästa gång