Чпу плоттер на arduino своими руками

Графопостроители представляют собой устройства, которые в автоматическом режиме с заданной точностью производят вычерчивание чертежей, рисунков, схем на бумаге, ткани, коже и прочих материалах. Распространены модели техники с функцией резки. Изготовление плоттера своими руками в домашних условиях вполне возможно. Для этого понадобятся детали от старого принтера либо dvd-привода, определенное программное обеспечение и еще некоторые материалы.

Сделать небольшой плоттер из dvd привода самостоятельно относительно просто. Такое устройство на ардуино
обойдется намного дешевле своего фирменного аналога.

Рабочая область у создаваемого устройства будет 4 на 4 см.

Для работы потребуются следующие материалы
:

клей или двухсторонний скотч;
припой для пайки;
провода для монтажа перемычек;
dvd-привод (2 шт.), из которого берется шаговый двигатель;
Arduino uno;
серводвигатель;
микросхема L293D (драйвер, осуществляющий управление двигателями) – 2 шт.;
макетная плата беспаечная (основание из пластмассы с набором проводящих электрический ток разъемов).

Чтобы воплотить задуманный проект в жизнь, следует собрать такие инструменты
:

паяльник;
отвертку;
мини-дрель.

Опытные любители электронных самоделок могут использовать дополнительные детали, чтобы собрать более функциональный аппарат.

Этапы сборки

Сборку cnc плоттера проводят по такому алгоритму:

с помощью отвертки разбирают 2 dvd-привода (результат изображен на фото далее) и достают из них шаговые электродвигатели, при этом из оставшихся деталей выбирают два боковых основания для будущего графопостроителя;

Разобранные dvd-привода

отобранные основания соединяют с помощью винтов (предварительно подогнав их по размерам), получая при этом оси X и Y, как на фотографии ниже;

Оси X-Y в сборке

к оси Х прикрепляют ось Z, которая представляет собой сервопривод с держателем
для карандаша либо ручки, что показано на фото;

прикрепляют к оси Y квадрат размером 5 на 5 см из фанеры (или пластика, доски), который будет служить основанием для укладываемой бумаги;

Основание для размещения бумаги

собирают, уделяя особое внимание подсоединению шаговых электродвигателей, электрическую цепь на беспаечной плате по схеме, представленной ниже;

Схема электрических соединений

вводят код для тестирования работоспособности осей Х-Y;
проверяют функционирование самоделки: если шаговые электродвигатели заработали, то детали соединены по схеме верно;
загружают в сделанный чпу плоттер рабочий код (для Arduino);
скачивают и запускают программу exe для работы с G-кодом;
устанавливают на компьютер программу Inkscape (векторный графический редактор);
инсталлируют дополнение к ней, позволяющее преобразовывать в изображения G-код;
настраивают работу Inkscapе.

После этого самодельный мини плоттер готов к работе.

Некоторые нюансы работы

Оси координат должны быть обязательно расположены перпендикулярно друг к другу.
При этом карандаш (либо ручка), зафиксированный в держателе, должен без проблем перемещаться вверх-вниз сервоприводом. Если шаговые привода не работают, то требуется проверить правильность их соединения с микросхемами L293D и найти рабочий вариант.

Код для тестирования осей Х-Y, работы графопостроителя, программу Inkscape с дополнением можно скачать в интернете.

G-код представляет собой файл, содержащий координаты X-Y-Z. Inkscape выступает в роли посредника, позволяющего создавать совместимые с плоттером файлы с данным кодом, который затем преобразуется в движение электродвигателей.
Чтобы распечатать нужное изображение или текст, понадобится с помощью программы Inkscape предварительно перевести их в G-код, который после будет послан на печать.

Следующее видео демонстрирует работу самодельного плоттера из двд-привода:

Плоттер из принтера

Графопостроители классифицируются по различным критериям. Аппараты, в которых носитель закрепляется неподвижно механическим, электростатическим или вакуумным способом, называются планшетными
. Такие устройства могут как просто создавать изображение, так и вырезать его, при наличии соответствующей функции. При этом доступна горизонтальная и вертикальная резка. Параметры носителя ограничиваются только размерами планшета.

Режущий плоттер
по-другому называется катер. Он имеет встроенный резец или нож. Наиболее часто изображения вырезаются аппаратом из таких материалов:

обычной и фотобумаги;
винила;
картона;
различных видов пленки.

Сделать планшетный печатающий или режущий плоттер можно из принтера: в первом случае в держателе будет установлен карандаш (ручка), а во втором – нож либо лазер.

Самодельный планшетный графопостроитель

Чтобы собрать устройство своими руками, понадобятся следующие комплектующие детали и материалы:

шаговые двигатели (2), направляющие и каретки из принтеров;
Arduino (совместимый с USB) или микроконтроллер (например, ATMEG16, ULN2003A), служащий для преобразования поступающих с компьютера команд в сигналы, вызывающие движение приводов;
лазер мощностью 300 мВт;
блок питания;
шестерни, ремни;
болты, гайки, шайбы;
органическое стекло или доска (фанера) в качестве основы.

Лазер позволяет резать тонкие пленки и выжигать по дереву.

Простейший вариант планшетного графопостроителя собирают в такой последовательности:

делают основу из выбранного материала, соединяя элементы конструкции болтами или склеивая их;

сверлят отверстия и вставляют в них направляющие как на фотографии ниже;

Установка направляющих

собирают каретку для установки пера либо лазера;

Каретка с отверстиями под направляющие

собирают крепление;

Крепление под маркер

Фиксирующий механизм

устанавливают шаговые двигатели, шестерни, ремни, получая изображенную ниже конструкцию;

Собранный самодельный плоттер

соединяют электрическую схему;
устанавливают программное обеспечение на компьютер;
запускают устройство в работу после проверки.

Если использовать Arduino
, то подойдут рассмотренные выше программы. Применение разных микроконтроллеров потребует установки различного ПО.

Когда для разрезания пленки или бумаги (картона) устанавливается нож, глубину его проникновения следует правильно отрегулировать экспериментальным способом.

Приведенную конструкцию можно усовершенствовать, добавив автоматики
. Детали по параметрам понадобится подбирать опытным путем, исходя из имеющихся в распоряжении. Возможно, некоторые потребуется докупить.

Оба рассмотренных варианта графопостроителей можно сделать самостоятельно, лишь бы была старая ненужная техника и желание. Такие дешевые аппараты способны рисовать чертежи, вырезать различные изображения и фигуры. До промышленных аналогов им далеко, но при необходимости частого создания чертежей, работу они значительно облегчат. При этом программное обеспечение доступно в сети бесплатно.

Перьевые и карандашно-перьевые плоттеры некогда были чрезвычайно популярными. С течением времени их производство начало сокращаться. Но использовать такие системы можно в различных сферах, включая кройку и шитье, инженерную сферу, рисование и т.п. Найти на рынке перьевой плоттер можно, но ведь интереснее сделать его самому, правда?

И пользователь по имени Мигель Санчес (Miguel Sanchez) решил сделать плоттер самостоятельно. В качестве управляющей платформы он выбрал Arduino Uno. В системе также использованы шаговые двигатели NEMA 17 и вспомогательный сервопривод для поднятия и опускания ручки.

Кроме того, используются металлические трубки, ремни и несколько деталей, распечатанных на 3D принтере. Вся эта система довольно простая, и при наличии 3D принтера сделать ее не особо сложно. Интересно, что изначально Мигель решил использовать лазерную резку для создания нужных деталей, но после принял решение работать все же с 3D принтером.

Собственный плоттер Санчес решил создать, вдохновившись моделью AxiDraw, который разработан Evil Mad Scientist .

Вот первая модель основы плоттера, созданная из деталей, вырезанных лазером:

После разработчик решил доработать систему, а также использовать 3D принтер для создания деталей для своего плоттера.

Все модели нужных для распечатки деталей выложены пользователем в общий доступ .

Для того, чтобы отсылать файлы на «печать», умелец использовал программу

Часто моделистам и другим любителям ручной работы приходится сталкиваться с задачей оформления своих изделий. Для таких целей идеально подходит самоклеящаяся пленка различных цветов. Такое оформление значительно улучшает внешний вид самодельных моделей. Чтобы элементы оформления выглядели аккуратно, лучше всего вырезать их не вручную ножницами, а на специальном оборудовании с программным обеспечением — плоттере. С помощью данного устройства воспроизводят, например, на бумаге различные чертежи или рисунки. Приобретать такой аппарат в магазине дорого и не всегда целесообразно, поскольку можно легко изготовить плоттер своими руками.

Планшетный плоттер из старого принтера

Плоттер, в котором бумажный или другой носитель закрепляется неподвижно, называется планшетным
. Это сравнительно простая конструкция, возможности которой ограничиваются работой в вертикальном и горизонтальном направлениях.

Нарисовать чертеж, рисунок или вырезать определенный узор для скрапбукинга – все это можно сделать с помощью планшетного плоттера.
Он может быть как печатным, так и режущим
– все зависит от закрепленного в аппарате рабочего инструмента. Для печатных устройств это может быть карандаш, перьевая ручка, маркер, а для режущих модификаций – нож или лазер.

Подобные устройства работают с различными рабочими поверхностями: картон, бумага, разные виды пленок
.

Важно! Формат используемых материалов зависит исключительно от размеров изготовленного планшета, которые, в свою очередь, определяются длиной примененных при сборке валов.

Необходимые материалы и инструменты

Наличие в доме старого принтера обеспечивает почти всеми запчастями, необходимыми для изготовления плоттера своими руками. В первую очередь необходимо разобрать струйное или лазерное устройство и отобрать запчасти, необходимые для нового изделия:

шаговые двигатели (2 шт.);
направляющие валы;
каретки;
блок питания;
шестеренки;
ремень;
болты, шайбы, гайки, клей для сборки.

Помимо деталей, полученных из принтера, необходимо заготовить материал для корпуса изделия (органическое стекло или фанеру) и управляющую плату. В качестве последней подойдет Ардуино
(Arduino) с возможностью подключения через USB. Также можно использовать другой микроконтроллер, например, ULN2003A или ATMEG16.

Ардуино имеет встроенный процессор и память
, с помощью которых можно задавать алгоритм работы любых электрических приборов. Для любителей конструировать разнообразные электронные девайсы данная управляющая платформа является хорошей находкой.

На Ардуино находится порядка 20 контактов
, к которым можно подсоединять различного рода датчики, роутеры, лампы и другую электротехнику. Также преимуществом Ардуино является возможность расширения за счет добавления дополнительных плат с новым функционалом.

Совет! Для переделки принтера в плоттер необходимо предварительно приготовить отвертку, нож, дрель и паяльник, чтобы не отвлекаться в процессе сборки. Нужна также небольшая пила с полотном по оргстеклу либо фанере.

Алгоритм сборки устройства

Сборку плоттера выполняют в такой последовательности.

Завершающим этапом запуска плоттера в работу является подключение электроники и установка программного обеспечения
. Драйвера, на которых может работать Ардуино, имеются в свободном доступе в интернете.

Важно! Если домашний плоттер задумывался как режущий, необходимо опытным путем отрегулировать глубину погружения инструмента в материал заготовки.

Самодельный плоттер на основе dvd-приводов

Изготовить самодельный плоттер можно с использованием шаговых двигателей и направляющих из dvd-приводов
. Если дома не осталось старых дисководов, то их можно очень дешево приобрести на любом радиорынке, потому что устройства для считывания компакт-дисков – это уже устаревший атрибут компьютерной техники. Рабочая площадь такого устройства будет сравнительно небольшой – 4*4 см.

Подготовка к сборке

Для работы понадобится приготовить следующие детали и материалы:

2 dvd-привода;
серводвигатель;
2 микросхемы L293D для управления шаговыми двигателями;
макетную беспаечную плату;
монтажные провода;
плату Ардуино;
болты, гайки, припой и другие крепежные материалы.

Чтобы сделать плоттер из dvd-привода, необходим такой же набор инструментов, что и для сборки изделия из принтера.

Последовательность изготовления плоттера

Сборочный процесс начинают с того, что старые приводы разбирают и отбирают необходимые составные элементы для изготавливаемого агрегата. Для создаваемого устройства понадобится шаговый двигатель и приводные панели, которые будут служить боковыми основаниями плоттера.

Совет! Сборку цепи следует осуществлять в соответствии со схемой, представленной выше. Особенно тщательно нужно подсоединять шаговые двигатели.

После сборки цепи необходимо провести тестирование собранного электроприбора
– при загрузке тестового кода обязательно должны заработать двигатели. В противном случае следует сверить подсоединения с чертежом схемы, устранить ошибки и провести повторный тест.

Для окончательной подготовки к работе изделия с ЧПУ (CNC) загружают рабочий код для Ардуино и запускают программу для работы с ним.
Затем производят установку и настройку совместимого с имеющимся программным обеспечением графического редактора.

Важно! Оптимальным вариантом графического редактора является широко распространенная, бесплатная и профессиональная программа Inkscape. Она успешно работает на Windows, Mac OS X и Linux.

Все необходимые программы доступны для скачивания в интернете
. Если установка прошла корректно, сделанный своими руками cnc плоттер готов выполнять свои функции.

Заключение

Предложенные варианты изготовления домашних плоттеров при желании легко усовершенствовать за счет большей автоматизации. Благодаря этому при необходимости есть возможность достижения большей производительности. Можно также оснастить самодельный плоттер Bluetooth-модулем и обеспечить беспроводное соединение устройства с компьютером. Чтобы улучшить дизайн самодельного изделия, нужно использовать для корпуса вместо подручных средств, специально изготовленные на станке заготовки. Такие усовершенствования не будут оказывать большого влияния на себестоимость изготовления.

Самые надежные плоттеры

Режущий плоттер Brother ScanNCut CM900
на Яндекс Маркете

Режущий плоттер Silhouette Cameo 3
на Яндекс Маркете

Режущий плоттер Brother ScanNCut CM300
на Яндекс Маркете

Режущий плоттер Silhouette Portrait
на Яндекс Маркете

Режущий плоттер GCC Puma IV 132LX (112900020G)
на Яндекс Маркете

В данной статье расскажем как сделать плоттер своими руками. В результате Вы получите толковый и недорогой мини чпу плоттер на arduino, сделанный своими руками с пишущим рычагом. БОльшая часть запчастей распечатана на 3D принтере, но даже если вы им не располагаете, вы все равно можете сделать плоттер своими руками — достаточно только найти подходящие детали. В качестве двигателя можно использовать двигатели Nema или рабочие шаговые двигатели от принтеров.

Главным преимуществом представленного плоттера является его рама, придающая очень компактный вид. Электроника незамысловата: управление данным плоттером осуществляется за счет микроконтроллера Arduino Nano. Также понадобится IC-драйвер (обычно используются в конструкции LED-ламп).

Подобный плоттер, разумеется, не заменит оригинальное устройство по качеству обработки, но режущий плоттер, сделанный своими руками, вполне подойдет для выполнения некоторых задач в домашней мастерской.

Также вы можете экспериментировать с различными типами машин для рисования, включая барабанный плоттер, плоттер для V-образной резки и роликовый робот для рисования. Правильнее будет сказать рисования, ведь вместо фрезы в данном плоттере используется обыкновенный карандаш. С помощью подобного устройства можно рисовать открытки, плакаты, чертежи, схемы и т.д.

CNC ПЛОТТЕР СВОИМИ РУКАМИ

Помните, что ЧПУ плоттер, сделанный своими руками, не сможет заменить оригинальное устройство. С помощью данного устройства можно рисовать простые изображения, поэтому сборку подобного плоттера стоит воспринимать как эксперимент. Видео с пошаговым созданием arduino плоттера своими руками:

Даже если вы новичок, попробуйте самостоятельно сделать ЧПУ плоттер своими руками, поскольку это поможет быстрее освоиться в мире ЧПУ.

Переведено DARXTON.

Источник

Сегодня расскажу, как можно собрать своими руками ЧПУ плоттер, который будет рисовать ручкой по бумаге. Собирать буду из доступных материалов. Себестоимость станка не превышает 2.5 т. руб. Недорогой и при этом справляется со своей задачей отлично. Наверное, хватит расхваливать свой ЧПУ станок, пора бы и рассказать вам как его сделать. Также рекомендую посмотреть мои предыдущие самодельные ЧПУ станки:

Лазерный гравер на ESP32. Прошивка GRBL_ESP32.
Самодельный Лазерный гравёр с ЧПУ, в домашних условиях.
Самодельный ЧПУ фрезерный станок на Arduino с дисплеем.
Самодельный CNC станок из мебельных направляющих на базе Arduino UNO.
Лазерный гравировальный станок с ЧПУ (шаговые двигателя от матричного принтера)
Мой первый ЧПУ станок из матричных принтеров

Сборка Самодельного плоттера на Arduino.

Для проекта понадобиться следующая электроника:

ARDUINO UNO.
CNC shield v3, описание читайте в статье: «Плата для ЧПУ на Arduino UNO, CNC shield v3 и драйвера A4988 (DRV8825)».
2 шаговых двигателя NEMA 17 17HS4401. С проводами, которые идут в комплекте.
2 драйвера A4988. Про них можно почитать в статье: «Драйвер шагового двигателя A4988».
Блок питание на 12 вольт.
Servo 9g.

Сборка механики станка.

Недавно делал узел из карандашей (каретку для ЧПУ), и на основе данной каретки решил собрать ЧПУ плоттер. Но нужно, как минимум, 2 оси, поэтому собрал второй узел, но немного уже. Вот так выглядят узлы осей X и Y для самодельного станка.

Как собирал каретку, можете почитать в предыдущей статье. Про нее могу сказать одно: сделана она из карандашей, строительной шпильки и фанеры.

У широкой каретки поменял основание, на более широкое. Это поможет устранить лишнюю вибрацию станка, и будет поверхность, на котором можно закрепить листок бумаги.

На подвижную часть первой каретки, под углом 90 градусов, устанавливаю вторую каретку. И закрепляю ее с помощью саморезов.

Обычную ручку использовать в данном проекте не получится, так как нужен подвижный механизм, а также крепеж для нее. Для этого купил в канцелярском магазине: гелевую ручку, авторучку и циркуль «козья ножка».

Из гелевой ручки достал пасту и на край установил пружинку из авторучки. Также срезал бортик внизу пасты. Чтобы она проваливалась в корпус ручки.

Установил пасту в ручку и проверил нажатием пальца. Паста проваливается и потом обратна возвращается под действием пружинки.

Намотал и приклеил нитку на пасту. Тут я допустил ошибку, использовал хлопчатобумажную нить. Она у меня притёрлась буквально через 2 часа работы. Заменил капроновой нитью и нанес на нее смазку.

В корпусе ручки сделал отверстия, и продернул нить. Установил пасту на место.

На ось X установил сервопривод, прикрепив его саморезами.

Используя держатель от циркуля «козья ножка», прикрепил ручку на ось X.

Привязал нить от ручки к качалке сервопривода. Закрепил винтом качалку.

Все механику собрали, сейчас можно устанавливать остальные компоненты и проверять работоспособность станка.

Установка электроники плоттера.

Большая часть электроники у нас установлена. А именно, шаговые двигателя стоят на месте, сервопривод установлен. Осталось установить управляющую электронику.

На подготовленную фанерку, установил плату Arduino UNO.

Сверху двигателя оси Y установил фанерку с Arduino.

На Arduino UNO установил CNC shield v3 и 2 драйвера A4988.

Осталось все подключить, а для этого нужна схема подключения.

Схема подключения электроники ЧПУ плоттера на Arduino UNO и CNC shield v3.

Схема подключения очень простая и не требует дополнительных проводов.

Шаговые двигателя подключаю проводами, которые идут в комплекте.

Для подключения сервопривода нужно достать информационный провод из колодки, он обычно оранжевого цвета, и подключить к пину Z+, а провода питания сервопривода подключить к выводам 5v и GND, на CNC shield.

Подключение самое простое, из всех моих самодельных ЧПУ станков. Вот почему многие начинают сборку своих первых ЧПУ станков с плоттера.

Установка и настройка grbl.

Как загрузить прошивку grbl в Arduino UNO уже рассказывал не однократно, например в статье: «Установка и настройка программы LaserGRBL.», но тут будем использовать немного модифицированную прошивку, как раз под данный проект. Поэтому повторю все шаги, которые нужно сделать.

1. Установка Arduino IDE.

Сперва, нужно установить среду программирования Arduino IDE. Если она у вас установлена, то можете смело пропустить данный пункт.

Я уже рассказывал, как установить и настроить программу Arduino IDE, в статье: «Программа Arduino IDE, бесплатно для Windows, Mac OS, linux. Прошиваем Arduino». Поэтому, расскажу вкратце основные этапы установки и настройки, для операционной системы Windows.

Установка драйвера ch340.

Скачайте драйвер внизу статьи в разделе «файлы для скачивания»;
Распакуйте архив;
Запустите исполнительный файл «CH341SER.EXE»;
В открывшемся окне нажмите кнопку Install;
На этом установка завершена.

Теперь можно приступать непосредственно к загрузке библиотеки GRBL.

2. Установка библиотеки grbl.

Как и писал ранее, использовать будем не стандартную библиотеку GRBL. Найти необходимую библиотеку можно по запросу в поисковике «Grbl Pen Servo», либо скачать внизу страницы в разделе «файлы для скачивания».

Внимание!!! Нужно обязательно удалить библиотеку GRBL, если вы ставили раньше. Для этого заходим в папку «ДокументыArduinolibraries» и ищем папку «grbl», и удаляем ее.

Дальше нужно установить библиотеку grbl. Это можно сделать двумя способами:

Скопировать папку grbl, из архива, в папку с библиотеками Arduino, которая располагается по следующему пути: ДокументыArduinolibraries.
Установить через менеджер библиотек:

Заходим в Arduino IDE и выбираем в меню: Скетч –> Подключить библиотеку –> Добавить .ZIP библиотеку…

Выбираем скаченный архив grbl.zip и нажимаем кнопку «Открыть». После установки вы увидите надпись, что библиотека успешно добавлена.

3. Загрузка grbl в Arduino UNO.

После установки библиотеки grbl, заходим в меню Файлы –> Примеры, и в списке ищем пример «grbl». Открываем пример «grblUpload».В примере ничего менять не нужно, его нужно загрузить в Arduino UNO. Для этого, в пункте меню «Инструменты», выбираем плату «Arduino UNO» и порт, к которому подключена плата. В моем случае это «COM9».

Теперь мы можем загрузить прошивку GRBL в Arduino UNO. Для этого нажимаем на кнопку «Загрузить». После компиляции скетча, код будет загружен в микроконтроллер. И вы увидите надпись «Загрузка завершена».

Также вы увидите надпись оранжевого цвета «Недостаточно памяти, программа может работать нестабильно». Но не пугайтесь, все будет работать отлично.

Настройка электроники ЧПУ плоттера на Arduino.

Первым делом нам нужно определиться, какое деление шага поставить для нашего станка и затем рассчитать, сколько шагов будет делать шаговый двигатель, чтобы переместиться на 1 мм. по осям X и Y.

Деление шага.

Перед установкой драйверов необходимо установить перемычки деления шага. Что это такое, и для чего нужно деление шага, читайте в статье про драйвер A4988: «Драйвер шагового двигателя A4988». Я устанавливаю деление шага ½, потому что при увеличении деления шага падает мощность двигателя. У меня получается 400 шагов на мм, — этого вполне достаточно для плоттера.

Расчет деления шага.

Как же рассчитать деление шага, и сколько шагов нужно для совершения перемещения на 1 мм? Количество шагов, сделанных шаговым двигателем, для совершения перемещения станка на 1 мм, зависит от характеристик шагового двигателя, от передачи (винтовая или ременная), какое деление шага настроено (для разных драйверов деление шага настраивается по-разному, и количество отличается). В моем случае, получаются следующие параметры:

Шаговый двигатель 17HS4401 совершает 200 шагов на 1 оборот вала. (Из характеристик двигателя).
Шпилька, с метрической резьбой М6, перемещается на 1 мм. за оборот (табличное значение).
Деление шага установил ½.

Количество шагов на 1 мм рассчитываем по формуле:

H = Sh*M/D где:

Н – количество шагов для перемещения на 1 мм.

Sh – количество шагов шагового двигателя для совершения 1 оборота.

М – перемещение при вращении ходового винта на 1 оборот.

D – установленное деление шага.

Н = 200*1/0,5 = 400 шагов для перемещения на 1 мм.

Данные параметры нам пригодятся при настройке GRBL.

Установка драйверов A4988 и настройка ограничивающего тока.

После установки деления шага, устанавливаем драйвер A4988 в разъёмы с надписью X и Y.Дальше, нам нужно рассчитать ограничение тока драйвера A4988, для этого нужно знать параметры двигателя и номинал резисторов, установленных на драйвер A4988. Это два черных прямоугольника на плате драйвера, обычно подписаны R050 или R100.В моем случае, номинал резисторов R100, что означает 100 Ом. Ток двигателя 17HS4401 — 1,7А.

Расчет ограничивающего тока драйвера шагового двигателя A4988:

Vref = Imax * 8 * (RS)

Imax — ток двигателя;

RS — сопротивление резистора. В моем случае, RS = 0,100.

Для 17HS4401 Vref = 1,7 * 8 * 0,100 = 1,36 В.

В связи с тем, что рабочий ток двигателя равен 70% от тока удержания, то полученное значение нам нужно умножить на 0,7. В противном случае двигатели, в режиме удержания, будут сильно греться.

Для 17HS4401 Vref ист. = 1,36*0,7 = 0,952 В.

Настраиваем ток шагового двигателя.

Для этого возьмём мультиметр, и один контакт подключим к контакту GND, а второй на переменный резистор драйвера. Поворачивая потенциометр на драйвере, подбираем нужное напряжение. На мультиметре у меня показания в мВ, поэтому такое большое значение.

Аналогично настраиваем ограничивающий ток для второго драйвера.

Внимание! Не забудьте установить радиатор охлаждения на драйвер шагового двигателя, в противном случае драйвер будет перегреваться.

Настройка GRBL ЧПУ плоттера.

Как настроить GRBL ЧПУ станка я уже рассказывал неоднократно. Например, в статье: «Установка grbl 1.1 на Arduino uno. Основы работы в программе LaserGRBL», рассказываю, как используя монитор порта Arduino IDE, настроить прошивку станка. А в статье «Установка и настройка программы LaserGRBL.», рассказываю, как настроить прошивку лазерного станка, с помощью управляющей программы LaserGRBL.

Плоттер можно настроить через монитор порта среды Arduino IDE или через управляющую программу «Universal G-Cod Sender», по аналогии с программой LaserGRBL. Для этого скачиваем программу с GitHub или внизу статьи в разделе «файлы для скачивания».

После установки, в операционной системе Windows, у меня выдало кучу знаков вопроса вместо русского текста.

Поменял язык на английский, и программа заработала нормально. Поэтому, покажу все настройки в англоязычной версии программы.

Для начала нам нужно подключить наш станок по USB кабелю к компьютеру. И программе выбрать порт скорость и нажать на кнопку «Open».

Затем переходим в меню «Setting -> Firmware Setting»

Откроется список настроек станка, нам нужно поменять параметры:Сколько нужно сделать шагов, чтобы наш станок переместился на 1 мм по оси X, Y. Для обеих осей это значение получилось 400. Данные параметры нужно указать в настройках

$100=400
$101=400

Максимальную скорость перемещения в мм/мин по осям Х, Y. Так как у меня станок на винтах, и он достаточно медленный, данное значение было подобрано, и равняется 500.

$110=500
$111=500

Ускорение по осям. Также, опытным путем, было подобрано значение 16 мм/сек^2.

$120=16.000
$121=16.000

Наша прошивка настроена так, что сервопривод срабатывает на поднятие, когда подаем команду на перемещение по оси Z, также можно настроить некоторые параметры для данной оси.

$102=400
$111=500
$121=50.000

Эти параметры можно указать больше. Подробнее о них расскажу в следующей статье.

Программа для создания G-Code и управляющая программа.

С выбором программы для создания G-code у меня возникла проблема. Но об этом расскажу в следующий раз, а сейчас напишу список программ, которые я использовал. В следующей статье расскажу, почему выбор пал именно на эти программы.

Inkscape.

Программа для работы с векторной графикой. В программе есть плагин для создания G-code, но для нашей работы не подходит. Делает двойную обводку. Про данную программу я уже рассказывал в статье: «Inkscape где скачать русскую версию. Настройка Inkscape»

Carbide Create V5.

Carbide Create — бесплатная CAD/CAM программа, разработанная производителями небольших ЧПУ станков “Carbide 3D”. В данной программе можно создавать небольшие чертежи, а также генерировать G-Code из векторных рисунков формата .svg. Программа неплохая, но есть ряд минусов. О них в следующей статье.

Candle.

Candle – управляющая программа для ЧПУ станков. Она полностью на русском языке. Достаточно функциональная и при этом не сложная. Но нет простой настройки конфигурации GRBL.

Universal G-codeSender.

Отличная управляющая программа. В настройках можно выбрать русский язык. Но, к сожалению, на компьютере, с операционной системой Windows, постоянно возникают проблемы. Работал на ней в Linux, работает отлично. Использую данную программу для демонстрации простоты настройки конфигурации GRBL.

Продолжение в следующей статье.

Понравился проект ЧПУ плоттер на Arduino своими руками? Не забудь поделиться с друзьями в соц. сетях.

А также подписаться на наш канал на YouTube, вступить в группу Вконтакте, в группу на Facebook.

Спасибо за внимание!

Технологии начинаются с простого!

Фотографии к статье

Файлы для скачивания

Источник

CNC ПЛОТТЕР СВОИМИ РУКАМИ

Переведено DARXTON.

Здравствуйте, в этой статье я покажу и расскажу, как сделать лазерный ЧПУ станок, на котором вы сможете делать различные гравировки на дереве, пластике и кожи.

Для этого проекта нам понадобится:

Микроконтроллер Arduino nano
Два CD привода
Два драйвера для шаговых двигателей А4988
Лазер (в моей модели стоит на 200nm и 200МВт)
Модуль mosfet на IRF520
Соединительные провода
Макетная плата
Клеммы
Металлические уголки
Набор гаечек и винтиков

Из инструментов:

Паяльник
Шуруповерт

Для защиты глаз:

Защитные очки

Давайте быстренько пробежимся по комплектующим. Начнём с мозга – микроконтроллера. Помимо Arduino nano можно также использовать и другие модели данного микроконтроллера.

Немаловажным является драйвер шагового двигателя А4988. С помощью него мы сможем управлять двигателем, задавать микро шаги и их скорость. Также в драйвере А4988 можно настраивать микро шаг двигателя: 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16.
Чтобы его настроить нужно подтянуть к плюсу пины ms1 ms2 ms3 в специальном порядке (представлено в таблице).

Рассмотрим основные характеристики.

Напряжения питания: 8-35 В
Режим микро шага: 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16
Напряжение логики: 3-5.5 В
Защита от перегрева
Максимальный ток на фазу: — 1 А без радиатора; — 2 А с радиатором
Размер: 20 х 15 мм
Без радиатора: 2 г

Теперь рассмотрим схему подключения.

ENABLE – включение/выключение драйвера
MS1, MS2, MS3 – контакты для установки микро шага
RESET — сброс микросхемы
STEP — генерация импульсов для движения двигателей (каждый импульс – шаг), можно регулировать скорость двигателя
DIR – установка направление вращения
VMOT – питание для двигателя (8 – 35 В)
GND – общий
2B, 2A, 1A, 1B – для подключения обмоток двигателя
VDD – питание микросхемы (3.5 –5В)

Также нужно обговорить калибровку драйверов. Она осуществляется с помощью микро потенциометра на драйвере. Этот потенциометр регулирует ток, поступающий на двигатель. У разных двигателей разный ток потребления, поэтому и нам нужно определиться с нашими двигателями. Здесь есть два способа: быстрый и не очень правильный и долгий и правильный. Вы можете найти информацию о своём шаговом двигателе в интернете ориентируясь на модель своего CD дисковода. Есть большая вероятность, что этот метод не принесёт никакой информация. Или вы можете воспользоваться более простым способом. Проверните потенциометр против часовой стрелки да конца, подключите двигатель через простую программу на Arduino и постепенно поворачивайте потенциометр по часовой стрелки пока двигатель не заработает. Наша цель состоит в том, чтобы двигатель работал и не пропускал шаги. Не переживайте из- за того, что двигатель сильно греется. Это нормально, ведь рабочая температура шагового двигателя составляет 40 — 45 °C.

Код для калибровки:

//простое подключение A4988
//пины reset и sleep соединены вместе
//подключите VDD к пину 3.3 В или 5 В на Arduino
//подключите GND к Arduino GND (GND рядом с VDD)
//подключите 1A и 1B к 1 катушке шагового двигателя
//подключите 2A и 2B к 2 катушке шагового двигателя
//подключите VMOT к источнику питания (9В источник питания + term)
//подключите GRD к источнику питания (9В источник питания — term)
int stp = 13; //подключите 13 пин к step
int dir = 12; //подключите 12 пин к dir
int a = 0;
void setup()
{
pinMode(stp, OUTPUT);
pinMode(dir, OUTPUT);
}
void loop()
{
if (a 400) // вращение на 200 шагов в направлении 2
{
a = 0;
digitalWrite(dir, LOW);
}
}
}

Едем дальше. Обговорим лазер. Лазеры в первую очередь отличаются мощностью. Именно от неё зависит сможете ли вы выжигать на светлых породах дерева или же станок сможет обрабатывать только тёмные материалы. В своей модели я использовал не мощный лазер, но в таком же корпусе продаются лазеры более высокой мощности. Я бы не советовал вам брать большие лазеры с радиаторами, ведь их масса намного больше и шаговые двигатели, которые не рассчитаны на данную нагрузку могут перегреться и выйти из строя.

Не забывайте о защите своих глаз и приобретите защитные очки. Очки нужно выбирать ориентируясь на длину волны вашего лазера.

Также нам понадобится MOSFET IRF520. Вы можете приобрести просто мосфет и нужную обвязку к нему или купить уже готовый модуль.

Ну вот теперь, Когда основные моменты обговорены и все компоненты заготовлены можно приступить к сборке.

Первым делом рассмотрим схему устройства:

Эти схемы абсолютно идентичны. Обратите внимание на питание лазера. Ваш лазер может быть другого напряжения.

Очень советую начинать сборку на макетной плате. После сборки устанавливаем программное обеспечение. Заходим на сайт http://lasergrbl.com/en/ , проходим во вкалдку download и скачиваем программу laserGRBL.

После заходим на GitHub и скачиваем .

Из архива достаём папку grbl и архивируем её. Это и будет наша библиотека для Arduino. Добавляем эту библиотеку в Arduino IDE и открываем пример grblUpload. Подключаем Arduino к компьютеру и заливам этот код.

Программа laserGRBL проста в использование и пяти минут гугла хватает, чтобы в ней разобраться.

Если схема на макетной плате собрана, двигатели реагируют на команды и программа работает, можно приступать к финальной части проекта – сборка в корпус и пайка.

Всем привет.

Концепция

Трудно представить, но в некоторых вузах вам всё равно придётся рисовать графики от руки (компьютер – это дело рук дьявола, конечно…). Это настолько меня раздражало, что я решил собрать машину для рисования графиков, которой я и буду пользоваться. Мой плоттер может вывести на бумагу любые чертежи формата HPGL.

Ещё я нуждался в особом виде программного обеспечения. Оно должно не только управлять устройством, но и иметь возможность разработки и сохранения графиков. Вот почему я решил написать своё приложение вместо использования существующего программного обеспечения ЧПУ.

Я использовал микроконтроллер ATMEG16 для управления устройством. Он получает данные через USB-RS232 преобразователь(FT232), подключенного к USB-порту компьютера. Данные передаются потоками, используя мой собственные протокол связи, который будет рассмотрен позже. Для Xи Yоси, я нашёл два шаговых двигателя от старых сканеров. Они имеют встроенный механизм, так что крутящий момент увеличивается без усложнения управления. Z ось представляет собой простой электромагнит (из старого принтера, я полагаю). Всё это добро питается блоком питания от принтера HP.

Необходимые запчасти и инструменты.

На проект я потратил примерно 25$ (я покупал всё в Польшу, цены могут отличаться в других странах).

Вот список:

Ещё вам понадобится:

Паяльник
Ножницы
Наждачная бумага (120-150)
Клеевой пистолет
Немного клея (суперклей, клей для дерева, горячий клей)

Шаг 1: Проектирование и подготовка

Проект был смоделирован в Blender’e (это программа для 3D моделирования).

Зелёная “коробка” – питание. Желтая “коробка”- контроллер. Синяя “коробка”- ЖК-дисплей.

Детали янтарного цвета были изготовлены из ламината. Голубые детали – оргстекло.

Шаговые двигатели, электромагнит – детали тёмно-серого цвета.

Шаговые двигатели, электромагнит и концевые выключатели темно-серого цвета.

В PDFфайле вы найдёте чертежи деталей из оргстекла. Резка очень дешёвая даже в Польше. Нужно заказать детали из 3мм оргстекла.

Несколько слов о ползунках Xи Yоси — это просто рельсы для мебели.

Шаг 2: Пайка

Как я уже говорил, устройство контролируется ATmega16. Он контролирует шаговые двигатели и электромагнит. Он также отправляется данные на ЖК-дисплей.

Для связи с ПК, я использовал чип FT232RL (USB-UART преобразователь). Мною был использован свой собственный протокол связи. Это два TCMT1109 оптрона, которые используются для электрической изоляции ПК от контроллера. USB-UART преобразователь должен быть перепрограммирован с помощью FTProg(XML-файл прикреплён ниже).

Ещё есть 4-переключатели на плате. Один нужен для сброса процессора (это было полезно во время тестирования), но остальные были установлены для использования в будущем. Сейчас средний переключатель («OK») используется для приема стартовый команду (я напишу об этом позже).

Планшетный плоттер из старого принтера

Подобные устройства работают с различными рабочими поверхностями: картон, бумага, разные виды пленок
.

Важно! Формат используемых материалов зависит исключительно от размеров изготовленного планшета, которые, в свою очередь, определяются длиной примененных при сборке валов.

Необходимые материалы и инструменты

шаговые двигатели (2 шт.);
направляющие валы;
каретки;
блок питания;
шестеренки;
ремень;
болты, шайбы, гайки, клей для сборки.

Алгоритм сборки устройства

Сборку плоттера выполняют в такой последовательности.

Важно! Если домашний плоттер задумывался как режущий, необходимо опытным путем отрегулировать глубину погружения инструмента в материал заготовки.

Самодельный плоттер на основе dvd-приводов

Подготовка к сборке

Для работы понадобится приготовить следующие детали и материалы:

2 dvd-привода;
серводвигатель;
2 микросхемы L293D для управления шаговыми двигателями;
макетную беспаечную плату;
монтажные провода;
плату Ардуино;
болты, гайки, припой и другие крепежные материалы.

Последовательность изготовления плоттера

Важно! Оптимальным вариантом графического редактора является широко распространенная, бесплатная и профессиональная программа Inkscape. Она успешно работает на Windows, Mac OS X и Linux.

Заключение

Самые надежные плоттеры

Режущий плоттер Brother ScanNCut CM900
на Яндекс Маркете

Режущий плоттер Silhouette Cameo 3
на Яндекс Маркете

Режущий плоттер Brother ScanNCut CM300
на Яндекс Маркете

Режущий плоттер Silhouette Portrait
на Яндекс Маркете

Режущий плоттер GCC Puma IV 132LX (112900020G)
на Яндекс Маркете

Источник