]]>

Ploter CNC - elektronika

    

2016-02-25

Wstęp

Projekt stanowi realizację prostej maszyny CNC - mini plotera (Fig. 1) opartego o platformę Arduino oraz sterowniki EasyDriver i małe silniki krokowe pochodzące ze starych napędów cd/dvd. Do komunikacji pomiędzy komputerem, a Arduino wykorzystywano Grbl - darmowe oprogramowanie typu open source, służące do kontroli ruchu tego typu maszyn. Projekt przedstawiony zostanie w czterech częściach. W pierwszej opisana zostanie część elektroniczna służąca do sterowania maszyną. W drugim odcinku zostanie opisana część mechaniczna projektu. Część trzecia skupi się na konfiguracji Grbl, a część czwarta na konfiguracji i obsłudze maszyny. Działanie sterowników EasyDriver zostało szczegółowo przedstawione w projekcie Obsługa silnika krokowego, sterownik EasyDriver.


Maszyna CNC - ploter
Fig. 1. Maszyna CNC - mini ploter

Lista części

  1. platforma Arduino (tu Nano),
  2. sterownik EasyDriver v44 (3 sztuki),
  3. silnik krokowy (z rozbiórki starych CD/DVD) (3 sztuki),
  4. płytka prototypowa,
  5. przewody/mostki
  6. zasilacz/przetwornica Power LED Driver Lipo xl4015 LM2596

Projekt wykorzystuje platformę Arduino Nano oraz 3 sterowniki silników krokowych EasyDriver. W celu zapewnienia odpowiedniej mocy do zasilania silników, w projekcie wykorzystano także popularną przetwornicę impulsową prądu stałego Power LED Driver Lipo xl4015 LM2596 (Fig. 2)


Elementy do budowy steronika maszyny CNC
Fig. 2. Elementy do budowy steronika maszyny

Układ

Zastosowanie oprogramowania Grbl wymaga standardowego połączenia sygnałów sterujących silnikami odpowiednich osi, z odpowiednimi pinami mikrokontrolera. Sygnały Step sterowników EasyDriver odpowiedzialnych za ruch silników w osiach X, Y i Z są podłączone do cyfrowych pinów Arduino (odpowiednio): 2,3 i 4 (Fig. 3). Wejścia Dir poszczególnych sterowników EasyDriver odpowiedzialne za sterowanie kierunkiem obrotów silnikow, są odpowiednio podłączone do pinów: 5, 6 i 7 Arduino. Wszystkie sygnały GND sterowników EasyDriver są ze sobą połączone i są połączone z sygnałem GND Arduino.


Schemat układu sterowania maszyną CNC
Fig. 3. Schemat układu sterowania maszyną CNC

Na podstawie schematu wykonano projekt płytki elektroniki. Wykorzystano płytkę uniwersalnš. Fig. 4 przedstawia awers realizacji układu bez przetwornicy, z gniazdem dostarczajšcym odpowiednie napięcie zasilania do sterowników silników.


Płytka prototypowa układu sterowania maszyną CNC
Fig. 4. Płytka prototypowa układu sterowania maszyną CNC (widok od strony elementów - awers)

Fig. 5 przedstawia widok płytki od strony połączeń.


Płytka prototypowa układu sterowania maszyną CNC
Fig. 5. Płytka prototypowa układu sterowania maszyną CNC (widok od strony połączeń - rewers)

Silniki krokowe z napędów dvd wymagają zasilania napięciem 6V. Do zasilania wykorzystano przetwornicę/zasilacz Power LED Driver Lipo XL4015 LM2596. Dlatego rozszerzono płytkę montażową o miejsce dla zasilacza. Wszystkie elementy montażowe (poza zasilaczem), posiadają wyprowadzenia goldpinowe, dlatego płytka wymagała osadzenia kompletu żeńskich gniazd (Fig. 6).


Płytka prototypowa układu sterowania maszyną CNC (awers)
Fig. 6. Płytka prototypowa układu sterowania maszyną CNC (awers)

Wszystkie połączenia wykonano za pomocą stopów lutowniczych (Fig. 7)


Płytka prototypowa układu sterowania maszyną CNC (rewers)
Fig. 7. Płytka prototypowa układu sterowania maszyną CNC (rewers)

Jakość wykonania płytki prototypowej przetestowano za pomocą ohmomierza. Jest to ważne, z uwagi na możliwość zniszczenia sterowników EasyDriver w przypadku braku odpowiednich połączeń. Gotową płytkę przedstawia Fig. 8. Jeżeli chcemy testować naszą maszynę CNC np. w oprogramowaniu GRB Controler (patrz cz. 3) i nie zamierzamy podłączać silników, najlepiej wcześniej odpiąć wszystkie sterowniki EasyDriver.


Płytka prototypowa układu sterowania maszyną CNC
Fig. 8. Zmontowana płytka prototypowa układu sterowania maszyną CNC (awers)

Plytka elektroniki zamontowano w tylnej części maszyny (Fig. 9). Otwór wycięty w obudowie pozwala na wygodne lączenie Arduino z komputerem.


Płytka elektroniki zamontowana w tylnej części plotera
Fig. 9. Płytka elektroniki zamontowana w tylnej części plotera

 
 

Doktorat

Spis treści,
Rozdzialy,
Abstrakt [pl.],
Abstract [eng.],