Plotter CNC Arduino (MACCHINA DA DISEGNO): 10 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Hey ragazzi! Spero che ti sia già piaciuto il mio precedente tutorial "Come creare la tua piattaforma di allenamento Arduino" e che tu sia pronto per uno nuovo, come al solito ho realizzato questo tutorial per guidarti passo dopo passo mentre realizzi questo tipo di progetti elettronici super sorprendenti a basso costo che è la "macchina plotter CNC" conosciuta anche come "disegno CNC" o semplicemente "macchina CNC Arduino". ^_^

Ho trovato molti tutorial sul web che spiegano come realizzare un plotter CNC, ma con la mancanza di informazioni è stato un po' difficile realizzare una macchina del genere, questo è il motivo per cui ho deciso di iniziare questo tutorial dove ti mostrerò in dettaglio come realizzare facilmente la tua macchina da disegno.

Questo progetto è così utile da realizzare specialmente dopo aver ottenuto il PCB personalizzato che abbiamo ordinato da JLCPCB

per migliorare l'aspetto della nostra macchina e inoltre ci sono abbastanza documenti e codici in questa guida per permetterti di creare facilmente la tua macchina. Abbiamo realizzato questo progetto in soli 5 giorni, solo tre giorni per ottenere tutte le parti necessarie e completare la realizzazione dell'hardware e l'assemblaggio, quindi 2 giorni per preparare il codice e iniziare alcune modifiche. Prima di iniziare vediamo prima

Cosa imparerai da questo istruibile:

1. Fare la giusta selezione dell'hardware per il tuo progetto in base alle sue funzionalità
2. Preparare lo schema elettrico per collegare tutti i componenti scelti
3. Assemblare tutte le parti del progetto (montaggio meccanico ed elettronico)
4. Ridimensionamento della bilancia della macchina
5. Inizia a manipolare il sistema

Passaggio 1: cos'è una macchina plotter?

Dal momento che ho reso questo istruttivo per i principianti, dovrei prima spiegare in dettaglio cos'è la macchina da disegno e come funziona!

Come viene definito in wikipedia, CNC sta per Computer numerica control, una macchina che è una struttura controllata da computer che riceve istruzioni attraverso una porta seriale inviata da un computer e muove i suoi attuatori a seconda delle istruzioni ricevute. La maggior parte di queste macchine sono macchine basate su motori passo-passo che includono motori passo-passo nell'asse tematico.

Un'altra parola per menzionare "asse", sì, ogni macchina CNC ha un numero definito di assi che sarà controllato dal programma del computer.

Nel nostro caso il plotter CNC che abbiamo realizzato è una macchina a doppio asse "dettagli in figura 1" che ha dei piccoli motori passo passo nel suo asse "passo in figura 2" questi stepper sposteranno un vassoio attivo e lo faranno muovere su un doppio asse pianifica di creare il disegno usando un pennarello. La penna verrà trattenuta e rilasciata utilizzando un terzo motore nella nostra struttura che sarà un servomotore.

Passaggio 2: il motore passo-passo è l'attuatore principale

Un motore passo-passo o motore passo-passo o motore passo-passo è un motore elettrico CC senza spazzole che divide una rotazione completa in un numero di passaggi uguali. La posizione del motore può quindi essere comandata per muoversi e mantenere in uno di questi passaggi senza alcun sensore di posizione per il feedback (un controller ad anello aperto), purché il motore sia accuratamente dimensionato per l'applicazione rispetto alla coppia e alla velocità. Primo verso, da dove prendere i motori passo passo per il nostro progetto, beh, facile, basta prendere un vecchio lettore DVD come quello nella foto 1 sopra, ne ho due per 2 dollari, poi tutto quello che devi fare è smontarlo per estrarlo il motore passo-passo e il suo supporto, come mostra la figura 3, ce ne serviranno due.

Una volta prelevati i motori dal lettore DVD, è necessario prepararli all'uso identificando le estremità delle bobine del motore. Ogni motore passo-passo ha due bobine e utilizzando un multimetro è possibile identificare le estremità della bobina misurando la resistenza tra il connettore dei pin del motore "come mostrato nell'immagine 5" e per ogni bobina dovrebbe essere di circa 10 Ohm misurati. Dopo aver identificato le bobine del motore è sufficiente saldare alcuni fili per controllare il motore attraverso di loro "vedi figura 6"

Passaggio 3: lo schema del circuito

Il cuore della nostra macchina è una scheda arduino Nano Dev che controllerà il movimento di ciascun attuatore in base alle istruzioni ricevute dal computer, per controllare questi motori passo-passo abbiamo bisogno di un driver per motore passo-passo per controllare la velocità e la direzione di ciascun attuatore.

Nel nostro caso utilizzeremo un driver motore a ponte L293D H "vedi figura 3" che riceverà il comando del motore inviato da arduino attraverso i suoi ingressi e controllerà i motori passo-passo utilizzando le sue uscite.

per collegare tutte le parti necessarie insieme alla nostra scheda Arduino ho realizzato lo schema del circuito che mostra l'immagine 1 dove dovresti seguire la stessa connessione sia per i motori passo-passo che per il servomotore.

L'immagine 2 spiega in dettaglio attraverso uno schema lo schema elettrico e come dovrebbero essere i collegamenti tra l'Arduino e gli altri componenti, di sicuro puoi regolare questi collegamenti a seconda delle tue esigenze.

Passaggio 4: la realizzazione del PCB (prodotto da JLCPCB)

Informazioni su JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.), è la più grande impresa di prototipi di PCB in Cina e un produttore high-tech specializzato in prototipi rapidi di PCB e produzione di PCB in piccoli lotti. Con oltre 10 anni di esperienza nella produzione di PCB, JLCPCB ha più di 200.000 clienti in patria e all'estero, con oltre 8.000 ordini online di prototipazione PCB e produzione di PCB in piccole quantità al giorno. La capacità di produzione annuale è di 200, 000 sq.m. per vari PCB a 1 strato, 2 strati o multistrato. JLC è un produttore di PCB professionale caratterizzato da attrezzature su larga scala, ben, una gestione rigorosa e una qualità superiore.

Elettronica parlante

Dopo aver realizzato lo schema del circuito l'ho trasformato in un disegno PCB per produrlo "vedi foto 5, 6, 7, 8", per produrre il PCB, ho scelto JLCPCB i migliori fornitori di PCB e i fornitori di PCB più economici per ordinare il mio circuito. con loro una piattaforma affidabile tutto quello che devo fare sono alcuni semplici clic per caricare il file gerber e impostare alcuni parametri come il colore e la quantità dello spessore del PCB, quindi ho pagato solo 2 dollari per ottenere il mio PCB dopo soli cinque giorni. Come mostra "l'immagine 1, 2, 3, 4" del relativo schema.

File di download correlati

Puoi ottenere il file Circuit (PDF) da qui. Come puoi vedere nelle immagini sopra, il PCB è molto ben realizzato e ho lo stesso design del PCB che abbiamo realizzato per la nostra scheda madre e tutte le etichette e i loghi sono lì per guidarmi durante le fasi di saldatura. Puoi anche scaricare il file Gerber per questo circuito da qui nel caso in cui desideri effettuare un ordine per lo stesso progetto di circuito.

Passaggio 5: progettare un supporto per la tua macchina

Per dare un aspetto migliore alla nostra macchina ho deciso di progettare queste tre parti "vedi immagine 1" utilizzando il software Solidworks, queste parti ci aiuteranno ad assemblare i lettori DVD insieme, ho i file DXF di queste parti e con l'aiuto dei miei amici in FabLab Tunisia Ho prodotto le parti progettate utilizzando una macchina da taglio laser CNC, abbiamo usato un materiale di legno MDF da 5 mm per produrre queste parti. Ancora un altro design che è il portapenne da disegno, l'ho ottenuto attraverso un processo di stampa 3D. E puoi scaricare tutti i file correlati dai link in basso.

Passaggio 6: ingredienti

Ora passiamo in rassegna i componenti necessari di cui abbiamo bisogno per questo progetto, sto usando un Arduino Nano come detto sopra, sarà il cuore della nostra macchina. Il progetto include anche due motori passo-passo con i loro driver IC e un servomotore. Di seguito troverai alcuni link Amazon consigliati per gli articoli appropriati

Per realizzare questo tipo di progetti avremo bisogno di:

• Il PCB che abbiamo ordinato da JLCPCB
• Un Arduino nano:
• 2 x driver a ponte L293D H:
• 2 x prese CI DIP 16 pin:
• 1 x DIP presa IC:
• SIL e connettori a vite:
• 1 x servomotore SG90:
• 2 x lettori DVD:
• Le parti stampate in 3D
• Le parti tagliate al laser
• Qualche vite per il montaggio
• La penna che abbiamo ricevuto in regalo da JLCPCB o da qualsiasi altra penna da disegno

Passaggio 7: assemblaggio e test elettronici

Passiamo ora al montaggio a saldare di tutti i componenti elettronici. Come di consueto troverai sullo strato di seta superiore un'etichetta di ogni componente che ne indica il posizionamento sulla scheda e in questo modo sarai sicuro al 100% di non commettere errori di saldatura.

Fai delle prove

Dopo aver saldato i componenti elettronici "vedi figura 1", ho avvitato il lettore DVD alla piastra dell'asse X e ho fatto lo stesso per la scheda madre poi ho inserito i fili del motore in essi testata a vite per fare un semplice test usando un test del motore passo-passo codice "vedi figura 2". Come vedi lo stepper si muove bene e siamo sulla strada giusta.

/************************************************** ************************************************** ************************************************** ******************* * - Autore: BELKHIR Mohamed * * - Professione: (Ingegnere elettrico) Proprietario MEGA DAS * * - Scopo principale: Applicazione industriale * * - Copyright (c) titolare: Tutti i diritti riservati * * - Licenza: BSD 2-Clause License * * - Data: 2017-04-20 * * ********************* ************************************************** ************************************************** *********************************************/ /** ********************************* NOTA **************** *********************/ // La ridistribuzione e l'uso in forma sorgente e binaria, con o senza // modifica, sono consentiti purché siano soddisfatte le seguenti condizioni:

// * Le ridistribuzioni del codice sorgente devono mantenere l'avviso di copyright di cui sopra, questo

// elenco delle condizioni e il seguente disclaimer.

// * Le ridistribuzioni in formato binario devono riprodurre l'avviso di copyright di cui sopra, // questo elenco di condizioni e il seguente disclaimer nella documentazione // e/o altri materiali forniti con la distribuzione.

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// E ESCLUDE QUALSIASI GARANZIA ESPRESSA O IMPLICITA, COMPRESE, MA NON LIMITATE A, // GARANZIE IMPLICITE DI COMMERCIABILITÀ E IDONEITÀ A UN PARTICOLARE SCOPO

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*/

#include // Include la libreria del motore passo-passo const int stepPerRotation = 20; // Numero di passi per turno. Valore standard per CD/DVD // Indica il motore passo-passo dell'asse X Pin Stepper myStepperX(stepPerRotation, 8, 9, 10, 11); void setup() { myStepperX.setSpeed(100); // Velocità del motore passo-passo myStepperX.step(100); ritardo(1000); myStepperX.step(-100); ritardo(1000); } ciclo vuoto() {}

Passaggio 8: assemblaggio delle parti meccaniche

Continuiamo l'assemblaggio della nostra struttura avvitando il secondo motore passo-passo alla piastra dell'asse Y "vedi foto 1". Una volta preparato l'asse Y avrete entrambi gli assi pronti per creare il piano a doppio asse di cui abbiamo parlato nel primo passaggio "vedi figura 2". tutto quello che devi fare è posizionare i due assi a 90° "vedi figura 3".

Realizzazione del portapenne

Prepariamo il portapenne inserendo una piccola ascia in una molla per trattenere il portapenne stampato in 3D e poi avvitiamo il servomotore al suo posizionamento "vedi figura 4", il portapenne è pronto quindi lo attacchiamo al carrello del Asse Y utilizzando della colla a caldo o qualsiasi altro mezzo per renderlo in grado di scorrere sull'asse Y seguendo i passi del motore passo-passo "vedi figura 5", quindi incolliamo il nostro piatto attivo al carrello dell'asse X "vedi figura 6", e finiamo con l'avvitamento dei cavi dei motori ai loro connettori sulla scheda. Dopo un po' di accordi, abbiamo il nostro progetto meccanico pronto per l'azione 'vedi immagine 7'.

Passaggio 9: parte software

Passando alla parte software, combineremo tre software per dare vita alla macchina, ho fatto una breve descrizione nella prima immagine, realizzeremo il nostro design utilizzando il software Inkscape che produce un file gcode necessario per la nostra macchina e per certo per capire le istruzioni gcode la macchina dovrebbe avere il suo codice che verrà caricato usando il software Arduino IDE, l'ultima parte è come collegare il codice della macchina al file gcode, questo viene eseguito dal software di elaborazione.

Il primo passo è caricare lo scketch della scheda arduino che puoi scaricare dal link in basso e non dimenticare di aggiornare il pin del motore passo-passo in base al tuo schema.

Nota: se stai usando lo stesso schema del nostro, il codice funzionerà correttamente e non sarà necessario modificare nulla al suo interno.

Preparazione del Gcode 'Inkscape'

Quindi passiamo a Inkscape e regoliamo alcuni parametri 'vedi immagine 1' come le cornici di carta e le unità 'vedi immagine 2', prepariamo il nostro design e lo salviamo sul formato MakerBat unicon 'vedi immagine 5, 6', se questo formato è non disponibile sulla tua versione di Inkscape, puoi inserire un add-on per averlo, una volta fatto clic su (salva) apparirà una nuova finestra per le regolazioni dei parametri del file Gcode, tutto ciò che devi fare è seguire la stessa regolazione della nostra e andrà tutto bene, basta seguire "immagine 7, 8, 9", quindi impostare questi parametri in questo modo e hai il tuo file gCode.

Nota: non è possibile salvare il file Gcode nel formato richiesto se si utilizza una versione di Inkscape successiva alla versione 0.48.5

Collegamento della macchina al file Gcode 'Processing 3'

Passando al software di elaborazione, è un po' come l'IDE Arduino 'vedi immagine 10' quindi dovresti aprire il file 'Programma CNC' che puoi scaricare dal link in basso ed eseguirlo 'vedi immagine 11', una seconda finestra apparirà, è necessario premere quest'ultima p sulla tastiera per selezionare la porta COM della macchina 'vedi immagine 12' e premere quest'ultima g per selezionare il file gcode desiderato, una volta selezionato la macchina inizierà direttamente a disegnare.

Passaggio 10: test e risultati

Ed eccoci è arrivato il momento di fare qualche prova, una volta caricato il file Gcode la macchina inizia a disegnare e mi è piaciuto molto lo sfarfallio dei led che mostra le sequenze inviate ad ogni motore passo-passo.

I disegni sono molto ben fatti e puoi vedere ragazzi che il progetto è fantastico e anche facile da realizzare, Non dimenticare di guardare il nostro progetto precedente che è "come creare la tua piattaforma di allenamento Arduino". E iscriviti al nostro canale YouTube per altri fantastici video.

Un'ultima cosa, assicurati di fare elettronica tutti i giorni

Era BEE MB di MEGA DAS alla prossima volta