Plotadora Arduino CNC (Máquina de desenho)
Componentes e suprimentos
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Sobre este projeto
Ei pessoal! Espero que você já tenha gostado do meu instrutivo anterior "Como fazer sua própria plataforma de treinamento Arduino" e você esteja pronto para uma nova, como de costume fiz este tutorial para guiá-lo passo a passo enquanto faz este tipo de projetos eletrônicos super incríveis de baixo custo que é a "máquina plotter CNC" conhecida também como "desenho CNC" ou simplesmente "máquina CNC Arduino". ^ _ ^
Encontrei muitos tutoriais na web que explicam como fazer uma plotadora CNC, mas com a falta de informações ficou um pouco difícil fazer tal máquina, por isso decidi iniciar este instrutível onde vou mostrar a vocês em detalhes como fazer facilmente sua própria máquina de desenho .
Este projeto é muito útil de fazer, especialmente depois de obter o PCB personalizado que pedimos do JLCPCB.
para melhorar a aparência de nossa máquina e também há documentos e códigos suficientes neste guia para permitir que você crie sua máquina facilmente. Fizemos este projeto em apenas 5 dias, apenas três dias para obter todas as peças necessárias e terminar a fabricação do hardware e a montagem, então 2 dias para preparar o código e iniciar alguns ajustes. Antes de começar, vamos ver primeiro.
O que você aprenderá com este tutorial:
- Fazendo a seleção de hardware certa para o seu projeto, dependendo de suas funcionalidades
- Prepare o diagrama de circuito para conectar todos os componentes escolhidos
- Monte todas as peças do projeto (montagem mecânica e eletrônica)
- Dimensionamento da balança da máquina
- Comece a manipular o sistema
Etapa 1:O que é uma máquina de plotadora?
Já que tornei isso instrutível para iniciantes, devo explicar em detalhes primeiro o que é a máquina de desenho e como ela funciona!
Como é definido na wikipedia, CNC significa Computer numical control, uma máquina que é uma estrutura controlada por computador que recebe instruções através de uma porta serial enviada de um computador e movimenta seus atuadores de acordo com as instruções recebidas. A maioria dessas máquinas são máquinas baseadas em motores de passo que incluem motores de passo em eixos temáticos.
Outra palavra para se referir ao “eixo”, sim, cada máquina CNC tem um número definido de eixos que serão controlados pelo programa de computador.
Outra palavra para se referir ao “eixo”, sim, cada máquina CNC tem um número definido de eixos que serão controlados pelo programa de computador.
No nosso caso, o plotter CNC que fizemos é uma máquina de duplo eixo "detalhes na figura 1" que tem um pequeno motor de passo em seu eixo "passo na foto 2" esses steppers moverão uma bandeja ativa e a farão se mover em um eixo duplo plano para criar o projeto de desenho usando uma caneta de desenho. A caneta será segurada e liberada usando um terceiro motor em nossa estrutura que será um servo motor.
Etapa 2:o motor de passo é o atuador principal
Um motor de passo ou motor de passo ou motor de passo é um motor elétrico CC sem escova que divide uma rotação completa em várias etapas iguais. A posição do motor pode então ser comandada para mover e segurar em uma dessas etapas sem qualquer sensor de posição para feedback (um controlador de malha aberta), desde que o motor seja cuidadosamente dimensionado para a aplicação em relação ao torque e à velocidade. Primeiro verso , de onde obter os motores de passo para o nosso projeto, bem fácil, basta pegar um leitor de DVD antigo como o que está em a seguir foto.
Tenho dois por 2 dólares, então tudo o que você precisa fazer é desmontá-los para extrair o motor de passo e seu suporte, como mostra as próximas fotos, vamos precisar de dois deles.
Depois de obter seus motores do leitor de DVD, você deve torná-los prontos para uso identificando as bobinas do motor termina. Cada motor de passo tem duas bobinas e usando um multímetro você pode identificar as extremidades da bobina medindo a resistência entre o conector dos pinos do motor " como mostra a próxima imagem "e para cada bobina deve ser medido cerca de 10Ohm.
Após identificar as bobinas do motor basta soldar alguns fios para controlar o motor através deles "veja a próxima foto"
Etapa 3:o diagrama do circuito
O coração de nossa máquina é um arduino Nano Placa de desenvolvimento que controlará o movimento de cada atuador dependendo da instrução recebida do computador, para controlar esses motores de passo precisamos de um driver de motor de passo para controlar a velocidade e direção de cada atuador.
Em nosso caso, usaremos um driver de motor de ponte L293D H "veja a figura 3" que receberá o comando do motor enviado do Arduino por meio de suas entradas e controlará os motores de passo usando suas saídas.
a fim de conectar todas as peças necessárias junto com nossa placa Arduino, fiz o diagrama de circuito que mostra a primeira imagem onde você deve seguir a mesma conexão para os motores de passo e o servo motor.
A próxima imagem explica em detalhes através de um diagrama esquemático o circuito e como deveriam ser os links entre o Arduino e os outros componentes, com certeza você pode ajustar esses links dependendo de suas necessidades.
Etapa 4:A fabricação de PCB (produzida por JLCPCB)
Sobre JLCPCB
JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.), é a maior empresa de protótipos de PCB na China e um fabricante de alta tecnologia especializado em protótipos de PCB rápidos e produção de pequenos lotes de PCB. Com mais de 10 anos de experiência na fabricação de PCB, a JLCPCB tem mais de 200.000 clientes em casa e no exterior, com mais de 8.000 pedidos online de prototipagem de PCB e produção de PCB em pequena quantidade por dia. A capacidade de produção anual é de 200, 000 m². para vários PCBs de 1, 2 ou multicamadas. JLC é um fabricante profissional de PCB caracterizado por grande escala, equipamentos de poço, gerenciamento rigoroso e qualidade superior.
Eletrônica falante
Depois de fazer o diagrama de circuito eu o transformei em um projeto de PCB para produzi-lo "veja as próximas fotos", a fim de produzir o PCB, eu escolhi JLCPCB os melhores fornecedores de PCB e os fornecedores de PCB mais baratos para solicitar meu circuito. com eles uma plataforma confiável, tudo o que eu preciso fazer é alguns cliques simples para carregar o arquivo gerber e definir alguns parâmetros como a cor e quantidade da espessura do PCB, então eu paguei apenas 2 dólares para obter meu PCB depois de apenas cinco dias.
Arquivos de download relacionados
Você pode obter o arquivo do circuito (PDF) aqui. Como você pode ver nas fotos acima, o PCB está muito bem fabricado, pois mostra "a próxima foto" do esquema relacionado.
e eu tenho o mesmo design de PCB que fizemos para nossa placa principal e todas as etiquetas e logotipos estão lá para me guiar durante as etapas de soldagem. Você também pode baixar o arquivo Gerber para este circuito aqui, caso deseje fazer um pedido para o mesmo projeto de circuito.
Etapa 5:projete um suporte para sua máquina!
A fim de trazer uma melhor aparência para nossa máquina, decidi projetar essas três partes "ver figura 1" usando o software Solidworks , essas peças nos ajudarão a montar os leitores de DVD juntos, eu tenho os arquivos DXF dessas peças e com a ajuda de meus amigos da FabLab Tunísia Eu tenho as peças projetadas produzidas usando uma máquina de corte a laser CNC, usamos um material de madeira MDF de 5 mm para obter essas peças produzidas.
Ainda outro designe que é o porta-canetas de desenho, eu consegui através de um processo de impressão 3D. E você pode baixar todos os arquivos relacionados nos links abaixo.
Etapa 6:Ingredientes
Agora vamos revisar os componentes necessários que precisamos para este projeto, estou usando um Arduino Nano como mencionei acima, ele será o coração da nossa máquina. O projeto também inclui dois motores de passo com os drivers ICs e um servo motor. Você encontrará abaixo alguns links amazônicos recomendados para os itens apropriados
Para criar este tipo de projetos, precisaremos de:
- O PCB que pedimos do JLCPCB
- Um Arduino Nano:https://amzn.to/2SDSTgO
- 2 x driver de ponte L293D H:https://amzn.to/2C6PWyb
- 2 x soquetes IC DIP 16 pinos:https://amzn.to/2RAyCvu
- 1 x soquete DIP de IC:https://amzn.to/2SPXMTW
- Conectores de cabeçote de parafuso e SIL:https://amzn.to/2Ril1JC
- 1 x servo motor SG90:https://amzn.to/2VEsAZF
- 2 x leitores de DVD:
- As peças impressas em 3D
- As peças cortadas a laser
- Alguns parafusos para a montagem
- A caneta que recebemos de presente do JLCPCB ou qualquer outra caneta de desenho
Etapa 7:Montagem e teste eletrônicos
Passamos agora para a montagem de soldagem de todos os componentes eletrônicos. Como de costume, você encontrará na camada superior de seda uma etiqueta de cada componente indicando sua colocação na placa e assim terá 100% de certeza de que não cometerá nenhum erro de soldagem.
Faça alguns testes
Depois de soldar os componentes eletrônicos "veja a primeira foto", aparafusei o leitor de DVD à placa do eixo X e fiz o mesmo para a placa principal e coloquei os fios do motor no cabeçote do parafuso para fazer um teste simples usando um teste de motor de passo código "veja a próxima foto". Como você pode ver, o stepper se move bem e estamos no caminho certo.
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Etapa 8:montagem das peças mecânicas
Continuamos a montagem da nossa estrutura aparafusando o segundo motor de passo à plataforma do eixo Y "veja a próxima foto".
Depois de preparar o eixo Y, você terá os dois eixos prontos para criar o plano de eixo duplo de que falamos na primeira etapa "veja as próximas duas fotos". tudo o que você precisa fazer é colocar os dois eixos em um ângulo de 90 °
Fabricação do porta-canetas
Preparamos o porta-canetas colocando um pequeno machado em uma mola para segurar o porta-canetas impresso em 3D e então aparafusamos o servo motor em sua colocação "ver figura 4", o porta-canetas está pronto para que possamos colá-lo no carrinho do Eixo Y usando alguma cola quente ou qualquer outro meio para torná-lo capaz de deslizar no eixo Y seguindo os passos do motor de passo "veja a imagem 5", então colamos nossa placa ativa no carro do eixo X "veja a imagem 6", e finalizamos com o aparafusamento dos fios dos motores aos conectores da placa. Depois de alguns arranjos, temos nosso projeto mecânico pronto para a ação 'ver figura 7'.
Etapa 9:Parte do software
Passando para a parte do software, combinaremos três softwares para dar vida à máquina, fiz uma breve descrição na primeira foto, faremos nosso projeto usando o software Inkscape que produz um arquivo gcode necessário para nossa máquina e para Certifique-se de que, para entender as instruções do gcode, a máquina deve ter seu próprio código, que será carregado usando o software Arduino IDE, a última parte é como vincular o código da máquina ao arquivo gcode, isso é feito pelo software de processamento.
O primeiro passo é fazer o upload do scketch da placa do arduino que você pode baixar do link postado no github e não se esqueça de atualizar o pino do motor de passo de acordo com o seu shcematic.
Preparando o Gcode 'Inkscape'
Em seguida, passamos para o Inkscape e ajustamos alguns parâmetros 'ver as próximas duas imagens', como os quadros e unidades de papel.
preparamos nosso design e salvamos no formato MakerBat unicon 'veja as próximas duas imagens', se este formato não estiver disponível em sua versão do Inkscape, você pode adicionar um add-on para tê-lo, assim que clicar em (salvar) uma nova janela aparecerá para ajustes de parâmetros do arquivo Gcode.
tudo o que você precisa fazer é seguir o mesmo ajuste que o nosso e tudo ficará bem, basta seguir 'as próximas três imagens', então você configura esses parâmetros desta forma, e você tem seu arquivo gCode.
Vinculando a máquina ao arquivo Gcode 'Processando 3'
Passando para o software de processamento, é um pouco como o IDE Arduino 'veja a próxima imagem'
então você deve abrir o arquivo 'programa CNC' que você pode baixar do mesmo repositório no Github e apenas executá-lo 'veja as próximas duas imagens'.
uma segunda janela aparecerá, você precisa pressionar o último p em seu teclado para selecionar a porta COM da máquina 'veja a próxima imagem', e pressione a última g para selecionar o arquivo gcode desejado, assim que você selecioná-lo, a máquina começará a desenhar diretamente.
Etapa 10:Teste e resultados
E aqui está o tempo para alguns testes, uma vez carregado o arquivo Gcode a máquina começa a desenhar e gostei muito do LED piscando que mostra as sequências enviadas para cada motor de passo.
Os designs são muito bem feitos, e vocês podem ver, pessoal, o projeto é incrível e fácil de fazer também,
Não se esqueça de assistir ao nosso projeto anterior, que é "como fazer sua própria plataforma de treinamento Arduino". E inscreva-se em nosso canal no YouTube para mais vídeos incríveis.
Uma última coisa, certifique-se de que você está fazendo eletrônicos todos os dias.
Era o BEE MB da MEGA DAS. Vejo você na próxima vez!
Código
CNC_Plotter todo o software necessário
Neste repositório você encontrará todos os arquivos que usei para completar este projetohttps://github.com/BEEMB/CNC_PlotterPeças personalizadas e gabinetes
Arquivos STL e DXF
Encontre neste link todos os arquivos que você precisa para fazer as peças cortadas a laser e o arquivo 3D impresso PartsCAD em thingiverse.comEsquemas
Você encontrará neste arquivo o diário de circuito de nosso projeto (formato PDF) e o arquivo Gerber para o PCB relacionado schamatic_Z2mcsRwq7L.rarProcesso de manufatura