Trazador CNC Arduino (máquina de dibujo)

Acerca de este proyecto

¡Hola chicos! Espero que ya hayas disfrutado de mi instructable anterior "Cómo hacer tu propia plataforma de entrenamiento Arduino" y estés listo para una nueva, como de costumbre hice este tutorial para guiarte paso a paso mientras haces este tipo de proyectos electrónicos de bajo costo súper sorprendentes que es la "máquina trazador CNC" conocida también como "dibujo CNC" o simplemente "máquina CNC Arduino". ^ _ ^

Encontré muchos tutoriales en la web que explican cómo hacer un Plotter CNC, pero con la falta de información fue un poco difícil hacer tal máquina, esa es la razón por la que decidí comenzar este instructivo donde les mostraré en detalle cómo hacer fácilmente su propia máquina de dibujo .

Este proyecto es muy útil de hacer especialmente después de obtener el PCB personalizado que pedimos a JLCPCB.

para mejorar la apariencia de nuestra máquina y también hay suficientes documentos y códigos en esta guía para permitirle crear su máquina fácilmente. Hemos realizado este proyecto en solo 5 días, solo tres días para obtener todas las piezas necesarias y terminar la fabricación del hardware y el ensamblaje, luego 2 días para preparar el código y comenzar algunos ajustes. Antes de comenzar, veamos primero.

Qué aprenderá de este tutorial:

• Hacer la selección de hardware adecuada para su proyecto en función de sus funcionalidades
• Prepare el diagrama del circuito para conectar todos los componentes elegidos
• Ensamble todas las partes del proyecto (ensamblaje mecánico y electrónico)
• Escalado del equilibrio de la máquina
• Empiece a manipular el sistema

Paso 1:¿Qué es una máquina trazador?

Como hice este instructivo para principiantes, primero debería explicar en detalle qué es la máquina de dibujo y cómo funciona.

Como se define en wikipedia, CNC significa Control numérico por computadora, una máquina que es una estructura controlada por computadora que recibe instrucciones a través de un puerto serie enviado desde una computadora y mueve sus actuadores según las instrucciones recibidas. La mayoría de estas máquinas son máquinas basadas en motores paso a paso que incluyen motores paso a paso en el eje temático.

Otra palabra al mencionado "eje", sí, cada máquina CNC tiene un número definido de ejes que serán controlados por el programa informático.

Otra palabra al mencionado "eje", sí, cada máquina CNC tiene un número definido de ejes que serán controlados por el programa informático.

En nuestro caso el plotter CNC que hicimos es una máquina de doble eje "detalles en la imagen 1" que tiene un pequeño motor paso a paso en su eje "paso a paso en la imagen 2" estos pasos moverán una bandeja activa y la harán moverse en un doble eje planifique crear el diseño del dibujo con un bolígrafo de dibujo. El bolígrafo se sujetará y soltará utilizando un tercer motor en nuestra estructura que será un servomotor.

Paso 2:el motor paso a paso es el actuador principal

Un motor paso a paso o motor paso a paso o motor paso a paso es un motor eléctrico de CC sin escobillas que divide una rotación completa en varios pasos iguales. Luego, se puede ordenar que la posición del motor se mueva y se mantenga en uno de estos pasos sin ningún sensor de posición para retroalimentación (un controlador de circuito abierto), siempre que el motor esté cuidadosamente dimensionado para la aplicación con respecto al par y la velocidad. , de dónde obtener los motores paso a paso para nuestro proyecto, bien fácil, solo tome un lector de DVD antiguo como el que se muestra en siguiente imagen.

Tengo dos por 2 dólares, que lo único que hay que hacer es desmontarlo para extraer el motor paso a paso y su soporte, como se muestra en las siguientes imágenes, necesitaremos dos de ellos.

Una vez que haya obtenido los motores del lector de DVD, debe prepararlos para usar identificando las bobinas del motor termina. Cada motor paso a paso tiene dos bobinas y con un multímetro puede identificar los extremos de la bobina midiendo la resistencia entre los pines del conector del motor " como se muestra en la siguiente imagen "y para cada bobina debe medir unos 10 ohmios.

Después de identificar las bobinas del motor, simplemente suelde algunos cables para controlar el motor a través de ellas "vea la siguiente imagen"

Paso 3:el diagrama del circuito

El corazón de nuestra máquina es un arduino Nano Placa de desarrollo que controlará el movimiento de cada actuador dependiendo de la instrucción recibida de la computadora, para poder controlar estos motores paso a paso necesitamos un controlador de motor paso a paso para controlar la velocidad y dirección de cada actuador.

En nuestro caso usaremos un driver de motor de puente L293D H "ver imagen 3" que recibirá el comando del motor enviado desde arduino a través de sus entradas y controlará los motores paso a paso utilizando sus salidas.

Para conectar todas las piezas necesarias junto con nuestra placa Arduino, hice el diagrama de circuito que muestra la primera imagen donde debe seguir la misma conexión para ambos motores paso a paso y el servomotor.

La siguiente imagen explica en detalle a través de un esquema el diagrama del circuito y cómo deben ser los enlaces entre el Arduino y el resto de componentes, seguro que puedes ajustar estos enlaces en función de tus necesidades.

Paso 4:Fabricación de PCB (producida por JLCPCB)

Acerca de JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.), es la empresa de prototipos de PCB más grande de China y un fabricante de alta tecnología que se especializa en prototipos de PCB rápidos y producción de PCB en lotes pequeños. Con más de 10 años de experiencia en la fabricación de PCB, JLCPCB tiene más de 200, 000 clientes en el país y en el extranjero, con más de 8, 000 pedidos en línea de prototipos de PCB y producción de PCB en pequeñas cantidades por día. La capacidad de producción anual es de 200, 000 metros cuadrados. para varios PCB de 1 capa, 2 capas o multicapa. JLC es un fabricante profesional de PCB que cuenta con equipos de pozo a gran escala, una gestión estricta y una calidad superior.

Electrónica parlante

Después de hacer el diagrama del circuito, lo transformé en un diseño de PCB para producirlo "vea las siguientes imágenes", para producir el PCB, he elegido a JLCPCB, los mejores proveedores de PCB y los proveedores de PCB más baratos para ordenar mi circuito. con ellos, una plataforma confiable, todo lo que necesito hacer son unos simples clics para cargar el archivo gerber y establecer algunos parámetros como el color y la cantidad del grosor de la PCB, luego pagué solo 2 dólares para obtener mi PCB después de solo cinco días.

Archivos de descarga relacionados

Puede obtener el archivo Circuit (PDF) desde aquí. Como puede ver en las imágenes de arriba, la PCB está muy bien fabricada, ya que muestra "la siguiente imagen" del esquema relacionado.

y tengo el mismo diseño de PCB que hicimos para nuestra placa principal y todas las etiquetas y logotipos están ahí para guiarme durante los pasos de soldadura. También puede descargar el archivo Gerber para este circuito desde aquí en caso de que desee realizar un pedido para el mismo diseño de circuito.

Paso 5:¡Diseñe un soporte para su máquina!

Para darle una mejor apariencia a nuestra máquina, decidí diseñar estas tres partes "ver imagen 1" usando el software Solidworks , estas partes nos ayudarán a ensamblar los lectores de DVD, tengo los archivos DXF de estas partes y con la ayuda de mis amigos en FabLab Tunisia Tengo las piezas diseñadas que se producen con una máquina de corte láser CNC, utilizamos un material de madera MDF de 5 mm para producir estas piezas.

Otro diseño más que es el portalápices de dibujo, lo obtuve a través de un proceso de impresión 3D. Y puede descargar todos los archivos relacionados desde los enlaces a continuación.

Paso 6:ingredientes

Ahora revisemos los componentes necesarios que necesitamos para este proyecto, estoy usando un Arduino Nano como se mencionó anteriormente, será el corazón de nuestra máquina. El proyecto también incluye dos motores paso a paso con controladores IC y un servomotor. A continuación encontrará algunos enlaces de Amazon recomendados para los artículos adecuados

Para crear este tipo de proyectos necesitaremos:

• La PCB que pedimos a JLCPCB
• Un Arduino Nano:https://amzn.to/2SDSTgO
• 2 controladores de puente L293D H:https://amzn.to/2C6PWyb
• 2 x conectores IC DIP de 16 pines:https://amzn.to/2RAyCvu
• 1 x conector IC DIP:https://amzn.to/2SPXMTW
• Conectores de cabezal de tornillo y SIL:https://amzn.to/2Ril1JC
• 1 x servomotor SG90:https://amzn.to/2VEsAZF
• 2 lectores de DVD:
• Las piezas impresas en 3D
• Las piezas cortadas con láser
• Algunos tornillos para el montaje
• El bolígrafo que tenemos como regalo de JLCPCB o cualquier otro bolígrafo de dibujo

Paso 7:Montaje y prueba electrónicos

Pasamos ahora al conjunto de soldadura de todos los componentes electrónicos. Como es habitual, encontrarás en la capa superior de seda una etiqueta de cada componente indicando su ubicación en la placa y así estarás 100% seguro de que no cometerás errores de soldadura.

Haz algunas pruebas

Después de soldar los componentes electrónicos "ver la primera imagen", atornillo el lector de DVD a la placa del eje X e hice lo mismo con la placa principal que coloqué los cables del motor en el cabezal del tornillo para hacer una prueba simple usando una prueba de motor paso a paso. código "ver imagen siguiente". Como puede ver, el motor paso a paso se mueve bien y estamos en el camino correcto.

  / **************************************** *********************************************** *********************************************** ************************* * - Autor:BELKHIR Mohamed * * - Profesión:(Ingeniero eléctrico) Propietario de MEGA DAS * * - Objetivo principal:Industrial Aplicación * * - Titular de Copyright (c):Todos los derechos reservados ** - Licencia:Licencia BSD de 2 cláusulas * * - Fecha:20/04/2017 ** ************** *********************************************** *********************************************** *********************************************** **//*********************************** NOTA ********** *************************** /// Se permite la redistribución y el uso en formato fuente y binario, con o sin // modificación, siempre que que se cumplen las siguientes condiciones:// * Las redistribuciones del código fuente deben conservar el aviso de derechos de autor anterior, esta // lista de condiciones y la siguiente exención de responsabilidad .// * Las redistribuciones en forma binaria deben reproducir el aviso de copyright anterior, // esta lista de condiciones y el siguiente descargo de responsabilidad en la documentación // y / u otros materiales proporcionados con la distribución .// ESTE SOFTWARE ES PROPORCIONADO POR LOS TITULARES DE LOS DERECHOS DE AUTOR Y COLABORADORES "TAL CUAL" // Y CUALQUIER LAS GARANTÍAS EXPRESAS O IMPLÍCITAS, QUE INCLUYEN, PERO NO SE LIMITAN A, // LAS GARANTÍAS IMPLÍCITAS DE COMERCIABILIDAD Y APTITUD PARA UN PROPÓSITO PARTICULAR SE RECHAZAN / * ─▄▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▀▄ ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ──────▀▄▄▄▄▄▄▀ * / # include  // Incluya el biblioteca de motores paso a paso const int stepPerRotation =20; // Número de pasos por turno. Valor estándar para CD / DVD // Indique el motor paso a paso del eje X Pines Stepper myStepperX (stepPerRotation, 8,9,10,11); configuración vacía () {myStepperX.setSpeed ​​(100); // Velocidad del motor paso a paso myStepperX.step (100); delay (1000); myStepperX.step (-100); delay (1000);} bucle vacío () {}  

Paso 8:Montaje de las piezas mecánicas

Continuamos el montaje de nuestra estructura atornillando el segundo motor paso a paso a la plataforma del eje Y "ver imagen siguiente".

Una vez preparado el eje Y tendrás ambos ejes listos para crear el plano de doble eje del que hablamos en el primer paso "ver dos imágenes siguientes". todo lo que necesita hacer es colocar los dos ejes en un ángulo de 90 °

Fabricación del portalápices

Preparamos el portalápices colocando un pequeño hacha en un resorte para sujetar el portalápices impreso en 3D y luego atornillamos el servomotor en su ubicación "ver imagen 4", el portalápices está listo por lo que lo pegamos al carro del Eje Y usando pegamento termofusible o cualquier otro medio para que pueda deslizarse sobre el eje Y siguiendo los pasos del motor paso a paso "ver imagen 5", luego pegamos nuestra plataforma activa al carro del eje X "ver imagen 6", y terminamos atornillando los cables de los motores a los conectores de la placa. Después de algunos arreglos, tenemos nuestro diseño mecánico listo para la acción 'ver imagen 7'.

Paso 9:parte del software

Pasando a la parte del software, combinaremos tres softwares para darle vida a la máquina, hice una breve descripción en la primera imagen, haremos nuestro diseño usando el software Inkscape que produce un archivo gcode necesario para nuestra máquina y para Seguro que para comprender las instrucciones de gcode, la máquina debe tener su propio código que se cargará usando el software Arduino IDE, la última parte es cómo vincular el código de la máquina al archivo gcode, esto se realiza mediante un software de procesamiento.

El primer paso es cargar el scketch de la placa arduino que puede descargar desde el enlace publicado en github y no olvide actualizar el pin de los motores paso a paso de acuerdo con su shcematic.

Preparando el Gcode 'Inkscape'

Luego nos movemos a Inkscape y ajustamos algunos parámetros 'ver las siguientes dos imágenes' como los marcos de papel y las unidades.

preparamos nuestro diseño y lo guardamos en formato unicon de MakerBat 'ver las siguientes dos imágenes', si este formato no está disponible en su versión de Inkscape, puede colocar un complemento para tenerlo, una vez que haga clic en (guardar) una nueva ventana aparecerá para los ajustes de los parámetros del archivo Gcode.

todo lo que necesita hacer es seguir el mismo ajuste que el nuestro y todo estará bien, simplemente siga 'las siguientes tres imágenes', luego configure estos parámetros de esta manera, y tendrá su archivo gCode.

Vinculación de la máquina al archivo Gcode 'Processing 3'

Pasando al software de procesamiento, es un poco como el IDE de Arduino 'ver la siguiente imagen'

por lo que debe abrir el archivo 'Programa CNC' que puede descargar desde el mismo repositorio en Github y simplemente ejecutarlo 'ver las siguientes dos imágenes'.

aparecerá una segunda ventana, debes presionar la última p en su teclado para seleccionar el puerto COM de la máquina 'ver imagen siguiente', y presione este último g para seleccionar el archivo gcode deseado, una vez que lo seleccione, la máquina comenzará a dibujar directamente.

Paso 10:prueba y resultados

Y aquí estamos, ha llegado el momento de hacer algunas pruebas, una vez cargado el archivo Gcode, la máquina comienza a dibujar y me gustó mucho el parpadeo del LED que muestra las secuencias enviadas a cada motor paso a paso.

Los diseños están muy bien hechos y se puede ver que el proyecto es increíble y fácil de hacer también.

No olvide ver nuestro proyecto anterior, que es "cómo crear su propia plataforma de entrenamiento Arduino". Y suscríbase a nuestro canal de YouTube para ver más videos increíbles.

Una última cosa, asegúrate de hacer electrónica todos los días.

Era BEE MB de MEGA DAS. ¡Hasta la próxima!