Arduino CNC 플로터(드로잉 머신)

구성품 및 소모품

Arduino Nano R3

Texas Instruments 듀얼 H-Bridge 모터 드라이버 L293D

SG90 마이크로 서보 모터

DVD ROM의 스테퍼 모터

JLCPCB 맞춤형 PCB

필요한 도구 및 기계

레이저 커터(일반)

3D 프린터(일반)

앱 및 온라인 서비스

Arduino IDE

잉크스케이프

처리 기반 처리

easyEDA

이 프로젝트 정보

얘들 아! 이전에 설명할 수 있는 "Arduino 교육 플랫폼을 만드는 방법"을 이미 즐겼기를 바랍니다. 평소와 같이 새로운 것을 준비할 수 있기를 바랍니다. 이 튜토리얼은 이러한 종류의 매우 놀라운 저비용 전자 프로젝트를 만드는 동안 단계별로 안내하기 위해 만들었습니다. "CNC 도면" 또는 "Arduino CNC 기계"라고도 알려진 "CNC 플로터 기계"입니다. ^_^

웹에서 CNC 플로터를 만드는 방법을 설명하는 많은 자습서를 찾았지만 정보가 부족하여 그러한 기계를 만드는 것이 약간 어려웠습니다. 그래서 내가 보여드릴 곳에서 이 지침을 시작하기로 결정한 이유입니다. 나만의 드로잉 머신을 쉽게 만드는 방법 자세히 알아보기 .

이 프로젝트는 JLCPCB에서 주문한 맞춤형 PCB를 얻은 후 특별히 만들기에 매우 편리합니다.

기계의 외관을 개선하기 위해 이 안내서에는 기계를 쉽게 만들 수 있도록 충분한 문서와 코드가 있습니다. 우리는 이 프로젝트를 단 5일 만에 만들었습니다. 필요한 모든 부품을 얻고 하드웨어 제작과 조립을 마치는 데 3일, 그 다음 코드를 준비하고 약간의 조정을 시작하는 데 2일이 소요됩니다. 시작하기 전에 먼저 살펴보겠습니다.

이 튜토리얼에서 배울 내용:

<울>

기능에 따라 프로젝트에 적합한 하드웨어 선택

선택한 모든 구성 요소를 연결하기 위한 회로도 준비

모든 프로젝트 부품 조립(기계 및 전자 조립)

기계 저울의 크기 조정

시스템 조작 시작

1단계:플로터 머신이란 무엇입니까?

초보자도 쉽게 배울 수 있도록 만들었기 때문에 먼저 드로잉 머신이 무엇이고 어떻게 작동하는지 자세히 설명해야 합니다!

wikipedia에 정의된 것처럼 CNC는 Computer Numerical Control의 약자로 컴퓨터에서 전송된 직렬 포트를 통해 명령을 수신하고 수신된 명령에 따라 액추에이터를 움직이는 컴퓨터 제어 구조인 기계입니다. 이러한 기계의 대부분은 테마 축에 스테퍼 모터를 포함하는 스테퍼 모터 기반 기계입니다.

언급된 "축"의 또 다른 단어입니다. 예, 각 CNC 기계에는 컴퓨터 프로그램에 의해 제어되는 정의된 수의 축이 있습니다.

우리가 만든 CNC 플로터는 축 "그림 2의 스테퍼"에 작은 스테퍼 모터가 있는 이중 축 기계 "그림 1의 세부 정보"입니다. 이 스테퍼는 활성 트레이를 이동하고 이중 축으로 이동합니다. 드로잉 펜을 사용하여 드로잉 디자인을 만들 계획입니다. 우리 구조에서 서보 모터가 될 세 번째 엔진을 사용하여 펜을 잡고 놓을 것입니다.

2단계:스테퍼 모터가 메인 액츄에이터입니다.

스테퍼 모터 또는 스텝 모터 또는 스테핑 모터는 전체 회전을 동일한 단계로 나누는 브러시리스 DC 전기 모터입니다. 그런 다음 모터가 토크 및 속도와 관련하여 애플리케이션에 신중하게 크기가 조정되는 한 피드백을 위한 위치 센서(개방 루프 컨트롤러) 없이 이러한 단계 중 하나에서 모터의 위치를 이동 및 유지하도록 명령할 수 있습니다. , 어디에서 우리 프로젝트를 위한 스테퍼 모터를 구할 수 있는지, 아주 쉽습니다. 다음에 있는 것과 같은 오래된 DVD 리더를 가져오세요. 사진.

2달러에 2개가 있습니다. 다음 사진과 같이 스테퍼 모터와 지지대를 추출하기 위해 분해하기만 하면 되므로 2개가 필요합니다.

DVD 리더에서 모터를 가져오면 모터 코일을 식별하여 사용할 준비를 해야 합니다. 끝. 각 스테퍼 모터에는 2개의 코일이 있으며 멀티미터를 사용하여 모터 핀 커넥터 사이의 저항을 측정하여 코일 끝을 식별할 수 있습니다. "다음 그림과 같이 " 그리고 각 코일에 대해 약 10Ohm이 측정되어야 합니다.

모터 코일을 식별한 후 와이어를 납땜하여 "다음 그림 참조"를 통해 모터를 제어합니다.

3단계:회로도

우리 머신의 핵심은 arduino Nano입니다. 컴퓨터로부터 받은 명령에 따라 각 액츄에이터의 움직임을 제어하는 개발 보드, 이러한 스테퍼 모터를 제어하기 위해서는 각 액츄에이터의 속도와 방향을 제어하는 스테퍼 모터 드라이버가 필요합니다.

우리의 경우 L293D H 브리지 모터 드라이버를 사용합니다. 입력을 통해 arduino에서 전송된 모터 명령을 수신하고 출력을 사용하여 스테퍼 모터를 제어하는 "그림 3 참조".

필요한 모든 부품을 Arduino 보드와 함께 연결하기 위해 스테퍼 모터와 서보 모터 모두에 대해 동일한 연결을 따라야 하는 첫 번째 그림을 보여주는 회로도를 만들었습니다.

다음 그림은 회로도를 통해 자세히 설명하고 Arduino와 다른 구성 요소 간의 링크가 어떻게 되어야 하는지를 설명합니다. 필요에 따라 이러한 링크를 조정할 수 있습니다.

4단계:PCB 제작(JLCPCB 제작)

JLCPCB 소개

JLCPCB(Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.)는 중국 최대의 PCB 프로토타입 기업이자 빠른 PCB 프로토타입 및 소량 PCB 생산을 전문으로 하는 하이테크 제조업체입니다. PCB 제조 분야에서 10년 이상의 경험을 가진 JLCPCB는 국내외 200,000명 이상의 고객을 보유하고 있으며 하루에 8,000개 이상의 온라인 PCB 프로토타이핑 및 소량 PCB 생산 주문을 처리하고 있습니다. 연간 생산 능력은 200,000 sq.m입니다. 다양한 1층, 2층 또는 다층 PCB용. JLC는 대규모, 유정 장비, 엄격한 관리 및 우수한 품질을 갖춘 전문 PCB 제조업체입니다.

말하는 전자제품

회로도를 만든 후 "다음 그림 참조"를 생성하기 위해 PCB 설계로 변환했습니다. PCB를 생산하기 위해 JLCPCB 최고의 PCB 공급업체와 가장 저렴한 PCB 공급업체를 선택하여 회로를 주문했습니다. 신뢰할 수 있는 플랫폼과 함께 내가 해야 할 일은 거버 파일을 업로드하고 PCB 두께 색상 및 수량과 같은 일부 매개변수를 설정하기 위해 몇 번의 간단한 클릭만 하면 됩니다. 그런 다음 단 5일 만에 PCB를 얻기 위해 단 2달러를 지불했습니다.

여기에서 회로(PDF) 파일을 얻을 수 있습니다. 위의 사진에서 볼 수 있듯이 PCB는 관련 Schematic의 "다음 사진"과 같이 아주 잘 제작되어 있습니다.

그리고 저는 메인 보드용으로 만든 것과 동일한 PCB 디자인을 가지고 있으며 모든 레이블과 로고가 납땜 단계에서 저를 안내하기 위해 거기에 있습니다. 동일한 회로 설계를 주문하려는 경우 여기에서 이 회로에 대한 Gerber 파일을 다운로드할 수도 있습니다.

5단계:기계에 대한 지지대를 설계하십시오!

우리 기계에 더 나은 외관을 제공하기 위해 Solidworks 소프트웨어를 사용하여 이 세 부분을 "그림 1 참조"로 디자인하기로 결정했습니다. , 이 부품은 DVD 리더를 함께 조립하는 데 도움이 됩니다. 이 부품의 DXF 파일과 FabLab Tunisia에 있는 제 친구의 도움으로 CNC 레이저 절단기를 사용하여 설계한 부품을 생산했으며 5mm MDF 목재 재료를 사용하여 이러한 부품을 생산했습니다.

드로잉 펜 홀더인 또 다른 디자인은 3D 프린팅 프로세스를 통해 얻었습니다. 그리고 아래 링크에서 모든 관련 파일을 다운로드할 수 있습니다.

6단계:재료

이제 이 프로젝트에 필요한 필수 구성 요소를 검토하겠습니다. 저는 위에서 언급한 Arduino Nano를 사용하고 있습니다. 이것이 우리 기계의 핵심이 될 것입니다. 이 프로젝트에는 드라이버 IC와 서보 모터가 포함된 2개의 스테퍼 모터도 포함됩니다. 적절한 항목에 대한 몇 가지 권장 아마존 링크를 아래에서 찾을 수 있습니다.

이러한 종류의 프로젝트를 만들려면 다음이 필요합니다.

<울>

JLCPCB에서 주문한 PCB

아두이노 나노 :https://amzn.to/2SDSTgO

2 x L293D H 브리지 드라이버 :https://amzn.to/2C6PWyb

2 x IC 소켓 DIP 16 핀:https://amzn.to/2RAyCvu

1 x IC 소켓 DIP:https://amzn.to/2SPXMTW

SIL 및 나사 헤더 커넥터:https://amzn.to/2Ril1JC

1 x 서보 모터 SG90:https://amzn.to/2VEsAZF

2 x DVD 리더:

3D 프린팅 부품

레이저 절단 부품

조립용 나사

JLCPCB에서 선물로 받은 펜 또는 다른 드로잉 펜

7단계:전자 조립 및 테스트

이제 모든 전자 부품의 납땜 어셈블리로 이동합니다. 평소와 같이 상단 실크 레이어에서 보드에서의 배치를 나타내는 각 구성 요소의 레이블을 찾을 수 있으며 이렇게 하면 납땜 실수를 하지 않을 것이라고 100% 확신할 수 있습니다.

몇 가지 테스트를 해보세요

전자 부품 "첫 번째 그림 참조"를 납땜한 후 X축 플레이트에 DVD 리더를 나사로 고정하고 메인 보드에 대해 동일한 작업을 수행했습니다. 스테퍼 모터 테스트를 사용하여 간단한 테스트를 만들기 위해 나사 헤더에 모터 와이어를 넣은 것보다 코드 "다음 그림 참조". 보시다시피 스테퍼는 잘 움직이고 우리는 올바른 길을 가고 있습니다.

<사전><코드>/************************************************ ************************************************** ************************************************** ************************* * - Author :BELKHIR Mohamed * * - 직업 :(전기 엔지니어) MEGA DAS 소유자 * * - 주요 목적 :산업용 신청 * * - 저작권 (c) 보유자 :All rights reserved ** - 라이선스 :BSD 2조 라이선스 * * - 날짜 :2017.04.20 ** *************** ************************************************** ************************************************** ************************************************** **//*********************************** 노트 ********** ****************************/// 수정 여부에 관계없이// 소스 및 바이너리 형식으로 재배포 및 사용이 허용됩니다. 다음 조건이 충족됩니다.:// * 소스 코드의 재배포는 위의 저작권 표시, this// 조건 목록 및 다음 면책조항을 유지해야 합니다.// * 바이너리 형식의 재배포는 복제해야 합니다. 위의 저작권 표시,// 문서의 이 조건 목록 및// 및/또는 배포와 함께 제공되는 기타 자료.// 이 소프트웨어는 저작권 소유자 및 기여자가 "있는 그대로" 제공합니다. 상품성 및 특정 목적에의 적합성에 대한// 묵시적 보증을 포함하되 이에 국한되지 않는 명시적 또는 묵시적 보증 █░░░█░░░░░░▄▄░██░█ ░░░▄▄░▄▄░░ ░░▄▄▄▄▄░░██░▀▀░█ ─▀▄▄▄▄▄▀────▀▄▄▄▄ <▄▄▀*/h>포함 스테퍼 모터 라이브러리 const int stepPerRotation =20; // 차례의 단계 수입니다. CD/DVD의 표준 값// X축 스테퍼 모터 핀 표시 스테퍼 myStepperX(stepPerRotation, 8,9,10,11); 무효 설정() {myStepperX.setSpeed(100); // 스테퍼 모터 속도myStepperX.step(100);delay(1000);myStepperX.step(-100); 지연(1000);}무효 루프() {}

8단계:기계 부품 조립

두 번째 스테퍼 모터를 Y축 플레이트에 나사로 조여 "다음 그림 참조" 구조의 조립을 계속합니다.

Y축을 준비하면 첫 번째 단계에서 "다음 두 그림 보기"에서 설명한 이중 축 계획을 만들 준비가 된 두 축이 모두 생깁니다. 두 축을 90°에 배치하기만 하면 됩니다.

펜 홀더 만들기

3D 인쇄된 펜 홀더를 고정하기 위해 스프링에 작은 도끼를 넣어 펜 홀더를 준비한 다음 "그림 4 참조" 위치에 서보 모터를 나사로 고정합니다. 펜 홀더가 준비되었으므로 펜 홀더를 캐리지에 붙입니다. 스테퍼 모터 단계 "그림 5 참조"에 따라 Y축에서 미끄러질 수 있도록 핫 글루 또는 다른 수단을 사용하여 Y축을 만든 다음 활성 플레이트를 X축 "그림 6 참조"의 캐리지에 붙입니다. 그리고 엔진 와이어를 보드의 커넥터에 나사로 조이는 것으로 마무리합니다. 일정 조정 후 '그림 7 참조' 작업을 위한 기계 설계가 준비되었습니다.

9단계:소프트웨어 부분

소프트웨어 부분으로 이동하여 기계를 활성화하기 위해 세 가지 소프트웨어를 결합합니다. 첫 번째 그림에서 간단한 설명을 만들었습니다. 기계에 필요한 gcode 파일을 생성하는 Inkscape 소프트웨어를 사용하여 디자인을 만들고 gcode 명령을 이해하려면 기계에 Arduino IDE 소프트웨어를 사용하여 업로드할 자체 코드가 있어야 합니다. 마지막 부분은 기계의 코드를 gcode 파일에 연결하는 방법입니다. 이 작업은 처리 소프트웨어에 의해 수행됩니다.

첫 번째 단계는 github에 게시된 링크에서 다운로드할 수 있는 arduino 보드 스케치를 업로드하는 것이며 shcematic에 따라 스테퍼 모터 핀을 업데이트하는 것을 잊지 마십시오.