Arskama.ru

Автомобильный журнал
6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Шаговый двигатель схема подключения usb

Шаговый двигатель схема подключения usb

Контроллер собран на макетной плате AT91SAM7X [1] и представляет собой USB-устройство CDC (виртуальный COM-порт). Контроллер может одновременно управлять 8 шаговыми двигателями, откликаясь на простые текстовые команды.

Сигналы STEPn и DIRn вырабатываются контроллером индивидуально для каждого шагового двигателя, и подаются на силовые модули, собранные на микросхеме TB6560HQ (силовые фазы для шагового двигателя формирует именно эта микросхема).

Есть также возможность управлять четырьмя силовыми реле (сигналы RELAY1..RELAY4). Кроме того, имеются 8 входов для подключения датчиков (IN1..IN8) — концевых выключателей, по сигналу которых мотор может останавливаться. Также есть один общий аварийный сигнал BREAK, который останавливает вращение сразу всех двигателей.

Команды для управления шаговыми двигателями и реле можно подавать обычной терминальной программой (putty, HyperTerminal, TerraTerm, SecureCRT и т. п.).

run M D S

Эта команда запускает вращение двигателя M (1..8) в направлении D (L или R) на количество шагов S (0..65000). Если S равно 0, то двигатель останавливается по завершении текущего шага.

set M T

Команда устанавливает длительность периода сигнала STEP мотора M на время T. Число T указывает количество тиков таймера, и может быть в диапазоне от 5 до 6500, что соответствует длительности периода STEP от 50 до 65000 мкс.

rel R ON
rel R OFF

Команда выдает лог. 1 для включения реле R (если указано ON).

Кроме того, имеются 8 входов для подключения датчиков (IN1..IN8) — концевых выключателей, по сигналу которых мотор может останавливаться. Также есть один общий аварийный сигнал BREAK, который останавливает вращение сразу всех двигателей.

sta M

Команда запрашивает статус мотора M — контроллер выдает в ответ оставшееся до остановки количество шагов и направление вращения.

frq frequency

Установка частоты срабатывания таймера TC1, который определяет длительность шагов STEPn всех шаговых двигателей целиком. Период таймера TC1 соответствует одной единице измерения длительности шага.

help или ?

Выдача подсказки по командам.

info

Выдача общей информации по состоянию контроллера — текущие длительность и направление всех шаговых двигателей, частота таймера TC1, время работы контроллера.

[Данные, которые передает контроллер в компьютер]

Если сигнал на входе BREAK перешел из лог. 0 в лог. 1, то контроллер передает BH, а если этот сигнал перешел из лог. 1 в лог. 0, то передает BL, и останавливает все шаговые двигатели.

Контроллер также сообщает об изменениях состояния концевых выключателей (датчиков, подключенных к входам IN1..IN8) следующим образом: DML, DMH. Здесь M номер датчика, а L и H – текущее состояние входа датчика (низкий и высокий уровни соответственно).

[Схема контроллера]

Схемы как таковой нет, так как вся основная обвязка контроллера уже имеется на макетной плате AT91SAM7X. На макетное поле напаяны только коннекторы, резисторы и индикационные светодиоды. Силовые модули шаговых двигателей подключаются через коннектор X1, через X2 подключаются ключи для реле, через X3 подключены датчики (простые замыкатели на землю, GND).

На фото показаны коннекторы и монтаж USB-контроллера шаговых двигателей.

4.5.2. Работа с магнитным тормозом¶

На разъеме BPC есть вывод для управления магнитным тормозом, установленным на ось шагового двигателя. Магнитный тормоз используется для удержания положения мотора при отсутствии питания.

4.5.2.1. Описание работы¶

Магнитный тормоз состоит из магнита и пружины, осуществляющей остановку оси мотора. При отсутствии напряжения на магните пружина зажимает ось в текущем состоянии, что позволяет сохранять необходимое положение мотора. После подачи напряжения на магнит, пружина освобождает ось.

4.5.2.1.1. Последовательность работы контроллера при отключении подвижки.¶

Остановка мотора (время остановки запоминается в контроллере) -> Отключение магнита от питания, фиксация вала -> Отключение питания платы

При включении подвижки последовательность работы контроллера обратная.

Поскольку любое движение инерционно, для управления магнитным тормозом и процессом фиксации положения устанавливаются следующие параметры:

  • Время между включением питания мотора и отключением тормоза (мс)
  • Время между отключением тормоза и готовностью к движению (мс)
  • Время между остановкой мотора и включением тормоза (мс)
  • Время между включением тормоза и отключением питания (мс)

При отключении функции магнитного тормоза контроллер непрерывно подаёт сигнал отжатия тормоза. Это позволяет двигать мотор, оснащённый магнитным тормозом, не используя фиксацию ротора при остановках. При отключении функции обесточивания обмоток контроллер отрабатывает только задержки между переключением тормоза и началом/остановкой движения.

Все настройки магнитного тормоза можно изменять онлайн и тормоз будет переключаться в такой режим, который был бы если бы настройка всегда имела новое значение. Например, значительное увеличение задержки срабатывания тормоза, когда тормоз уже сработал, приведёт к тому, что тормоз снова будет отведён и по достижению новой задержки от момента остановки снова сработает. Так же можно отключать и включать сам магнитный тормоз или функцию запитывания обмоток.

Электрические параметры вывода ¶

ТипТТЛ
Активное состояние (тормоз отжат)3.3 В
Неактивное состояние (тормоз незапитан)0 В
Рабочий токне более 4 мА

Настройка магнитного тормоза в программе XILab описана в Настройка тормоза .

4.5.2.2. Схема подключения магнитного тормоза¶

Для работы с магнитным тормозом используется специальная плата, управляемая цифровым сигналом. Одноосные и двухосные системы, оборудованные такой платой и, соответственно, имеющие возможность работать с магнитным тормозом, поставляются отдельно (см. ниже ).

4.5.2.2.1. Плата контроллера¶

Контакт, отвечающий за управление магнитным тормозом, расположен на разъеме BPC .

Схема подключения магнитного тормоза к плате контроллера

Power converter — это преобразователь цифровых сигналов в силовые. При высоком уровне на ножке Magnetic brake output, на контакт магнитного тормоза подвижки подаётся 24В, при низком — с него убирается напряжение. В простейшем случае это схема, построенная с использованием транзистроного ключа и диода. За более детальной информацией обращайтесь в техподдержку: 8SMC4 @ standa . lt.

4.5.2.2.2. Одноосная и двухосная система¶

Для того, чтобы использовать магнитный тормоз, необходимо, чтобы система с контроллером была оборудована специальной платой-преобразователем. Модели, отвечающие этому требованию, можно опознать по буквам BR в названии, например 8SMC4-USB-B8-1BR.

Контакт, отвечающий за управление магнитным тормозом в коробочных версиях контроллера, расположен на 9 пиновом D-SUB разъеме . Схема подключения для двух разных систем указана ниже. Двухосные системы поставляются только с одной осью, которая может работать с магнитным тормозом.

Схема подключения магнитного тормоза к одноосной или двухосной системе

4.5.2.2.3. Многоосная система¶

В многоосной системе магнитный тормоз не предусмотрен.

Ethernet контроллер шаговых двигателей SMSD‑4.2LAN

Назад

Напряжение питания, В постоянного тока24 – 48
Максимальный ток фазы, А4,2
Величина дробления шага1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64, 1/128
Подключение к ПКEthernet, USB

Вперед

Скачать 3D модель

Описание контроллера шаговых двигателей SMSD‑4.2LAN

SMSD‑4.2LAN — это контроллер для управления шаговыми двигателями нового поколения, с улучшенным и расширенным коммуникационным протоколом. Контроллер разработан для работы с двигателями малого и среднего типоразмеров с выходным током фазы до 4.2А. Основное преимущество контроллера — удаленное управление шаговым двигателем по локальной сети Ethernet. Также предусмотрено подключение контроллера к компьютеру с испольованием USB разъема.

Другая отличительная особенность контроллера — возможность использования вольтового режима управления для большого количества наиболее популярных и распространенных моделей шаговых двигателей. В этом режиме коммутация фаз выполняется с учетом электрических параметров конкретной модели двигателя. Такая коммутация обеспечивает исключительную плавность вращения двигателя и точное дробление шага вплоть до 1/128.

Контроллер предусматривает работу в одном из 5 основных режимов управления: покомандное управление в режиме реального времени, автономная работа в соответствии с одной из 4 сохраненных в памяти программ управления, аналоговое управление скоростью, аналоговое управление углом поворота, импульсное управление положением с использованием сигналов «ШАГ» и «НАПРАВЛЕНИЕ». Дополнительные цифровые входы и выходы контроллера обеспечивают легкое и быстрое подключение к другим электрическим элементам системы.

Режимы управления контроллера SMSD‑4.2LAN:

  • Program mode — режим программного управления — контроллер SMSD‑4.2LAN имеет 4 области памяти для загрузки и хранения исполнительных программ. Исполнительные программы состоят из заранее составленных и сохраненных в память контроллера последовательностей команд. Каждая из 4 исполнительных программ может быть впоследствии вызвана по внешнему сигналу во время автономной работы блока или командой при подключении контроллера к компьютеру. Этот режим управления широко используется для циклических и повторяющихся технологических операций. Исполнительные программы записываются в память контроллера с компьютера используя подключение по локальной сети Ethernet или USB. Полный лист исполнительных команд приведен в открытом коммуникационном протоколе контроллера. Программное обеспечение для настройки, управления и программирования контроллера предоставляется нашей компанией бесплатно.
  • Direct cotrol mode — командное управление в режиме реального времени — управление шаговым двигателем производится командами, отправляемыми от компьютера по сети Ethernet или через USB подключение. Контроллер выполняет каждую исполнительную команду сразу после получения ее от компьютера. В этом режиме управления предусмотрены вызовы подпрограмм, условные переходы и циклы. Полный список команд приведен в коммуникационном протоколе контроллера.
  • Аналоговое управление скоростью — (ручной режим управления) — используется для плавного регулирования скорости аналоговым сигналом без использования компьютера. Скорость вращения двигателя пропорциональна аналоговому сигналу — уровню напряжения на входе «Скорость». Также предусмотрено регулирование скорости внешним потенциометром или встроенным подстроечным резистором. Направление вращения, запуск и остановка двигателя контролируются внешними цифровыми сигналами.
  • Аналоговое управление углом поворота — позволяет управлять углом поворота аналоговым сигналом. Положение ротора двигателя зависит от аналогового сигнала на входе контроллера — уровень напряжения или положение потенциометра. Диапазон регулирования — 0. 270°.
  • Импульсное управление положением STEP/DIR — стандартный импульсный режим управления сигналами «ШАГ» и «НАПРАВЛЕНИЕ». Скорость вращения двигателя пропорциональна частоте следования сигналов ШАГ (STEP), величина перемещения — количеству импульсов сигнала ШАГ (STEP). Направление вращения зависит от уровня сигнала на входе НАПРАВЛЕНИЕ (DIR). Для разрешения или блокировки вращения мспользуется сигнал РАЗРЕШЕНИЕ (ENABLE).
Читать еще:  Что означают цифры на двигателе ваз

Функции и возможности контроллера SMSD‑4.2LAN:

  • Удаленное управление шаговым двиагтелем по сети Ethernet;
  • Автономное управление шаговым двигателем по одной из 4 независимых программ, хранящихся в памяти контроллера;
  • Управление шаговым двигателем в режиме реального времени командами, передаваемыми от компьютера по Ethernet или USB;
  • Чтение и запись испольнительных программ в память контроллера по сети Ethernet или USB;
  • Контроллер хранит в памяти до 4 независимых исполнительных программ. Каждая программа может быть вызвана подачей внешнего сигнала в режиме автономной работы блока или командой при подключении к компьютеру. Каждая из программ может использоваться независимо от других или в качестве подпрограммы совместно с другими программами. Каждая исполнительная программа содержит до 255 исполнительных команд;
  • Предусмотрено программное управление реле;
  • Параметры управления двигателем (ток фазы, ток удержания, дробление шага, режим управления) настраиваются с использованием внешней панели и меню блока или через коммуникационный интерфейс (Ethernet или USB);
  • Импульсное управление положением стандартными сигналами 0/5В (до 24В при условии подключения токоограничительных резисторов) «ШАГ», «НАПРАВЛЕНИЕ» и «РАЗРЕШЕНИЕ»;
  • Предусмотрено аналоговое управление скоростью: с использованием внешнего или встроенного потенциометра или аналогового сигнала напряжения 0..5В;
  • Предусмотрено аналоговое управление углом поворота двигателя: с использованием внешнего или встроенного потенциометра или аналогового сигнала напряжения 0..5В;
  • Предусмотрена остановка двигателя при получении аварийного сигнала;
  • Предусмотерно изменение направления вращения двигателя при получении сигнала реверса;
  • Предусмотрена функция поиска начального положения;
  • Предусмотерна функция запоминания текущего положения и переход в запомненное положение;
  • Синхронизация действий нескольких контроллеров обеспечивается внешними входными и выходными сигналами;
  • Контроль входного напряжения — при выходе значения напряжения питания за рамки допустимых значений (менее 20В или более 51В) в момент включения или в процессе работы в течение 2 секунд контроллер генерирует аварийный сигнал;
  • Ускорение и замедление шагового двигателя настраивается через внешнюю панель и меню контроллера или командой по сети Ethernet или USB;
  • В контроллере реализована внутренняя тормозная схема с возможностью подключения внешнего тормозного резистора;
  • Предусмотрена звуковая сигнализация критических ситуаций;
  • Контроллер оснащен двузнаковым семисегментным индикатором для настройки, отображения критических ситуаций и режимов работы контроллера;
  • Для защиты доступа по локальной сети используется 32-битный пароль с интервалом авторизации 1с (136 лет для полного перебора вариантов пароля).

Software

Для настройки и управления контроллером по сети Ethernet или через USB мы предоставляем открытый коммуникационный протокол обмена данными. Также можно использовать бесплатное программное обеспечение SMC-Program Ver.5. Программа позволяет подключать контроллер по сети Ethernt или USB, управлять работой, считывать и записывать управляющие программы в память контроллера, менять настройки управления и параметры двигателя.

ОБОРУДОВАНИЕ
ТЕХНОЛОГИИ
РАЗРАБОТКИ

Блог технической поддержки моих разработок

Урок 33. Биполярный шаговый двигатель в системе Ардуино.

С помощью драйвера L298N подключим к плате Ардуино биполярный шаговый двигатель. Для управления будем использовать программы из предыдущих уроков для униполярных двигателей.

Использование шаговых двигателей в биполярном режиме дает:

  • Повышение крутящего момента примерно на 40% по сравнению с униполярным двигателем.
  • Позволяет применять двигатели с любой конфигурацией фазных обмоток.

Недостаток биполярного режима – более сложный драйвер.

Драйвер биполярного шагового двигателя.

У биполярного шагового двигателя две обмотки, по одной для каждой фазы.


Если для управления униполярным двигателем достаточно 4 ключей, замыкающих выводы на землю, то биполярный привод требует более сложной коммутации обмоток. Необходимо каждую обмотку:

  • подключать к источнику питания в прямой полярности;
  • отключать;
  • подключать к источнику в противоположной полярности.

Такую коммутацию может обеспечить мостовая схема с четырьмя ключами.


При замыкании ключей 1 и 2 на обмотку подается напряжение питания в прямом направлении. Замыкание ключей 3 и 4 подключает источник питания в обратной полярности.

Драйвер биполярного шагового двигателя намного сложнее, чем драйвер униполярного привода.

  • Требуется 4 ключа на обмотку, т.е. 8 ключей на двигатель.
  • Необходимы сложные схемы управления верхними ключами (ключи 1, 4) от логических сигналов микроконтроллера, “привязанных” к земле.
  • Существуют проблема сквозных токов. Они возникают при одновременном включении транзисторов из одного плеча (ключей 1,3 или 2,4). Это может привести к замыканию источника питания и выгоранию ключей.
  • Сквозные токи могут появляться из-за неодинакового быстродействия верхних и нижних ключей. Например, верхний ключ уже открылся, а нижний не успел закрыться.

Поэтому реализовать схему мощного драйвера биполярного шагового двигателя с использованием дискретных элементов достаточно сложно. Гораздо практичнее, удобнее, дешевле использовать интегральный драйвер.

Драйвер биполярного шагового двигателя L298N.

Микросхема L298, наверное, самый распространенный биполярный драйвер.


Это полный мостовой драйвер, позволяющий управлять биполярными нагрузками с током до 2 А и максимальным напряжением 46 В. Подробное описание микросхемы L298N можно посмотреть по этой ссылке.

На базе микросхемы L298N разработан модуль L298N.


Конструктивно он выполнен на одной плате размерами 43 x 43 мм. На плате установлены:

  • микросхема L298N с радиатором охлаждения;
  • клеммные колодки для подключения питания и нагрузки;
  • разъем для подключения управляющих сигналов;
  • стабилизатор напряжения 5 В;
  • защитные диоды.

Принципиальная схема модуля L298N.

Микросхема L298N включена по стандартной схеме.

Диоды защищают ключи от выбросов при коммутации обмоток. Через них происходит разряд энергии запасенной в индуктивности обмоток.

Модуль содержит стабилизатор напряжения + 5 В для питания логической части микросхемы. Напряжение +5 В формируется из напряжения питания двигателя. На клеммной колодке оно обозначено +12 V, но может меняться в широких пределах 8 … 46 В.

Управления полумостами происходит от входных сигналов IN1, …, IN4. Уровни сигналов 0 / 5 В. При низком уровне выход подключается к земле, при высоком – к источнику питания двигателя (+12 V).

Предельно-допустимый ток фазы 2 А. Защиты по току в модуле нет. Но реализация токовой защиты значительно усложняет схему, а короткое замыкание обмоток двигателя событие маловероятное. Я с таким не встречался. К тому же механическое блокирование вала шагового привода не вызывает перегрузки по току.

Читать еще:  Чем отличается двигатель ej25

Это все очень коротко. Подробно можно посмотреть в этой статье.

По моей партнерской ссылке цена модуля L298N составляет всего 200 руб. (на ноябрь 2016 г.). В то время как одна микросхема L298N в Ростове стоит 250 руб. Гораздо дешевле купить модуль, чем собирать драйвер на отдельных компонентах, не говоря о времени и разработке печатной платы. Перейти в магазин >>

Подключение биполярного двигателя к плате Ардуино.

Я подключил к плате привод FL42STH47-1684. Это биполярный шаговый двигатель с 4 выводами, током фазы 1,68 А и сопротивлением обмоток 1, 65 Ом.

Источник питания у меня напряжением 12 В. Если двигатель подключить непосредственно через ключи, то ток в обмотках будет 12 В / 1,65 А = 7 А. Двигатель просто сгорит. Поэтому я последовательно с каждой обмоткой включил ограничительные резисторы. Схема выглядит так.

Я использовал резисторы сопротивлением 10 Ом. Ток фазы можно рассчитать по формуле:

Iфазы = ( Uпитания – Uключей ) / ( Rограничительный + Rобмотки)

  • Iфазы – ток фазы.
  • Uпитания – напряжение источника питания, у меня 12 В.
  • Uключей – падение напряжения на открытых ключах драйвера. Для L298 это сумма падений на верхнем (Source Saturation Voltage) и нижнем ключах (Sink Saturation Voltage). Из справочных данных определяем, что на ключах драйвера L298N падает 2-2,5 В.
  • Rограничительный – сопротивление ограничительных резисторов. В моей схеме 10 Ом.
  • Rобмотки – сопротивление обмоток двигателя. У двигателя FL42STH47-1684 сопротивление 1,65 Ом.

В результате для моей схемы ток фазы будет:

Iфазы = (12 – 2) / (10 + 1,65) = 0,86 А.

На ограничительных резисторах может выделяться значительная мощность. В моей схеме 0,86 * 0,86 * 10 = 7,4 Вт. Я использовал резисторы мощностью 10 Вт.

Можно подключить двигатель без ограничительных резисторов, снизив напряжение источника питания. Но в схеме с резисторами привод будет вращаться с большей скоростью благодаря тому, что токи фаз нарастают быстрее.

Что касается подключения разных вариантов биполярных двигателей, то они подробно описаны в этой статье. Я просто перечислю их и покажу схемы вариантов.

Двигатель с 4 выводами.


Самая распространенная схема.

Двигатель с 6 выводами.


Надо помнить, что сопротивление обмоток складываются и для того чтобы обеспечить тот же ток фазы, как для униполярного режима надо удвоить напряжение питания драйвера.

Двигатель с 8 выводами, последовательное соединение обмоток.


Сопротивления обмоток складываются, и требуется в два раза большее напряжение питания.

Двигатель с 8 выводами, параллельное соединение обмоток.


Обмотки включены параллельно. Общее сопротивление в два раза меньше, ток, при том же напряжении питания, в два раза больше ток драйвера. Зато снижается общая индуктивность, а значит, повышается скорость нарастания тока в обмотках.

Проверка работы схемы.

Мой вариант схемы в собранном виде выглядит так.

В этом уроке программы писать не будем. Все программы из уроков 28, 29, 31, 32 должны работать без изменений. Только обратите внимание на последовательность подключения управляющих сигналов модуля L298N к выводам платы Ардуино. Выводы фаз A,B,C,D для униполярного двигателя соответствуют управляющим выводам IN1, IN3, IN2, IN4 модуля L298N.

Сначала я загрузил в плату Ардуино программу драйвера с управлением от компьютера по протоколу AT команд и проверил работу с программой верхнего уровня StepMotor. Резидентную программу (для платы Ардуино) и программу верхнего уровня (для компьютера) можно взять из урока 31.

Все работает. Скорость вращения моего привода, включенного по такой схеме, достигает 150 оборотов в минуту. Униполярный двигатель FL57STH76-1006 в предыдущих уроках вращался со скоростью не более 60 оборотов в минуту. Увеличение скорости вращения двигателя в 2,5 раза связано, прежде всего, с большей скоростью нарастания токов в обмотках. Происходит это из-за меньшей индуктивности обмоток и применения схемы с ограничительными резисторами. Для убедительности я рассчитаю скорость нарастания тока для обоих приводов.

Для двигателя из предыдущих уроков (FL57STH76-1006):

  • индуктивность обмотки 14 мГн;
  • при питании 12В ток в обмотке достигает значения 1 А за время
    T = I * L / U = 1 А * 14 мГн / 12 В = 1,2 мс.

Для двигателя, который я использовал в этом уроке (FL42STH47-1684):

  • индуктивность обмотки 3,2 мГн;
  • при питании 12В ток в обмотке достигает значения 1 А за время
    T = I * L / U = 1 А * 3,2 мГн / 12 В = 0,3 мс.

Отсюда и увеличение скорости вращения. Конечно, повлияло еще:

  • увеличение крутящего момента из-за биполярного режима коммутации;
  • другой момент инерции ротора;
  • меньший ток фазы;
  • значительно влияет число шагов двигателя на оборот, но у меня этот параметр одинаков для обоих приводов.

Но если ток не успевает нарастать до нужного значения за время включения фазы, то все остальное уже не так важно.

Дальше я проверил работу следящего электропривода с новым двигателем. Резидентная программа платы Ардуино осталась прежней. А для управления от компьютера я использовал программу Tracker из урока 32.

Следящая система стала работать на много быстрее. Я снял короткий ролик работы следящего электропривода в шаговом и полу шаговом режимах.

Вал двигателя следует за указателем на мониторе компьютера явно быстрее.

В этом уроке я постарался не только рассказать, как работать с униполярными шаговыми двигателями, но и показать влияние скорости нарастания тока в фазных обмотках, на скорость вращения двигателя.

В следующем уроке я расскажу, как работать со STEP/DIR драйверами шаговых двигателей. Представлю библиотеку для управления такими устройствами.

Cnc shield v3 схема подключения шагового двигателя

Сборка и настройка Arduino Uno и CNC Sheild v.3

Набор Arduino Uno и CNC Sheild v3 — это комплект электроники, позволяющий управлять шаговыми двигателями и различными периферийными устройствами для реализации проектов различных ЧПУ устройств, таких как фрезерные и токарные станки, лазерные граверы и т. п. Данный комплект позволяет реализовать параллельную работу шаговых двигателей, что необходимо для некоторых проектов, когда используются два мотора на одной оси, обычно это ось Y.

В комплект входят:

1. Плата Arduino Uno R3.0 ; 2. Плата расширения CNC Shield V3.0 ; 3. Четыре драйвера А4988 или DRV8825 для шаговых двигателей, с радиаторами; 4. Кабель для связи с компьютером USB.

Комплект электроники для CNC/3D: Mega2560+RAMPS 1.4+4шт A4988

Приветствую всех посетителей сайта Mysku.ru! И хочу поделиться небольшим рассказом о комплекте электроники для модернизации небольшого самодельного станка CNC с возможностями фрезера и гравера. Будет замена платы управления UNO+CNC Shield на комплект Arduino Mega2560+RAMPS. Данный комплект приобретался с прицелом на увеличение функционала и возможностей для небольшого настольного ЧПУ гравера/фрезера. Штатный комплект предусматривал контроль по 3 осям и работу от управляющего компьютера/планшета. Новый кит электроники позволяет автономную работать с SD карты, а также дает большие возможности для модификации прошивки: подключение лазерного выжигателя, дополнительной поворотной оси, подключения выходов на вентиляторы или фильтр-пылесос. Предусматривается также установка дисплея для управления непосредственно, выбора файла с флешки, паузы и так далее. Долго присматривался к различным платам управления, но оптимально вышел кит Arduino Mega2560+RAMPS. Ну и драйверы в комплекте. Экран докупал отдельно вот такой.

Теперь по порядку. Выбирал вот этот кит, плюс дисплей. Краткое описание комплекта: RAMPS 1.4 + Mega2560 R3+ A4988 Kit

  • Arduino Mega2560
  • Ramps 1.4
  • 4xA4988 драйверы плюс небольшой радиатор без скотча.
  • Шнур 4pin, шнур USB А USB-B

Посылка пришла в простом пакете, но каждая плата была упакована отдельно в антистатический пакет. На ножках выводных элементов присутствовал защитный кусок пеноматериала. Фотоотчет о посылке


Arduino Mega2560


Размеры и масса. Возможно заинтересует тех, кто готов разработать под них свой корпус.


Основные микросхемы: ATMEGA2560 версия 16AU, понижайка LM358 (в комментариях robosku
верно подметил, что это сдвоенный операционный усилитель), интерфейс CH340G. Обратите внимание на китайскую версию USB-Serial чипа.


Ramps 1.4. Это по сути большой и дешёвый Mega Pololu Shield. Можно подключать до 5 драйверов двигателей, силовую нагрузку, есть много OI выходов, а также ШИМ и последовательные интерфейсы, например, для дисплея или внешней карты памяти.

Читать еще:  Часто работает вентилятор охлаждения двигателя


Все в отдельном пакете. Присутствует ответная часть силового разъема


Аналогично размеры.


4xA4988 драйверы


Еще фото.


Радиаторы без скотча. Нужно устанавливать на термоклей или термопасту.


Правильное ориентирование A4988 при установке — резистором
в сторону ОТ силового разъема
. Как на картинке.


Итак, вот собственно для чего все это покупалось. Вот так выглядят комплектующие для сборки и обозреваемый апгрейд-кит для самодельного станка-фрезера.


Здесь на Mysku несколько раз проскакивали публикации про самодельный станок-фрезер из фанеры.


Достаточно простой конструкции, с использованием проверенной временем компоновки. Станок имеет рабочее поле 180х200х150 мм, и управляющую плату Arduino UNO + CNC Shield. Со своими обязанностями UNO с прошивкой GRBL справляется, но хотелось чего то большего)))). Это весьма бюджетный фанерный станок-фрезер для простых операций (гравировка, фрезеровка мягких материалов, изготовление печатных плат).


Я задумал некоторую модернизацию станка, в первую очередь – это установка экрана управления и с возможностью автономной работы (с флешки). До настоящего времени использовался старый ноутбук или планшет с Windows. Соответственно, смена платы управления повлечет замену прошивки на Marlin/Repieter. Эти прошивки умеют и CNC и лазерное выжигание с ТТЛ. На самом деле я должен отметить, что существует прошивка GRBL для MEGA2560. Но это, как говорится, на любителя. Во вторую очередь – нужно было обеспечить модернизационный потенциал – дополнительные входы и выходы для подключения периферии (ТТЛ для лазера, обдув, подсветка, кнопки управления гравером, прицел на WI-FI и удаленный доступ с вебкой).

Вот краткое описание комплектующих и основных этапов сборки. Потребуются фанерные детали корпуса (резка фанеры по чертежам лазером), клей для сборки, а также ходовые винты Т8, гайки к ним, направляющие валы и подшипники (8 и 6 мм), ну и по мелочи — крепеж, хомуты и прочее. Процесс сборки не сложный. Сначала собирается корпус и оси XY, затем отдельно собирается ось Z, каретка и крепление для фрезера.


Сначала собираем корпус.


Для сборки используется клей (столярный, ПВА, или другой удобный)


Обратите внимание на правильность установки несущих конструкций. Диагональ можно перепроверить линейкой, угольником — перпендикулярность стенок.


Далее устанавливаются направляющие валы.


Отдельно соберем ось Z с креплением фрезера.


И каретку Y.


Далее фото из разряда «как нарисовать сову». Промежуточных подробных фото, с сожалению пока нет.


Станочек бюджетный, двигатели из серии «я тебя слепила из того, что было». Двигатели Nema17 устанавливаются через переходник типа такого.


На днях допечатаю адаптеры на 3Д принтере, затем установлю новые Nema17.

Дополнительная информация — сравнение со стоимостью станка от Мастеркит

Вот такой станочек попался мне. Конструктор Мастер-Кит 3-х осевой фрезерный станок с ЧПУ — 24000 рублей


А функционал — тот же.

Несколько слов про прошивку. Можно настроить с нуля Марлин/Repetier, можно найти готовую сборку. Вот, например, Marlin

. При настройке обратите внимание на вот этот код:

В прошивке надо будет указать тип «бутерброда» — матплату Мега2560+RAMPS1.4, так как экструдеров у нас нет, то выбираем вот такой вариант:

35 = RAMPS 1.3 / 1.4 (Power outputs: Extruder, Fan, Fan) и далее #define MOTHERBOARD 35 В зависимости от сборки Марлина, эта же настройка может выглядеть по другому: #define BOARD_RAMPS_13_EFF 35 // RAMPS 1.3 (Power outputs: Hotend, Fan0, Fan1) Если не требуется слежение за температурой, то отключаем датчики тоже — прописываем «0» #define TEMP_SENSOR_ 0 Прописываем размеры рабочей зоны, расположение концевиков и точки HOME, ускорения, скорости перемещения и прочее. Ну и так далее, методом проб и ошибок настраиваем свою конфигурацию.

Скажу только. что в Repitier

больше заложено возможностей для CNC/Laser конфигурации. Заходим в онлайн-тулзу Repetier-Firmware configuration tool и начинаем настраивать. После настройки основных параметров (длина/ширина и т.д.), необходимо выбрать «специальные» функции — для лазера или фрезера.


Вот например есть такой код
// ########################################################################################## // ## Laser configuration ## // ########################################################################################## /* If the firmware is in laser mode, it can control a laser output to cut or engrave materials. Please use this feature only if you know about safety and required protection. Lasers are dangerous and can hurt or make you blind. The default laser driver only supports laser on and off. Here you control the eíntensity with your feedrate. For exchangeable diode lasers this is normally enough. If you need more control you can set the intensity in a range 0-255 with a custom extension to the driver. See driver.h and comments on how to extend the functions non invasive with our event system. If you have a laser — powder system you will like your E override. If moves contain a increasing extruder position it will laser that move. With this trick you can use existing fdm slicers to laser the output. Laser width is extrusion width. Other tools may use M3 and M5 to enable/disable laser. Here G1/G2/G3 moves have laser enabled and G0 moves have it disables. In any case, laser only enables while moving. At the end of a move it gets automatically disabled. */ #define SUPPORT_LASER 1 #define LASER_PIN 9 #define LASER_ON_HIGH 1 Пин ТТЛ управления лазером подключается к пину 9 на RAMPS (пин можно настроить и другой, удобный)
И далее есть вот такие настройки

// ## CNC configuration ## /* If the firmware is in CNC mode, it can control a mill with M3/M4/M5. It works similar to laser mode, but mill keeps enabled during G0 moves and it allows setting rpm (only with event extension that supports this) and milling direction. It also can add a delay to wait for spindle to run on full speed. */ #define SUPPORT_CNC 0 #define CNC_WAIT_ON_ENABLE 300 #define CNC_WAIT_ON_DISABLE 0 #define CNC_ENABLE_PIN -1 #define CNC_ENABLE_WITH 1 #define CNC_DIRECTION_PIN -1 #define CNC_DIRECTION_CW 1 По сути указывается основные настройки для CNC, а также можно завести специальные кнопки управления станком. Добиваемся компиляции кода без ошибок, заливаем в плату и проверяем.


А вот что можно «вытворять» на этом фрезере.

В планах сделать корпус для электроники

После окончательной сборки планируется все оформить в корпус с разъемами и вентиляцией. Например, вот такой, сборный


Или раздельный для дисплея


и RAMPS+MEGA

  1. Если планируется установка NEMA23, то можно взять комплект электроники с DRV8825. Экран можно взять Full graphic smart controller.
  2. Можно сделать Wi-Fi управление или специальный планшет на windows.
  3. В целом данный комплект позволяет значительно расширить возможности самодельного станочка, а в перспективе – и функционал в виде лазера или дополнительной оси.
  4. После модернизации я планирую докинуть еще и лазерную головку, будет выжигать в меру возможностей.

К сожалению, еще не все комплектующие у меня в наличии (подводят китайские товарищи), поэтому полномасштабного фото-видео готового станочка не будет. Фотографии частично предоставлены с форума (с разрешения автора). Чуть попозже можно будет и топик в сообщество DIY на Mysku запилить, с подробным раскладом, что и где заказывать.
Полезные ресурсы: Настройка тока драйверов а4988 можно посмотреть вот тут. Форум с описанием станка и инструкциями

Купоны на скидку

До конца марта действует купон на ассортимент магазина SL6%OFF скидка 6% на некоторые товары. И специальный купон для этого комплекта Mega2560+Ramps на скидку 10%
987300 Спасибо за уделенное внимание!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector