Arduino CNC Plotter (Mesin Gambar)

Tentang proyek ini

Hai teman-teman! Saya harap Anda sudah menikmati instruksi saya sebelumnya "Cara membuat platform pelatihan Arduino Anda sendiri" dan Anda siap untuk yang baru, seperti biasa saya membuat tutorial ini untuk memandu Anda langkah demi langkah sambil membuat proyek elektronik berbiaya rendah yang luar biasa ini. yang merupakan "mesin plotter CNC" yang dikenal juga sebagai "gambar CNC" atau hanya "mesin CNC Arduino". ^_^

Saya menemukan banyak tutorial di web yang menjelaskan cara membuat Plotter CNC, tetapi dengan kurangnya informasi itu agak sulit untuk membuat mesin seperti itu, itulah alasan mengapa saya memutuskan untuk memulai instruksi ini di mana saya akan menunjukkan kepada Anda secara detail cara membuat mesin gambar sendiri dengan mudah .

Proyek ini sangat berguna untuk dibuat khusus setelah mendapatkan PCB khusus yang kami pesan dari JLCPCB.

untuk meningkatkan penampilan mesin kami dan juga ada cukup dokumen dan kode dalam panduan ini untuk memungkinkan Anda membuat mesin Anda dengan mudah. Kami telah membuat proyek ini hanya dalam 5 hari saja, hanya tiga hari untuk mendapatkan semua suku cadang yang dibutuhkan dan menyelesaikan pembuatan perangkat keras dan perakitan, kemudian 2 hari untuk menyiapkan kode dan memulai beberapa penyesuaian. Sebelum memulai, mari kita lihat dulu.

Apa yang Akan Anda Pelajari Dari Tutorial Ini:

• Membuat pemilihan perangkat keras yang tepat untuk proyek Anda bergantung pada fungsinya
• Siapkan diagram rangkaian untuk menghubungkan semua komponen yang dipilih
• Rakit semua bagian proyek (perakitan mekanis dan elektronik)
• Penskalaan saldo mesin
• Mulai memanipulasi sistem

Langkah 1:Apa itu Mesin Plotter?

Karena saya telah membuat instruksi ini untuk pemula, saya harus menjelaskan secara rinci terlebih dahulu apa itu mesin gambar dan bagaimana cara kerjanya!

Seperti yang didefinisikan di wikipedia, CNC adalah singkatan dari Computer Numerical Control, sebuah mesin yang merupakan struktur yang dikendalikan komputer yang menerima instruksi melalui port serial yang dikirim dari komputer dan menggerakkan aktuatornya tergantung pada instruksi yang diterima. Sebagian besar mesin ini adalah mesin berbasis motor stepper yang menyertakan motor stepper dalam sumbu tema.

Kata lain dari "sumbu", ya, setiap mesin CNC memiliki jumlah sumbu yang ditentukan yang akan dikendalikan oleh program komputer.

Kata lain dari "sumbu", ya, setiap mesin CNC memiliki jumlah sumbu yang ditentukan yang akan dikendalikan oleh program komputer.

Dalam kasus kami CNC plotter yang kami buat adalah mesin double axis "detail di gambar 1" yang memiliki motor stepper kecil di sumbunya "stepper di gambar 2" stepper ini akan memindahkan baki aktif dan membuatnya bergerak dalam sumbu ganda rencana untuk membuat desain gambar menggunakan pena gambar. Pena akan dipegang dan dilepaskan menggunakan mesin ketiga dalam struktur kami yang akan menjadi motor servo.

Langkah 2:Motor Stepper Adalah Aktuator Utama

Motor stepper atau motor step atau motor stepping adalah motor listrik DC brushless yang membagi putaran penuh menjadi beberapa langkah yang sama. Posisi motor kemudian dapat diperintahkan untuk bergerak dan menahan pada salah satu langkah ini tanpa sensor posisi untuk umpan balik (pengendali loop terbuka), selama motor secara hati-hati disesuaikan dengan ukuran aplikasi sehubungan dengan torsi dan kecepatan. , dari mana mendapatkan motor stepper untuk proyek kami, yah mudah, ambil saja DVD reader lama seperti yang ada di berikut gambar.

Saya punya dua untuk 2 dolar, daripada yang perlu Anda lakukan hanyalah membongkarnya untuk mengekstrak motor stepper dan dukungannya, seperti yang ditunjukkan gambar berikutnya, kita akan membutuhkan dua di antaranya.

Setelah Anda mendapatkan motor dari pembaca DVD, Anda harus membuatnya siap digunakan dengan mengidentifikasi gulungan motor berakhir. Setiap motor stepper memiliki dua kumparan dan menggunakan multimeter Anda dapat mengidentifikasi ujung kumparan dengan mengukur hambatan antara konektor pin motor "seperti yang ditunjukkan gambar berikut " dan untuk setiap koil harus diukur sekitar 10Ohm.

Setelah mengidentifikasi kumparan motor, cukup solder beberapa kabel untuk mengontrol motor melaluinya "lihat gambar berikutnya"

Langkah 3:Diagram Sirkuit

Jantung mesin kami adalah arduino Nano Dev board yang akan mengontrol pergerakan tiap aktuator tergantung dari instruksi yang diterima dari komputer, untuk mengendalikan motor stepper ini kita membutuhkan driver motor stepper untuk mengatur kecepatan dan arah masing-masing aktuator.

Dalam kasus kami, kami akan menggunakan driver motor jembatan L293D H "lihat gambar 3" yang akan menerima perintah motor yang dikirim dari arduino melalui inputnya dan mengontrol motor stepper menggunakan outputnya.

untuk menghubungkan semua bagian yang diperlukan bersama dengan papan Arduino kami, saya telah membuat diagram sirkuit yang menunjukkan gambar pertama di mana Anda harus mengikuti koneksi yang sama untuk motor stepper dan motor servo.

Gambar selanjutnya menjelaskan secara rinci melalui skema diagram rangkaian dan bagaimana seharusnya hubungan antara Arduino dan komponen lainnya, yang pasti Anda dapat menyesuaikan tautan ini tergantung pada kebutuhan Anda.

Langkah 4:Pembuatan PCB (Diproduksi oleh JLCPCB)

Tentang JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.), adalah perusahaan prototipe PCB terbesar di Cina dan produsen teknologi tinggi yang mengkhususkan diri dalam prototipe PCB cepat dan produksi PCB batch kecil. Dengan lebih dari 10 tahun pengalaman di bidang manufaktur PCB, JLCPCB memiliki lebih dari 200.000 pelanggan di dalam dan luar negeri, dengan lebih dari 8.000 pesanan online pembuatan prototipe PCB dan produksi PCB dalam jumlah kecil per hari. Kapasitas produksi tahunan adalah 200, 000 sq.m. untuk berbagai PCB 1-layer, 2-layer atau multi-layer. JLC adalah produsen PCB profesional yang menampilkan skala besar, peralatan sumur, manajemen ketat, dan kualitas unggul.

Berbicara Elektronik

Setelah membuat diagram sirkuit saya mengubahnya menjadi desain PCB untuk menghasilkan "lihat gambar berikutnya", untuk menghasilkan PCB, saya telah memilih JLCPCB pemasok PCB terbaik dan penyedia PCB termurah untuk memesan sirkuit saya. dengan mereka platform yang andal semua yang perlu saya lakukan adalah beberapa klik sederhana untuk mengunggah file gerber dan mengatur beberapa parameter seperti warna dan kuantitas ketebalan PCB, kemudian saya hanya membayar 2 Dolar untuk mendapatkan PCB saya setelah lima hari saja.

File Unduhan Terkait

Anda bisa mendapatkan file Sirkuit (PDF) dari sini. Seperti yang Anda lihat pada gambar di atas, PCB dibuat dengan sangat baik karena menunjukkan "gambar berikutnya" dari skema terkait.

dan saya memiliki desain PCB yang sama dengan yang kami buat untuk papan utama kami dan semua label dan logo ada untuk memandu saya selama langkah penyolderan. Anda juga dapat mengunduh file Gerber untuk sirkuit ini dari sini jika Anda ingin memesan desain sirkuit yang sama.

Langkah 5:Rancang Dukungan untuk Mesin Anda!

Untuk menghadirkan tampilan yang lebih baik untuk mesin kami, saya memutuskan untuk mendesain tiga bagian ini "lihat gambar 1" menggunakan perangkat lunak Solidworks , bagian-bagian ini akan membantu kita mengumpulkan pembaca DVD bersama-sama, saya memiliki file DXF dari bagian-bagian ini dan dengan bantuan teman-teman saya di FabLab Tunisia Saya mendapatkan bagian-bagian yang dirancang yang diproduksi menggunakan mesin pemotong laser CNC, kami menggunakan bahan kayu MDF 5mm untuk membuat bagian-bagian ini diproduksi.

Namun desain lain yang merupakan tempat pena gambar, saya mendapatkannya melalui proses pencetakan 3D. Dan Anda dapat mengunduh semua file terkait dari tautan di bawah.

Langkah 6:Bahan

Sekarang mari kita tinjau komponen yang diperlukan yang kita butuhkan untuk proyek ini, saya menggunakan Arduino Nano seperti yang disebutkan di atas, itu akan menjadi jantung dari mesin kita. Proyek ini juga mencakup dua motor stepper dengan IC driver dan motor servo. Anda akan menemukan di bawah ini beberapa tautan amazon yang direkomendasikan untuk item yang sesuai

Untuk membuat proyek semacam ini kita perlu :

• PCB yang kami pesan dari JLCPCB
• Arduino Nano :https://amzn.to/2SDSTgO
• 2 x driver jembatan L293D H :https://amzn.to/2C6PWyb
• 2 x IC socket DIP 16 pin :https://amzn.to/2RAyCvu
• 1 x DIP soket IC :https://amzn.to/2SPXMTW
• Konektor header SIL dan Sekrup :https://amzn.to/2Ril1JC
• 1 x motor servo SG90 :https://amzn.to/2VEsAZF
• 2 x pembaca DVD :
• Bagian yang dicetak 3D
• Bagian yang dipotong dengan laser
• Beberapa sekrup untuk perakitan
• Pena yang kami dapatkan dari JLCPCB atau pena gambar lainnya

Langkah 7:Perakitan dan Uji Elektronik

Kami pindah sekarang ke perakitan solder semua komponen elektronik. Seperti biasa Anda akan menemukan pada lapisan sutra atas label setiap komponen yang menunjukkan penempatannya di papan dan dengan cara ini Anda akan 100% yakin bahwa Anda tidak akan membuat kesalahan penyolderan.

Lakukan beberapa tes

Setelah menyolder komponen elektronik "lihat gambar pertama", saya memasang pembaca DVD ke pelat sumbu X dan saya melakukan hal yang sama untuk papan utama daripada saya menempatkan kabel motor di dalamnya sekrup header untuk membuat tes sederhana menggunakan tes motor stepper kode "lihat gambar berikutnya". Seperti yang Anda lihat, stepper bergerak dengan baik dan kami berada di jalur yang benar.

/****************************************** ************************************************** ************************************************** ************************* * - Penulis :BELKHIR Mohamed * * - Profesi :(Electrical Ingineer) Pemilik MEGA DAS * * - Tujuan Utama :Industri Aplikasi * * - Pemegang Hak Cipta (c) :All rights reserved ** - Lisensi :Lisensi 2 Klausul BSD * * - Tanggal :20/04/2017 ** *************** ************************************************** ************************************************** ************************************************** **//*********************************** CATATAN ********** ****************************/// Redistribusi dan penggunaan dalam bentuk sumber dan biner, dengan atau tanpa// modifikasi, diperbolehkan asalkan bahwa kondisi berikut terpenuhi:// * Redistribusi kode sumber harus mempertahankan pemberitahuan hak cipta di atas, ini// daftar kondisi dan disclaimer berikut.// * Redistribusi dalam bentuk biner harus mereproduksi pemberitahuan hak cipta di atas,// daftar ketentuan ini dan penafian berikut dalam dokumentasi// dan/atau materi lain yang disediakan bersama distribusi.// PERANGKAT LUNAK INI DISEDIAKAN OLEH PEMEGANG HAK CIPTA DAN KONTRIBUTOR "SEBAGAIMANA ADANYA"// DAN APAPUN JAMINAN TERSURAT MAUPUN TERSIRAT, TERMASUK, NAMUN TIDAK TERBATAS PADA, JAMINAN TERSIRAT UNTUK DIPERDAGANGKAN DAN KESESUAIAN UNTUK TUJUAN TERTENTU DIABAIKAN/* █░░░█░░░░░░░░░░▄▄░██░█ █░▀▀█▀▀░▄▀░▄▀░░▀▀░▄▄░█ █░░░▀░ */#include  // Sertakan stepper Perpustakaan motor const int stepPerRotation =20; // Jumlah langkah demi langkah. Nilai standar untuk CD/DVD// Menunjukkan motor stepper sumbu X Pin Stepper myStepperX(stepPerRotation, 8,9,10,11); void setup() {myStepperX.setSpeed(100); // Kecepatan motor steppersayaStepperX.step(100);delay(1000);myStepperX.step(-100); delay(1000);}void loop() {} 

Langkah 8:Perakitan Bagian Mekanik

Kami melanjutkan perakitan struktur kami dengan memasang motor stepper kedua ke pelat sumbu Y "lihat gambar berikutnya".

Setelah menyiapkan sumbu Y, Anda akan menyiapkan kedua sumbu untuk membuat denah sumbu ganda yang telah kita bicarakan di langkah pertama "lihat dua gambar berikutnya". semua yang perlu Anda lakukan adalah menempatkan dua sumbu di 90°

Pembuatan Tempat Pena

Tempat pulpen kita siapkan dengan cara menempatkan kapak kecil ke dalam pegas untuk menahan dudukan pulpen hasil print 3D lalu kita kencangkan motor servo pada penempatannya "lihat gambar 4", dudukan pulpen sudah siap jadi kita tempelkan ke kereta Sumbu Y menggunakan lem panas atau cara lain agar dapat meluncur pada sumbu Y mengikuti langkah motor stepper “lihat gambar 5”, lalu kita tempelkan plat aktif kita ke gerbong sumbu X “lihat gambar 6”, dan kami selesai dengan memasang kabel mesin ke konektornya di papan tulis. Setelah beberapa pengaturan, desain mekanis kami siap untuk aksi 'lihat gambar 7'.

Langkah 9:Bagian Perangkat Lunak

Pindah ke bagian software, kita akan menggabungkan tiga software untuk menghidupkan mesin, saya sudah membuat deskripsi singkat pada gambar pertama, kami akan membuat desain kami menggunakan perangkat lunak Inkscape yang menghasilkan file gcode yang diperlukan untuk mesin kami dan untuk tentunya untuk memahami instruksi gcode mesin harus memiliki kode sendiri yang akan kita upload menggunakan software arduino IDE, bagian terakhir adalah bagaimana menghubungkan kode mesin ke file gcode, hal ini dilakukan dengan software pengolah.

Langkah pertama upload scketch board arduino yang bisa kalian download dari link yang sudah diposting di github dan jangan lupa update pin motor stepper sesuai skema kalian.

Mempersiapkan 'Inkscape' Gcode

Kemudian kita pindah ke Inkscape dan kita menyesuaikan beberapa parameter 'see next two pictures' seperti frame dan unit kertas.

kami menyiapkan desain kami dan menyimpannya dalam format unicon MakerBat 'lihat dua gambar berikutnya', jika format ini tidak tersedia pada versi Inkscape Anda, Anda dapat menempatkan add-on untuk memilikinya, setelah Anda mengklik (simpan) jendela baru akan muncul untuk penyesuaian parameter file Gcode.

semua yang perlu Anda lakukan adalah mengikuti penyesuaian yang sama seperti kami dan semuanya akan baik-baik saja ikuti 'tiga gambar berikutnya' lalu Anda mengatur parameter ini dengan cara ini, dan Anda memiliki file gCode Anda.

Menautkan Mesin ke File Gcode 'Processing 3'

Pindah ke perangkat lunak pemrosesan, agak mirip dengan Arduino IDE 'lihat gambar berikutnya'

jadi Anda harus membuka file 'program CNC' yang dapat Anda unduh dari repositori yang sama di Github dan jalankan saja 'lihat dua gambar berikutnya'.

jendela kedua akan muncul, Anda perlu menekan p terakhir di keyboard Anda untuk memilih port COM mesin 'lihat gambar berikutnya', dan tekan yang terakhir g untuk memilih file gcode yang diinginkan, setelah Anda memilihnya, mesin akan langsung mulai menggambar.

Langkah 10:Tes dan Hasil

Dan inilah saatnya untuk beberapa pengujian, setelah mengunggah file Gcode, mesin mulai menggambar dan saya sangat menyukai kedipan LED yang menunjukkan urutan yang dikirim ke setiap motor stepper.

Desainnya dibuat dengan sangat baik, dan Anda dapat melihat teman-teman proyek ini luar biasa dan juga mudah dibuat,

Jangan lupa untuk menonton proyek kami sebelumnya, yaitu "cara membuat platform pelatihan Arduino Anda sendiri". Dan berlangganan saluran YouTube kami untuk video yang lebih keren.

Satu hal terakhir, pastikan Anda melakukan elektronik setiap hari.

Itu BEE MB dari MEGA DAS. Sampai jumpa lain waktu!