Лазерный ЧПУ станок из CD приводов на базе Arduino


Здравствуйте, в этой статье я покажу и расскажу, как сделать лазерный ЧПУ станок, на котором вы сможете делать различные гравировки на дереве, пластике и кожи.

Для этого проекта нам понадобится:
• Микроконтроллер Arduino nano
• Два CD привода
• Два драйвера для шаговых двигателей А4988
• Лазер (в моей модели стоит на 200nm и 200МВт)
• Модуль mosfet на IRF520
• Соединительные провода
• Макетная плата
• Клеммы
• Металлические уголки
• Набор гаечек и винтиков

Из инструментов:
• Паяльник
• Шуруповерт

Для защиты глаз:
• Защитные очки

Давайте быстренько пробежимся по комплектующим. Начнём с мозга – микроконтроллера. Помимо Arduino nano можно также использовать и другие модели данного микроконтроллера.

Немаловажным является драйвер шагового двигателя А4988. С помощью него мы сможем управлять двигателем, задавать микро шаги и их скорость. Также в драйвере А4988 можно настраивать микро шаг двигателя: 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16.
Чтобы его настроить нужно подтянуть к плюсу пины ms1 ms2 ms3 в специальном порядке (представлено в таблице).

Рассмотрим основные характеристики.
• Напряжения питания: 8-35 В
• Режим микро шага: 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16
• Напряжение логики: 3-5.5 В
• Защита от перегрева
• Максимальный ток на фазу: — 1 А без радиатора; — 2 А с радиатором
• Размер: 20 х 15 мм
• Без радиатора: 2 г

Теперь рассмотрим схему подключения.
• ENABLE – включение/выключение драйвера
• MS1, MS2, MS3 – контакты для установки микро шага
• RESET — сброс микросхемы
• STEP — генерация импульсов для движения двигателей (каждый импульс – шаг), можно регулировать скорость двигателя
• DIR – установка направление вращения
• VMOT – питание для двигателя (8 – 35 В)
• GND – общий
• 2B, 2A, 1A, 1B – для подключения обмоток двигателя
• VDD – питание микросхемы (3.5 –5В)

Также нужно обговорить калибровку драйверов. Она осуществляется с помощью микро потенциометра на драйвере. Этот потенциометр регулирует ток, поступающий на двигатель. У разных двигателей разный ток потребления, поэтому и нам нужно определиться с нашими двигателями. Здесь есть два способа: быстрый и не очень правильный и долгий и правильный. Вы можете найти информацию о своём шаговом двигателе в интернете ориентируясь на модель своего CD дисковода. Есть большая вероятность, что этот метод не принесёт никакой информация. Или вы можете воспользоваться более простым способом. Проверните потенциометр против часовой стрелки да конца, подключите двигатель через простую программу на Arduino и постепенно поворачивайте потенциометр по часовой стрелки пока двигатель не заработает. Наша цель состоит в том, чтобы двигатель работал и не пропускал шаги. Не переживайте из- за того, что двигатель сильно греется. Это нормально, ведь рабочая температура шагового двигателя составляет 40 — 45 °C.

Код для калибровки:

//простое подключение A4988
//пины reset и sleep соединены вместе
//подключите VDD к пину 3.3 В или 5 В на Arduino
//подключите GND к Arduino GND (GND рядом с VDD)
//подключите 1A и 1B к 1 катушке шагового двигателя
//подключите 2A и 2B к 2 катушке шагового двигателя
//подключите VMOT к источнику питания (9В источник питания + term)
//подключите GRD к источнику питания (9В источник питания — term)
int stp = 13; //подключите 13 пин к step
int dir = 12; //подключите 12 пин к dir
int a = 0;
void setup()
{
pinMode(stp, OUTPUT);
pinMode(dir, OUTPUT);
}
void loop()
{
if (a < 200) // вращение на 200 шагов в направлении 1
{
a++;
digitalWrite(stp, HIGH);
delay(10);
digitalWrite(stp, LOW);
delay(10);
}
else { digitalWrite(dir, HIGH);
a++;
digitalWrite(stp, HIGH);
delay(10);
digitalWrite(stp, LOW);
delay(10);
if (a>400) // вращение на 200 шагов в направлении 2
{
a = 0;
digitalWrite(dir, LOW);
}
}
}

Едем дальше. Обговорим лазер. Лазеры в первую очередь отличаются мощностью. Именно от неё зависит сможете ли вы выжигать на светлых породах дерева или же станок сможет обрабатывать только тёмные материалы. В своей модели я использовал не мощный лазер, но в таком же корпусе продаются лазеры более высокой мощности. Я бы не советовал вам брать большие лазеры с радиаторами, ведь их масса намного больше и шаговые двигатели, которые не рассчитаны на данную нагрузку могут перегреться и выйти из строя.

Не забывайте о защите своих глаз и приобретите защитные очки. Очки нужно выбирать ориентируясь на длину волны вашего лазера.

Также нам понадобится MOSFET IRF520. Вы можете приобрести просто мосфет и нужную обвязку к нему или купить уже готовый модуль.

Ну вот теперь, Когда основные моменты обговорены и все компоненты заготовлены можно приступить к сборке.

Первым делом рассмотрим схему устройства:


Эти схемы абсолютно идентичны. Обратите внимание на питание лазера. Ваш лазер может быть другого напряжения.

Очень советую начинать сборку на макетной плате. После сборки устанавливаем программное обеспечение. Заходим на сайт http://lasergrbl.com/en/ , проходим во вкалдку download и скачиваем программу laserGRBL.

После заходим на GitHub и скачиваем архив.

Из архива достаём папку grbl и архивируем её. Это и будет наша библиотека для Arduino. Добавляем эту библиотеку в Arduino IDE и открываем пример grblUpload. Подключаем Arduino к компьютеру и заливам этот код.

Программа laserGRBL проста в использование и пяти минут гугла хватает, чтобы в ней разобраться.

Если схема на макетной плате собрана, двигатели реагируют на команды и программа работает, можно приступать к финальной части проекта – сборка в корпус и пайка.



Монтировал схему на обычной плате для пайки:



Корпус я решил сделать из того же корпуса от CD дисковода. Ось Y просто прикрепил к нижней части, а ось X прикрепил с помощью обычных мебельных уголков.

Таким образом у нас получается замечательный лазерный ЧПУ, с помощью которого можно делать различные творческие крафты. От брелоков и подвесок до именных чехлов для телефонов. Вот некоторые их моих работ:



Спасибо всем за прочтение данной статьи. Я надеюсь, что изложенная в ней информация была крайне полезна вам.

Источник: usamodelkina.ru

Добавить комментарий