Чпу из dvd приводов и 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.

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.

Читайте также:  Схема работы 2х тактного двигателя

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.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Сегодня я наконец таки доделал сам гравер и испытал его.

Теперь обо всем по порядку.

Изначально идея собрать лазерный гравер родилась когда я увидел на али экспрессе поделку NeJe — гравер из DVD приводов.

Цена 4-5 тысяч рублей, дорого. Но игрушка вроде интересная.

Посидел, покопал интернет, посмотрел ролики на ютубе. Вроде самому собрать не сложно.

Было у меня в наличие пара шаговых моторчиков от струйного принтера Epson (что-то типа 25 шагов на оборот), немного алюминиевого профиля из Леруа.

Решил попробовать из того что есть изобразить что-то типа чпу гравера Cyclone PCB Factory, о постройке которого я так же недавно рассказал. Только осей было бы 2.

Привод решил делать на ремнях, он проще.

Исходя из направляющих что оставались от принтеров прикинул размер и собрал основание. Закрепил моторчик, натяжитель ремня, направляющие, установил подвижный стол и закрепил ремень.

Фотографии с установленным ремнем не осталось.

Все бы ничего, но стол от края до края пробегал всего за 2,5 оборота шагового двигателя. Точности позиционирование такая схема не дала бы.

Ременной привод разобрал, начал думать как переделать схему на ходовой винт м5 и забросил.

Навалилось работы, стало некогда.

В это время товарищ подарил мне несколько DVD приводов на разбор. Пишущий DVD RW Sony и пару CD-RW DVD-ROM LG.

На пробу решил собрать гравер на кусках DVD привода. От чего ушел, к тому и пришел. Для того чтоб понять заинтересует меня это или нет вполне хватит.

Собирать гравер на кожухе от CD привода мне показалось не эстетичным. Решил собрать раму граверу из разного алюминиевого профиля. Был у меня квадрат 20х20х1.5, уголок 20х20х1.5, шинка 60х2 и П образный профиль 12х15х2. Еще одной задачей ставил себе набить руку в работе с профилем. Алюминий материал противный, то сверло при сверлении уведет, то рука при распиле дрогнет, то полотно закусит. В общем в качестве тренировки и отточки скиллов не лишнее. В дальнейшем планирую собрать принтер на профиле из Леруа.

Раму скреплял заклепочником. Быстро и надежно.

Если стоит цель сделать дешево и сердито, можно и нужно собирать на корпусе от привода.

На ось X использовал кусок от LG, на Y кусок от Sony. С подвижных кареток обоих приводов снял все что только можно. Это нам не потребуется.

Для обоих осей спроектировал и распечатал разные проставки на принтере. На ось Y с резьбой.

В качестве стола использовал кусочек 6мм оргстекла. Оргстекло после сборки гравера приклеил к печатному столику так же, суперклеем.

Вместо всяких гаек, подкладок и прокладок, мне было удобно распечатать разные крепежные элементы на принтере. Никаких клеевых пистолетов и соплей :)

Из квадратного профиля 20х20 нарезал 4 куска на основание и стойки.

Кусочек уголка 20х20х1.5 нужен был чтоб разнести стойки, чтоб между стойками вошел кусок с кареткой, привод по оси Y.

Собрал основание для оси Y. Два куска квадратного профиля и алюминиевая полоса. Скрепил заклепочником.

По месту приклепал стальные уголки для крепления портала оси Х.

В качестве держателей стоек оси X использовал стальные уголки из Леруа. Рублей по 14 за штуку.

И собрал все воедино.

Покупать готовый лазер с контроллером на Али дорого, в итоге купил только TTL контроллер для лазера.

За 250 с копейками рублей.

Лазерный диод взял из привода Sony. Линзу взял от привода LG. Лазерный диод в квадратном корпусе вставил в П образный профиль, модуль с лазером встал очень плотно, а перед ним разместил линзу в сборе от LG, с катушками фокусировки и прочей требухой. Идеально кстати подошла по ширине и высоте. В таком варианте появляется возможность регулировать фокусное расстояние от лазера до линзы.

Читайте также:  Чем заклеить трещину в коробке передач

На фото частично видно конструкцию самого лазерного модуля.

Ничего не придумал лучше и проще, чем притянуть лазерный модуль к каретке X кабельными стяжками. Достаточно надежно и можно регулировать расстояние от лазера до заготовки.

Электронику граверу паял на работе. После сборки показал свою игрушку коллегам. И началось: а бумагу порежет, а черную изоленту, а синий скотч, а если кусок припоя черным покрасить расплавит ? :)

Рассказываю, на картоне лазер оставляет след, черную изоленту и черный полиэтилен режет. Синий скотч на картоне режет.

В общем игрушка получилась забавная.

Уже дома. Подпилил по длине лазерный излучатель. Платку TTL спрятал внутри профиля.

Программа для перевода картинки в г-код называется CHPU.

Управляет фрезером GRBLController.

Гравирует картинку. Первый так сказать блин. Сравните с моей аватаркой :)

Естественно, надо подбирать режим гравировки. И небольшой вентилятор для обдува не помешал бы, дым от резки сдувать. Гравировал на куске картона.

Прошивку в плату я залил GRBL 1.1f, это есть в записи про плату.

Что касается настройки прошивки:

Шаговый двигатель DVD привода чаще всего имеет 20 шагов на оборот.

20/3=6,6666666666667 шага на 1мм

На драйверах a4988 установлен микрошаг 16.

Записываем в прошивку шаги на мм

Рекомендуют ток шаговых двигателей ставить 0,36А.

Напряжение на драйверах a4988 (для сопротивлений в 100Ом в драйвере) выставил 0,24 В

Для drv8825 напряжение было бы 0,18В

Для включения режима лазерный гравер в прошивке надо ввести

Лазер (через контроллер) у меня подключен к 11 ноге ардуино, с ШИМом.

Т.е. мощность лазера можно регулировать, и можно включать-отключать лазер программно.

Для включения лазера даем команду

Лазер не включится до того, пока каретка не поедет.

Для отключения лазера команда

Если о чем-то забыл рассказать — спрашивайте.

Повторюсь, игрушка получилась интересная, игрушкой я доволен.

Когда-нибудь дойдут руки и доделаю большой гравер.

БЕРЕГИТЕ ГЛАЗА! Не допускайте прямого и отраженного попадания луча лазера в глаза. Не смотрите на работающий лазер без специальных очков. Не допускайте домашних животных к работающему граверу!

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

В этом проекте я покажу вам как легко и просто построить свой дешевый мини ЧПУ плоттер на арудино. Конечно, ведь можно и просто взять и купить плоттер, но во первых это очень дорого, а во вторых не нужно мне 🙂

Для осей X и Y мы используем шаговые двигатели и направляющие, вытащенные из двух старых dvdcd приводов. Рабочая зона у нашего ЧПУ плоттера будет 4 на 4 сантиметра.

Поскольку проект основан на использовании последовательного порта то вы сможете так-же использовать Bluetooth-модуль (например HC-06) для того чтобы подключать плоттер к компьютеру без проводов!

Я использовал код с этого сайта, которому я должен сказать спасибо.

Не бойтесь сделать этот плоттер, это очень легко и просто!!

Шаг 1. Что вам понадобится.

Для этого проекта вам понадобятся:

Список частей для «новичков»:

  • Arduino uno
  • Беспаечная макетная плата
  • 2x L293D драйвера моторов
  • Мини сервопривод
  • 2x DVD/CD Привода

Список частей для «продвинутых» :

  • ATmega328p (прошитая загрузчиком Arduino)*
  • 28 pin DIP сокет
  • 16MHz кварцевый резонатор
  • 2x 22pF и 1x 100nF конденсатора
  • 10K резистор
  • Адаптер USB to Serial**
  • 2x L293D драйвера моторов
  • Мини сервопривод
  • 2x DVD/CD привода
  • Макетная плата под пайку
  • 4x 2 пиновых коннектора (или 2x 4 пиновых)***

*Также вам понадобится Arduino UNO для программирования микроконтроллера ATmega328

**USB to Serial позволит плоттеру соединяться с компьютером.

***Зачем использовать коннекторы? Пока вы не добьетесь работоспособности использование коннекторов позволит вам присоединять части без необходимости пайки.

Инструменты (только для списка материалов для «продвинутых»):

  • Отвертка
  • Паяльник
  • Припой
  • Устроиство для резки (дремель, бормашина)
  • Клей

Шаг 2. Разбираем CD/DVD приводы.

Первый шаг к построению нашего мини чпу плоттера это разборка двух приводов и извлечение из них шаговых двигателей. Используйте отвертку для того чтобы открыть их и извлечь двигатели и направляющие к ним.

Затем нужно выбрать из оставшихся частей ту, что будет являться основанием для нашего плоттера.

И наконец нам нужно найти что то, с помощью чего мы сможем присоединить один из шаговых двигателей с направляющими в вертикальное положение. Смотрите на изображения ниже.

Шаг 3. Оси X и Y.

На первом изображении выше вы можете увидеть ось Y нашего ЧПУ плоттера. Прикрепите её на поверхность, для этого вам понадобятся несколько винтов и отвертка.

Читайте также:  Счетчик на триггерах 4 х разрядный

На втором изображении обе оси X и Y. Ось X прикреплена к двум пластиковым деталям, которые я взял из оставшихся от приводов. Детали я вырезал чтобы они подходили по габаритам.

Это очень простой процесс. Всего лишь нужно быть уверенным что ось Y строго перпендикулярна основанию плоттера и оси X.

Шаг 4. Ось Z.

Это самый сложный шаг во всей инструкции.

Вам понадобится что-то, с помощью чего можно приделать её на ось X, плоскую поверхность. На эту поверхность нужно прикрепить сервопривод (ось Z) и держатель для ручки. Ручка (или карандаш) должна иметь возможность двигаться вверх и вниз с помощью сервопривода.

Выше есть картинка для объяснения того, что вам понадобится чтобы сделать ось Z.

Шаг 5. Основание для бумаги.

Теперь вам нужно присоединитиь деревянную (или пластиковую) поверхность на ось Y (5 на 5 сантиметра будет достаточно. На эту поверхность вы будете класть кусок бумаги для печати на нем тектстов иди изображений.

Запомните, зона печати будет 4 на 4 сантиметра.

Шаг 6. Электрический контур.

Теперь механическая часть у нас готова, самое время подготовить электрический контур и протестировать шаговые двигатели осей X и Y.

На изображении выше приведена схема соединения проводов.

Подключение шаговых двигателей требует особого внимания. На следующем шаге вы найдете тестовый код для осей x и y. Если ваши шаговики не работают нормально вы долдны найти рабочую комбинацию соединений их и микросхем L293D.

Шаг 7. Тестируем оси X и Y.

const int stepsPerRevolution = 20;

//Connection pins:
Stepper myStepperX(stepsPerRevolution, 8,9,10,11);

void setup() <
//Set speed:
myStepperX.setSpeed(100);
//max 250 steps for dvd/cd stepper motors
myStepperX.step(160);
delay(100);

Это код для оси X.

const int stepsPerRevolution = 20;

// Connection pins:
Stepper myStepperY(stepsPerRevolution, 2,3,4,5);

void setup() <
// Set speed:
myStepperY.setSpeed(100);
// max 250 steps for dvd/cd stepper motor
myStepperY.step(160);
delay(100);

Это код для оси Y. Если шаговые двигатели пришли в движение, значит всё подсоединено верно.

Шаг 8. Загружаем рабочий код в мини ЧПУ плоттер.

Сам код можно скачать по ссылке.

Шаг 9. Программа для работы с G-кодом.

Теперь мы готовы печатать свое первое изображение с помощью нашего мини ЧПУ плоттера! Для этого нам понадобится программа-посредник между нами и плоттером. Она преобразует G-код в движения сервоприводов.

Что такое G-код? G-код это файл с координатами X, Y и Z. Выглядит это вот так:

M300 S30.00 (Опустили печатающий прибор)
G1 X10.00 Y10.00 F2500.00

G1 X20.00 Y10.00 F2500.00

M300 S50.00 (Подняли печатающий прибор)

Скачать программу можно тут, скачаем и запустим GCTRL.exe.

Кликните кнопку «play» чтобы запустить программу.

Затем нажмите клавишу ‘p’ и выберите порт своего Arduino.

Нажмите ‘g’ и выберите файл с G-кодом.

(Если что-то пойдет не так, нажмите ‘x’ чтобы остановить плоттер).

Шаг 10. Создаем собственный G-код.


Для того, чтобы создавать файлы с G-кодом, совместимые с нашим ЧПУ плоттером вам понадобится программа Inkscape.

Inkscape это редактор векторной графики профессионального уровня, который работает на Windows, Mac OS X и Linux. Вы можете пользоваться им совершенно бесплатно, потому что он распространяется по лицензии opensource GNU GPL. Скачать его можете тут.

Затем вам нужно будет установить к нему аддон, который позволяет экспортировать изображения в G-код. Скачать его можете по этой ссылке.

Настроим Inkscape для первого использования. Откройте программу, идите в меню «File» и нажмите «Document Properties». Смотрите первую иллюстрацию сверху и измените так, как показано на картинке. Потом закройте это окошко. Мы будем использовать зону печати равную 4 на 8 сантиметров. Далее смотрите вторую картинку.

Как печатать текст: Введите текст, поменяйте шрифт на Times New Roma и выставите размер 22. Затем кликните на иконку с курсором и выровняйте текст так, как показано на третьей картинке выше. Выберите путь из меню «Object to Path».

Как печатать изображения: Это сложнее чем тект. Изображения должны иметь прозрачный фон. Перенесите изображение мышкой в Inkscape. Кликните «Ок» в следующем окошке. Затем вы должны изменить размер изображения так, чтобы оно влазило в нашу область печати (смотри картинку 4). Нажмите «Path» из меню и выберите «Trace Bitmap». Сделайте затем так, как показано на 5м изображении. Нажмите Ок и закройте окошко. Затем двигайте серое изображение и удалите цветное позади него. Черно-белое изображение передвиньте в нужное место еще раз и кликните опять в меню «Path» кнопку «Object to path». На шестой картинке показано как удалить изображение.

Экспортируем как G-код: Наконец, идите в меню File, кликните «Save as» и выберите «.gcode». Кликните ок на следующем окне. Вот и все! Наш G-код готов на печати на нашем новеньком мини ЧПУ плоттере!

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock detector