Электроника лазерного гравера. Arduino UNO, CNC shield v3, ttl laser driver.

Лазерный гравер собран и работает, и об этом рассказывал в прошлой статье: «Самодельный Лазерный гравёр с ЧПУ, в домашних условиях». Как он гравирует, и все этапы сборки, можно посмотреть в видео, в предыдущей статье. А сегодня подробнее разберем электронику лазерного гравировального станка: Arduino UNO, CNC shield v3, драйвер шагового двигателя A4988, ttl laser driver. Почти вся электроника, которую использую для сборки самодельного лазерного гравера, расписана в отдельных статьях, которые вы можете найти в разделе сайта: «Обзор электроники для ЧПУ станков и 3D принтеров».

Тестирование электроники лазерного гравировального станка с ЧПУ.

Перед установкой всей электроники на место, рекомендую поэтапно все проверить, чтобы не искать возникшую проблему уже на станке. Можно допустить ошибку в настройке электроники или в механике, что при проверке установленной электроники приведет к ряду трудностей в определении причины сбоев в работе ЧПУ станка.

Для начала, устанавливаем CNC shield v3 на Arduino UNO. Перед установкой драйверов необходимо установить перемычки деления шага.

Для начала, устанавливаем CNC shield v3 на Arduino UNO. Перед установкой драйверов необходимо установить перемычки деления шага. Что это такое, и для чего нужно деление шага, читайте в статье про драйвер A4988: «Драйвер шагового двигателя A4988». Я устанавливаю деление шага ½, потому что при увеличении деления шага падает мощность двигателя, а также у меня получается 400 шагов на мм, - этого вполне достаточно для лазерного гравера.

Расчет деления шага.

Как же рассчитать деление шага, и сколько шагов получится для совершения перемещения на 1 мм? Количество шагов сделанных шаговым двигателем, для совершения перемещения станка на 1 мм, зависит от характеристик шагового двигателя, от передачи (винтовая или ременная), какое деление шага настроено (для разных драйверов деление шага настраивается по разному, и количество отличается). В моем случае, получаются следующие параметры:

  • Шаговый двигатель 17HS4401 совершает 200 шагов на 1 оборот вала. (Из характеристик двигателя).
  • Шпилька с метрической резьбой М6 перемещается на 1 мм. за оборот (табличное значение).
  • Деление шага установил ½.

Количество шагов на 1 мм рассчитываем по формуле:

H = Sh*M/D где,

  • Н – количество шагов для перемещения на 1 мм.
  • Sh – количество шагов шагового двигателя для совершения 1 оборота,
  • М – перемещение при вращении ходового винта на 1 оборот.
  • D – установленное деление шага.

Н = 200*1/0,5 = 400 шагов для перемещения на 1 мм.

Данные параметры нам пригодятся при настройке GRBL, которые будем настраивать в следующей статье.

Установка драйверов A4988 и настройка ограничивающего тока.

После установки деления шага, устанавливаем драйвер A4988 в разъёмы с надписью X и Y.

После установки деления шага, устанавливаем драйвер A4988 в разъёмы с надписью X и Y.

Дальше, нам нужно рассчитать ограничение тока драйвера A4988, для этого нужно знать параметры двигателя и номинал резисторов, установленных на драйвер A4988.Это два черных прямоугольника на плате драйвера, обычно подписаны R050 или R100.

В моем случае, номинал резисторов R100, что означает 100 Ом. Ток двигателя 17HS4401 - 1,7А.

Расчет ограничивающего тока драйвера шагового двигателя A4988.

Vref = Imax * 8 * (RS)

  • Imax — ток двигателя;
  • RS — сопротивление резистора. В моем случае, RS = 0,100.

Для 17HS4401 Vref = 1,7 * 8 * 0,100 = 1,36 В.

В связи с тем, что рабочий ток двигателя равен 70% от тока удержания, то полученное значение нам нужно умножить на 0,7. В противном случае, двигатели, в режиме удержания, будут сильно греться.

Для 17HS4401 Vref ист. = 1,36*0,7 = 0,952 В.

Настраиваем ток шагового двигателя.

Для этого возьмём мультиметр, и один контакт подключим к контакту GND, а второй на переменный резистор драйвера.

Для этого возьмём мультиметр, и один контакт подключим к контакту GND, а второй на переменный резистор драйвера. Поворачивая потенциометр на драйвере, подбираем нужное напряжение. На мультиметре у меня показания в мВ, поэтому такое большое значение.

Аналогично настраиваем ограничивающий ток для второго драйвера.

Внимание! Не забудьте установить радиатор охлаждения на драйвер шагового двигателя, в противном случае, драйвер будет перегреваться.

Подключение шагового двигателя и светодиода, вместо лазера.

Как писал выше, лучше лишний раз проверить все на столе, чтобы убедиться в работоспособности электроники в холостом режиме. А в связи с тем, что световое излучение от лазерного модуля опасно для зрения, работоспособность TTL сигнала лучше проверить на обычном светодиоде.

Подключение шагового двигателя и светодиода, вместо лазера.

Для начала подключаем светодиод. Так как у меня лазер 450 nm, он синего свечения, и светодиод на макетную плату установил синего цвета.

Не забудьте про то, что в Arduino UNO нужно загрузить прошивку GRBL 1.1. Скачать прошивку можно внизу статьи. Подробно, как загрузить прошивку в Arduino, рассмотрим в следующей статье.

Схема подключения светодиода к CNC shield v3.

Схема подключения светодиода к CNC shield v3.

Сейчас, отправляя команду в монитор порта M3 S1, мы можем включить светодиод минимальной мощности. Данную команду я использую для определения положения лазера при установке заготовки.

Сейчас, отправляя команду в монитор порта M3 S1, мы можем включить светодиод минимальной мощности.

Затем, можно отправить команду M3 S255,и вы увидите, что светодиод светит ярче. Это означает, что все работает отлично. Если у вас что-то не получается, не переживайте, в следующей статье разберем, почему светодиод может не работать.

Затем, можно отправить команду M3 S255,и вы увидите, что светодиод светит ярче.

С работой лазера определились. Сейчас нужно проверить работу шаговых двигателей. Подключаем шаговые двигатели к CNC shield v3, как показано на схеме ниже.

Схема подключения шаговых двигателей к CNC shield v3.

Схема подключения шаговых двигателей к CNC shield v3.

На схеме у меня подключено 3 драйвера шагового двигателя A4988. По сути, должно стоять всего 2. В изображении CNC shield v3, которое я использую при рисовании схемы, сделано с 3 драйверами, и изменить изображение нельзя, поэтому на драйвер, установленный на ось Z, не обращайте внимания.

На схеме у меня подключено 3 драйвера шагового двигателя A4988.

Сейчас можно проверить работоспособность шаговых двигателей. Для этого будем использовать программу LaserGRBL, скачать которую вы можете внизу статьи, в разделе материалы для скачивания.

Дальше, подключаем Arduino к компьютеру. Выбираем порт, к которому подключена Arduino UNO. Затем, в программе нажимаем на панель управления, в левом нижнем углу, на стрелки влево или вправо. У вас должен вращаться шаговый двигатель, подключённый к оси X. При нажатии стрелок вверх и вниз, должен вращаться двигатель, подключенный к оси Y.

Сейчас можно проверить работоспособность шаговых двигателей. Для этого будем использовать программу LaserGRBL

Если у вас не получилось воспользоваться программой LaserGRBL, вы можете отправить, по очереди, следующие команды в монитор порта:

  • G1 X50 F4000
  • G1 Y50 F4000
  • G1 X0 F4000
  • G1 Y0 F4000

При удержании вала, двигатель не должен останавливаться сразу. Для остановки вала нужно приложить усилие. Если ваш шаговый двигатель сразу останавливается, то нужно проверить настройку ограничивающего тока, правильность установки драйверов. При необходимости, поменять драйвера местами. Бывают случаи глюков драйверов, и при простой их смене местами, всё начинает работать нормально.

Установка электроники на лазерный гравировальный станок, и подключение.

Установка электроники на лазерный гравировальный станок, и подключение.

После проведения всех тестов, можно установить электронику на ЧПУ станок и провести первый пуск.

Схема подключения Arduino UNO + CNC shield v3 + A4988 + ttl laser driver.

Схема подключения Arduino UNO + CNC shield v3 + A4988 + ttl laser driver.

Подключаем все вот по такой схеме. Я постарался все разместить и подписать так, как у меня на TTL драйвере. У вас может быть другой порядок подключения, но значительных отличий быть не должно.

Несколько фото подключения ttl laser driver к CNC shield v3.

Несколько фото подключения ttl laser driver к CNC shield v3.

Вот так выглядит установленная электроника. Как станок работает, смотрите в предыдущей статье. А в следующей статье рассмотрим: как загрузить GRBL 1.1 в Arduino UNO, настроить GRBL и запустить гравировку первого изделия.

Понравился проект Самодельный Лазерный гравёр с ЧПУ, в домашних условиях? Не забудь поделиться с друзьями в соц. сетях.

А также подписаться на наш канал на YouTube, вступить в группу Вконтакте, в группу на Facebook.

Спасибо за внимание!

Технологии начинаются с простого!

Фотографии к статье

Файлы для скачивания

grbl-1.1h grbl-1.1h.zip301 Kb 758 Скачать
LaserGRBL – скачать бесплатно русскую версию LaserGRBL – скачать бесплатно русскую версию.zip4340 Kb 825 Скачать

Комментарии

Ваше Имя*

Admin

Admin (21 марта, 2021 в 09:00)
НЕ "ограничивающий ток" а "Ограничивающее напряжение"
Если вы считает что есть ошибка в статье пишите более конкретно где, что и почему. 
Считаете что настраиваем не ограничивающий ток. То вы неправы!  Да мы настраиваем резистором напряжение для установки ограничивающего тока.

Будьте внимательнее!

Алексей

Гость: Алексей (13 марта, 2021 в 23:36)

НЕ "ограничивающий ток" а "Ограничивающее напряжение"