Как настроить ардуино уно для чпу

CNC-DESIGN

В корзине пусто!

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.

Характеристики комплекта:

— совместим с прошивкой GRBL и стандартным G-кодом;

— к оличество осей: до 4 (X, Y, Z, A);

— до 6-ти концевых выключателей;

— управление шпинделем (включение, направление вращения, охлаждение) или другим исполнительным устройством;

— драйверы шаговых двигателей: A4988, DRV8825 или аналогичные;

— интерфейсы: UART, I2C

— напряжение питания: 12…36В;

— размеры — 65×55×20 мм;

С чего начать?

Для базовой настройки набора понадобится:

— компьютер для загрузки прошивки;

— шаговые двигатели NEMA17 с разъемом Dupont с 4 контактами;

— блок питания для моторов, обычно это 12В и не менее 3А;

Шаг первый.

Сборка «бутерброда» из плат Arduino Uno и CNC Sheild v. 3.

На фотографии показана установка платы CNC Sheild v. 3 на Arduino Uno. Перепутать достаточно сложно.

Шаг второй.

Плата CNC Sheild V.3 интересна тем, что позволяет распараллеливание шаговых двигателей для любой из осей. Это позволяет реализовывать проекты с двумя шаговыми двигателями на одну ось без дополнительных проблем.

Для реализации данной функции необходимо установить 2 джемпера в соответствующие выводы, напротив нужной оси.

Шаг третий.

Настройка тока драйверов шаговых двигателей.

Драйвера шаговых двигателей A4988 являются наиболее дешевыми и распространенными, но имеют два основных недостатка:

— шум при работе моторов;

— максимальное значение микрошага 1/16.

Замечательно подходят для построения максимально дешевой системы управления оборудованием.

Драйвера DRV8825 немного дороже, но позволяют реализовать более точную систему с микрошагом 1/32, с более низкими шумами при работе моторов.

При использовании драйверов шаговых двигателей А4988 или DRV8825 необходимо помнить, что драйвера при установке необходимо ориентировать по разному. Ориентиром может служить подстроечный резистор.

Настройку тока драйверов мы рассматривали в статье « Настройка тока драйвера шагового двигателя ».

Для настройки тока необходимо:

— установить драйвера в соответствующие слоты CNC Sheild v. 3;

— подключить плату к компьютеру при помощи USB кабеля;

Напомним основные моменты при настройке тока:

— настройка тока важна для правильной работы шагового двигателя, снижения нагрева моторов при работе и снижения вероятности пропуска шагов;

— настройка происходит при полном шаге, т. е. джемперы настройки микрошага нельзя устанавливать;

— настройка происходит для каждого драйвера отдельно, в том слоте, в котором он будет дальше использоваться.

После настройки тока необходимо удалить драйвера шаговых двигателей, чтобы перейти к следующему этапу.

Шаг четвертый.

Выбор и настройку микрошага для шагового двигателя мы описывали в статье « Микрошаг — выбор и применение ».

Напомним основные моменты:

— повышение значения микрошага ведет к потере крутящего момента на шаговом двигателе;

— высокие значения микрошага не ведет к кратному увеличению точности работы оборудования, из-за наличия люфта в подвижных элементах конструкции.

Например, при использовании ЧПУ станках трапецеидальных винтов с ходом 2 мм. Рассчитаем точность позиционирования при основном шаге. Двигатель Nema17 имеет 200 шагов на оборот.

Точность позиционирования получается следующая:

— перемещение на один оборот — 2 мм;

— шагов на оборот — 200 шагов;

2 мм/ 200 шагов = 0,01 мм/шаг

Подобная точность достаточна для самостоятельных проектов.

При использовании шкивов GT2 20 зубьев (дать ссылку) в приводе, получим следующие значения:

— перемещение на один оборот — 40 мм;

— шагов на оборот — 200 шагов;

40 мм/ (200 шагов * 16) = 0,0125 мм/шаг

После настройки микрошага необходимо установить драйвера шаговых двигателей.

Шаг пятый.

Помимо подключения к компьютеру кабелем USB необходимо подать силовое напряжение 12 В.

На CNC Sheild v. 3 это можно реализовать двумя путями:

— подключить блок питания с помощью разъема DC;

— подключит блок питания к клеммной колодке проводами.

Первый случай подходит для небольших проектов, типа мини лазерного гравера , второй для более энергоемких проектов, типа фрезерных станков.

При выборе мощности источника питания необходимо помнить, что его мощность должна быть больше суммарной энергоемкости устройства. Под энергоемкостью проекта надо понимать потребную мощность всех компонентов системы, таких как шаговые двигатели, исполнительный механизм (лазерный модуль или шпиндель).

Шаг шестой.

Подключение шаговых двигателей.

Подключение шаговых двигателей происходит посредством разъемов Dupont на 4 контакта, шаг разъема 2,54 мм.

Если вы купили двигатели без таких разъемов, то необходимо самостоятельно обжать их, соблюдая соответствие проводов вашего двигателя и выводом на плате CNC Sheild v.3.

На рисунке выделены подписанные контакты для подключения шагового мотора.

Они должны совпадать с описанием к выбранным шаговым двигателям.

Шаговый двигатель ноебходимо подключать в слот рядом с драйвером.

Шаг седьмой.

После подключения блока питания и шаговых двигателей необходимо залить в контроллер прошивку GRBL. Мы описывали это в статье «Прошивка GRBL — скачиваем, прошиваем» .

После того как вы убедитесь, что все двигатели вращаются можно приступать к установке двигателей и контроллера на устройстве и переходить к настройке параметров прошивки GRBL для конкретного проекта.

Источник

Плата для ЧПУ на Arduino UNO, CNC shield v3 и драйвера A4988 (DRV8825).

С драйверами шаговых двигателей A4988 и DRV8825 мы уже познакомились в предыдущих статьях. Рассмотрели подключение данных драйверов с помощью модуля. Сегодня рассмотрим CNC shield v3, которая позволяет установить драйвера в количестве 4 штук без использования дополнительных проводов подключения.

Для чего нужен CNC shield v3?

CNC shield v3 позволяет установить до 4 драйверов, которые могут управлять 4 независимыми шаговыми двигателями, что позволяет собрать лазерный гравировальный станок, плоттер, фрезерный гравировальный станок. Также возможно собрать 3D принтер, но для этого нужно будет проделать достаточно большую работу, а для чего это делать, если есть готовые решения на Arduino MEga2560 и ramps 1.4, ramps 1.5, ramps 1.6 и пр., которые рассмотрим в следующих статьях.

Для сборки мозгов ЧПУ (CNC) станка с использованием CNC shield v3 понадобиться:

• Arduino UNO – 1 шт.
• CNC Shield v3.0 – 1 шт
• Драйверы A4988 (DRV8825) – 3-4 шт.
• Шаговые двигатели- 3-4 шт.
• Источник питания 12- 36 В.
• И дополнительные материалы необходимые опционально: (джампера для установки микрошага двигателей и установки режима работы оси A, конечные выключатели, тактовые кнопки и пр.)

Все собирается практически без пайки. Достаточно установить все компоненты, настроить ток драйвера в соответствии с током шагового двигателя, который вы будете подключать. Как рассчитать ток для драйвера A4988 читайте тут, для драйвера DRV8825 читайте тут.

Также не нужно забывать про радиаторы охлаждения для драйверов, которые чаще всего идут в комплекте.

ВНИМАНИЕ! Arduino CNC Shield поддерживает источники питания до 36 В. Это не означает, что все драйвера могут работать при таком напряжении. Драйверы A4988 не предназначены для работы при напряжении 36 В., и взорвутся при первом включении их при таком напряжении. 36V предназначены для таких драйверов, как DRV8825, которые могут работать от +36V.

Полный этап сборки ЧПУ станка будет на сайте в разделе самодельные ЧПУ станки.

Характеристики платы CNC Shield version 3.0:

• Модель — CNC Shield version 3,0
• Размер — Arduino UNO и другие совместимые платы
• Количество осей — 4 (X, Y, Z, A)
• Напряжение питания логической части — 5 В.
• Напряжение питания силовой части — 12 – 36 В.
• Драйверы — A4988 или DRV8825 и другие
• Интерфейсы — UART, I2C
• Прошивка — Arduino GRBL
• Размеры — 65 х 55 х 20 мм.
• Вес — 32 г.

CNC shield v3 состоит из:

1 – Кнопка сброса.
2 – Колодки контактов для подключения внешних драйверов двигателей. Например, с помощью модулей, которые рассматривали в предыдущей статье.
3 – Ось «A» может дублировать одну из осей «X», «Y», «Z» с помощью дополнительного двигателя и драйвера или работать автономно (например, ось «A» может быть использована для двигателя экструдера, в случае 3D-принтера). Эти колодки контактов служат для настройки оси «A». Для дублирования осей нужно установить джамперы на эти колодки следующим образом:

Дублирует ось «X», т.е 4 ось (помечен как A) работает синхронно с осью «X».

Дублирует ось «Y», т.е 4 ось (помечен как A) работает синхронно с осью «Y».

Дублирует ось «Z», т.е 4 ось (помечен как A) работает синхронно с осью «Z».

Использовать D12 и D13выходы Arduino для автономного управления 4-ым шаговым драйвером (отмечен как A).

Для автономной работы оси A. Колодка D12 замыкается для возможности управления шагом, колодка D13 замыкается для возможности управления направлением вращения. Направление вращения двигателя меняется путем смены контактов двигателя или изменения маски в прошивке.

4 – Разъем питания. На плату необходимо подавать питание 12 – 36 В.

5 – Возле каждого слота для подключения драйвера двигателей имеется колодка управления микрошагом двигателя. В зависимости от выставленных перемычек вы можете добиться вплоть до 1/32 шага на драйверах DRV8825 и 1/16 шага на драйверах A4988. Установки джамперов для управления шагом или микрошагом для драйвера A4988 показаны в таблице.

MS1

MS2

MS3

Разрешение микрошага

Источник

Установка grbl 1.1 на Arduino uno. Основы работы в программе LaserGRBL.

Продолжаем разбираться, как можно сделать своими руками лазерный гравер из подручных средств. В предыдущей статье рассмотрели электронику лазерного гравера, и научились проверять и настраивать параметры для стабильной работы станка. Сегодня в статье рассмотрим программную часть: как установить и настроить прошивку grbl 1.1 на Arduino uno. А также рассмотрим основы работы с управляющей программой LaserGRBL.

Установка и настройка grbl 1.1.

Как вы помните из предыдущей статьи, мозгом нашего станка является Arduino UNO. Но микроконтроллер не умеет работать без специальной программы, которую нужно загрузить в Arduino. А после установки, прошивку нужно настроить под наш ЧПУ станок. Чем мы и займемся.

Установка grbl 1.1 на Arduino uno.

1. Установка Arduino IDE.

Сперва, нужно установить среду программирования Arduino IDE. Если она у вас установлена, то можете смело пропустить данный пункт.

Я уже рассказывал, как установить программу Arduino IDE, и настроить ее, в статье: «Программа Arduino IDE, бесплатно для Windows, Mac OS, linux. Прошиваем Arduino». Поэтому расскажу в вкратце основные этапы установки и настройки для операционной системы Windows.

Установка драйвера ch340.

1. Скачайте драйвер внизу статьи в разделе «файлы для скачивания».
2. Распакуйте архив
3. Запустите исполнительный файл CH341SER.EXE
4. В открывшемся окне нажмите кнопку Install
5. На этом установка завершена

Посленехитрых манипуляций, можно приступать к программированию Arduino UNO и других отладочных плат.

2. Установка библиотеки grbl 1.1.

Заходим на сайт github и скачиваем последнюю версию grbl 1.1. На момент написания статьи, это была версия v1.1h от 2019-08-25.

Прокручиваем страницу ниже и скачиваем Zip архив.

Также, скачать grbl 1.1 вы можете внизу сайта, в разделе «файлы для скачивания».

Дальше нужно установить библиотеку grbl 1.1. Это можно сделать двумя способами:

• Скопировать папку grbl, из архива, в папку с библиотеками Arduino, которая располагается по следующему пути: Документы\Arduino\libraries.

• Установить через менеджер библиотек:

1. Для этого нам необходимо подготовить архив. Так как архив содержит не только библиотеку, но и документацию, то, по аналогии с первым способом, открываем архив, и копируем папку grbl, например, в папку Загрузка.
2. Затем создаем zip архив grbl.zip.
3. Заходим в Arduino IDE и выбираем в меню: Скетч –> Подключить библиотеку –> Добавить .ZIP библиотеку…
4. Выбираем архив grbl.zip, который мы создали, и нажимаем кнопку «Открыть». После установки вы увидите надпись, что библиотека успешно добавлена.

После установки библиотеки нужно загрузить grbl 1.1 в Arduino UNO.

3. Установка grbl 1.1 на Arduino UNO.

После установки библиотеки grbl 1.1,заходимв меню Файлы –> Примеры, и в списке ищем пример «grbl». Открываем пример «grblUpload».

В примере ничего менять не нужно, его нужно загрузить в Arduino UNO. Для этого, в пункте меню «Инструменты», выбираем плату «Arduino UNO» и порт, к которому подключена плата. В моем случае это «COM9».

Теперь мы можем загрузить прошивку GRBL 1.1 в Arduino UNO.

Для этого нажимаем на кнопку «Загрузить». После компиляции скетча, код будет загружен в микроконтроллер. И вы увидите надпись «Загрузка завершена».

Также вы увидите надпись оранжевого цвета «Недостаточно памяти, программа может работать нестабильно». Но не пугайтесь, все будет работать отлично.

Настройка GRBL 1.1 лазерного гравировального станка.

Проверить, загрузилась ли прошивка GRBL 1.1, и посмотреть настройки можно в мониторе последовательного порта.

Для корректной работы нужно обязательно выбрать скорость в 115200 бод. И вы увидите в мониторе порта версию прошивки grbl. Это означает, что все сделано правильно, и можно приступать к настройке станка.

Чтобы посмотреть все настройки, достаточно в монитор порта отправить команду « $$ ». И вы увидите все настройки, которые установились по умолчанию с прошивкой.

Данные настройки нужно подправить под параметры вашего станка. Подробное описание настроек GRBL v.1.1 на русском, смотрите на моем форуме: «Настройки GRBL v.1.1 на русском».

В предыдущей статье я рассказывал, чтобы проверить работу изменения мощности лазера, нужно отправить команду в монитор порта. После того, как отправим команду M3 S1 , в монитор порта, в ответ получим значение «ок».

Это означает, что команда корректна, и она успешно обработана. Дальше можно проверить другие команды, описанные в предыдущей статье: M3 S255 и M 5 .

Как отправлять команды, научились, сейчас будем настраивать лазерный гравировальный станок на Arduino UNO. Для этого нужно вспомнить параметры из предыдущей статьи, сколько нужно сделать шагов, чтобы наш станок переместился на 1 мм по оси X, Y. Для обеих осей это значение получилось 400. Данные параметры нужно указать в настройках. В монитор порта отправляем команды:

• $100=400
• $101=400

Затем, нам нужно указать максимальную скорость перемещения в мм/мин по осям Х, Y. Так как у меня станок на винтах, и он достаточно медленный, данное значение было подобрано, и равняется 500. Для того, чтобы эти параметры добавить в настройки, отправляем данное значение в монитор порта:

• $110=500
• $111=500

Дальше, нам нужно установить ускорение по осям. Также, опытным путем, было подобрано значение 16 мм/сек^2. Для обновления данных параметров в настройках отправляем следующие команды:

• $120=16.000
• $121=16.000

Также, нас интересует параметр $30=1000 Максимальные обороты шпинделя, Об/мин. Не смотря на то, что написано управление оборотом шпинделя, данный параметр используется для определения максимальной мощности лазера. Данное значение можно оставить без изменения. Но если будете менять, то не рекомендую ставить слишком большое значение, или значение меньше 255.

Также можно настроить $20=0 Мягкие границы. Это программный размер станка, и от нулевой точки станок не сможет переместиться больше, чем на значения, указанные тут: $130=200.000 Максимальное перемещение оси Х, мм, и $131=200.000 Максимальное перемещение оси Y, мм.

Остальные настройки оставляем без изменений.

Управлять и настраивать станок можно через монитор последовательного порта. Но также это можно сделать и с использованием Управляющей программы, например LaserGRBL.

Программа LaserGRBL.

Программа LaserGRBL предназначена для работы с лазерными станками с GRBL прошивкой. Это, наверно, и понятно из названия программы.

Описание программы LaserGRBL.

Кратко рассмотрим все основные возможности программы, а начнем с главного окна программы LaserGRBL.

1. Главное меню
2. Консоль. Аналог монитора порта.
3. Кнопки управления. Можно добавлять свои. Из коробки идут всего 3 первые кнопки.
4. Подключение к станку. Выбираем порт и скорость. Аналогично Arduino.
5. Панель управления осями. Позволяет перемещать по осям, изменяя скорость и расстояние перемещения при одном нажатии на кнопку.
6. Рабочее поле. Здесь выводится эскиз гравировки.
7. Выбор файла для гравировки и процесс выполнения. Маленький серый треугольник — это кнопка запуска гравировки. Когда выбран файл для гравировки, кнопка меняет цвет на зеленый.

Настройка GRBL 1.1 в программе LaserGRBL.

Настроить прошивку GRBL 1.1 можно, по аналогии с настройкой, через монитор порта, для этого в программе LaserGRBL используем командную строку в консоли (2). Также есть более простой способ настройки, для этого заходим в пункт меню GRBL –> Конфигурация GRBL.

В открывшемся окне меняем значения в колонке «Значение». И после изменений нажимаем кнопку «Записать». Все настройки будут записаны в память микроконтроллера.

Данный инструмент также позволяет импортировать и экспортировать настройки, что помогает без проблем сохранить настройки и, при необходимости, загрузить обратно.

Управление осями в программе LaserGRBL.

В панели управления осями (5) можно управлять перемещением по оси X и Y, с помощью кнопок со стрелками.

Кнопка с изображением домика возвращает все оси в нулевую точку. С левой стороны вертикальный ползунок настраивает скорость перемещения. С правой стороны ползунок позволяет менять шаг перемещения по осям от 0,1 мм до 200 мм. При любом перемещении в консоли выводятся команды, которые выполняются, и которые уже выполнены.

Синий крестик на рабочем поле (6) показывает, где сейчас находится лазер.

Выбор файла для гравировки.

Для того, чтобы выбрать файл для гравировки, нужно нажать на иконку папки, в поле Выбор файла для гравировки (7).

Откроется окно выбора, затем выбираем нужный рисунок, или векторное изображение в формате .svg, после чего откроется окно настройки изображения для гравировки. Здесь можно поиграть с настройками и выбрать тот вариант, который вас устраивает. Также можно сделать гравировку только контура изображения.

Нажав кнопку «Далее», откроется всплывающее окно настройки скорости станка, и команды, которые нужно отравлять для работы лазера (M3 и M5 ). Также можно выставить максимальную мощность лазера. Я выставил 500, так как мой станок не быстро перемещается, и при этом лазер сильно прожигает. На половине мощности гравировка проходит максимально качественно.

После нажатия кнопки «создать», откроется основное окно программы, и на рабочем поле появится наш рисунок, с отображением всех перемещений станка при гравировке изображения.

Для запуска гравировки нужно нажать на кнопку «пуск», после чего начнется гравировка с отображением, в режиме реального времени, расположения лазера.

Также вы можете посмотреть, сколько, ориентировочно, гравировка займет времени, и сколько уже выполнено, в разделе «прогресс».

Добавляем дополнительные кнопки управления в программу LaserGRBL.

В программе есть стандартные кнопки управления (3), давайте добавим еще несколько необходимых, для комфортной работы с лазерным гравером. Ниже представлены иконки с командами.

Правой кнопкой мыши кликаем на нижнем поле программы, и нажимаем «Добавить кнопку». С левого края, нажимаем на пиктограмму и выбираем, из Папки «Иконки», изображение.

Далее, копируем его название, и открываем. Выбранное изображение появилось на месте пиктограммы. Далее, в поле «Всплывающая подсказка», добавляем текст подсказки. В поле GCode прописываем команду.

Пример нескольких кнопок для программы LaserGRBL:

· Включить лазер

Команда: M3 S255

При нажатии на кнопку «Включить лазер», лазер начнет работать на максимальной мощности.

Важно, чтобы отключить «Блокировку включения», вы должны сместить лазерную головку кнопками перемещения (установите минимальное перемещение в 0,1 мм)

Будьте очень внимательны, обязательно наденьте очки, так как лазерное излучение очень вредно для глаз.

· Выключить лазер

Команда: M5

При нажатии на кнопку, лазер будет выключен моментально. Режим безопасности включения работать не будет.

· Прицелиться

Команда: M3 S1 (либо M3 S2)

Если Ваш станок имеет ТТЛ модуль (поддержку градиента серого), то при нажатии на кнопку включается лазер на малой мощности, иногда значение S1 может быть больше, прицелиться будет просто.

Важно, чтобы отключить «Блокировку включения лазера» в LaserGRBL, вы должны сместить лазерную головку кнопками перемещения (установите минимальное перемещение в 0,1 мм)

· Границы гравировки

• M3 S2
• G0 X[left] Y[bottom] F4000
• G1 X[right] F4000
• G1 Y[top] F4000
• G1 X[left] F4000
• G1 Y[bottom] F4000
• M5
• G0 X0 Y0 F6000

Кнопка для подсветки рамки, границы будущей гравировки. Важно, LaserGRBL работает с картинками, а не с векторами, поэтому подсветка будет обозначать холст картинки.

Это несколько вариантов дополнительных кнопок. Внизу статьи добавлю архив с набором кнопок, который можно импортировать в программу.

Для этого по полю пользовательских кнопок нужно щелкнуть правой кнопкой мыши. В выпадающем списке выбираем » Импортировать пользовательские кнопки «. Выбрать архив и подтвердить добавление каждой кнопки.

На панели появятся дополнительные кнопки.

Подведем итог.

На первый взгляд, все просто и понятно. Но это только минимальные описания для данного ЧПУ станка, которые позволят запустить станок. Если вам понадобится тонкая настройка каких-то параметров в прошивке GRBL 1.1, или в работе программы LaserGRBL, то полученных знаний будет недостаточно. Придётся потратить время на изучения мануала.

В дальнейшем планирую развивать данную тему, и подробнее рассказать про создание станков на Arduino. Поэтому все аспекты тонкой настройки буду постепенно добавлять в свои новые проекты.

Понравился проект Установка grbl 1.1 на Arduino uno. Основы работы в программе LaserGRBL? 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!

Источник