Мини плоттер из DVD версия 2

Приветствую всех читателей сайта. Пользуясь случаю хочу поздравить всех с наступающим Новым Годом! «We Wish You A Metal Xmas And A Headbanging New Year». Сегодня вы можете ознакомиться с инструкцией по изготовлению мини плоттера. Сделан он из старых DVD или CD компьютерных приводов. Это не первый мой плоттер такого рода, поэтому при написании инструкции буду ссылаться на другую мою инструкцию, чтобы не писать одно и тоже дважды. Первый плоттер работал хорошо, я использовал его для разных целей. Просто нарисовать что-нибудь, а также для изготовления печатных плат. Используя перманентный маркер можно нанести на плату дорожки, а дальше травить как обычно. Но у первой модели были небольшие конструктивные недостатки. Я имею ввиду не малую площадь рисования или гравирования, а необходимость крепления детали, платы или листа бумаги на маленьком столике. Двигающийся столик сделать проще, чем та конструкция, которую я предлагаю, но появится возможность работать с большими деталями. Размер рабочей площади будет такой же, так как ограничен размерами механизмов DVD приводов.



Начнем собирать необходимое:

- CD-ROM, DVD-ROM или подобные механизмы 4 шт.
- Arduino Uno
- Arduino CNC Shield v3
- Драйвера шаговых двигателей a4988 и радиаторы к ним 3 шт.
- Servo SG90
- Платформа универсальная Tamiya 70098
- Корпус от DVD-ROM
- Блок питания на 5В, 3А
- Хомутики
- Соединительные провода
- Коннектор 2.54 мм Dupont
- Болгарка, элетролобзик, дрель
- Паяльник, припой, канифоль
- Тонкая резинка
- Сверла по металлу или дереву 2, 3, 4, 5 мм
- Винт 3х20 мм или 4 мм х20 мм
- Маркер, лучше всего тонкий
- Гайки, гроверы и шайбы 4 мм
- Термоклей
- Саморезы по дереву 2.5 х 25 мм, 2.5 х 10 мм

Шаг 1 Разбираем устройства чтения дисков.
Прежде всего нам необходимо найти и разобрать 4 DVD привода. Скорее всего подойдут и CD-ROM. Главное не наткнуться на подобные:


В нем нет шаговых двигателей, и поэтому мы не можем использовать его механизм. От подобных можно будет взять только корпус, оси, каретку.

Разбираем подходящие нам DVD приводы. После разбора, все платы откладываем в коробку, потом сдадим. Пластиковые части сразу на выброс, то есть на вторичную переработку:


Достаем внутренний механизм, а он должен выглядеть примерно так:


Откручиваем большой круглый моторчик, он нам не понадобится:


И откладываем пока механизмы в сторону.
И у нас остаются металлические части:


Одну из больших крышек берем на дальнейшую обработку, остальные сдаем на металлолом. Утилизация рулит!

Шаг 2 Изготовление корпуса.
Разница между первой и второй версиями плоттеров – в конструкции оси Y. Для основы возьмем верхнюю крышку от DVD-ROM. Для начала укоротим ее. Берем два одинаковых внутренних механизма, они будут отвечать за движение оси Y. Замеряем их длину, они бывают разные, могут отличаться на несколько миллиметров. Но обычно это 125 мм. Отрезаем нашу крышку с передней части, так чтобы, начиная от заднего загиба до переда осталось 125 мм. И отрезаем выступающие углы, предназначенные для крепления крышки. В середине основы необходимо вырезать прямоугольник 110 х 90 мм:



Теперь прикладываем отложенные одинаковые механизмы к боковым стенкам, изнутри крышки. Вырез под большой круглый моторчик должны быть спереди, а линзы на каретах должны быть направлены наружу. Таким образом у вас один шаговый двигатель механизма будет внизу, а второй вверху. Делаем так, чтобы от низа крышки до верха механизмов было 120 мм, и отмечаем места крепления на крышки. В отмеченных местах продлеваем отверстия 4 мм, у вас должно получиться по две точки крепления на механизм. Одно спереди:


И одно сзади:


Еще раз прикладываем механизмы, отмечаем на основе места, где двигатель или другие части мешают прилеганию всего механизма к основе, и отрезаем их. После этого крепим механизмы на основе при помощи болтиков 4 х 12 мм с гаечками на 4 мм:



Чтобы все механизмы стояли ровно, удобно крепить их поставив основу боком. Не забываем проверять расстояние от низа основы до верха механизмов:


Прикрепив оба механизма, мы получаем собранную ось Y:


Сейчас удобно будет отвлечься от металла и взять паяльник. Необходимо снять шаговые двигатели с механизмов и припаять к ним провода, все четыре, длиной примерно 15 см:


Дальше интереснее, обещаю! Берем третий механизм, это будущая ось X. Пробуем разместить его между каретами оси Y. Скорее всего он немного не поместиться по ширине. Замеряем нужный нам размер, то есть расстояние между каретами оси Y. Скорее всего это будет 120 мм. И отрезаем под нужный нам размер механизм оси X со стороны снятого нами двигателя. Для этого, я думаю, удобнее всего взять болгарку, так как метал на механизме толстый и простыми ножницами по металлу не взять:


На карету подготовленного нами механизма следует приклеить обрезок монтажной платы или платформы универсальной Tamiya 70098. Это нужно для крепления рабочего инструмента. Размещаем ось X на ее месте. Используя хомутики фиксируем ось на ее месте, только не туго пока:



Должно получиться примерно так:


Теперь берем линейку. Размещаем наш плоттер на ровном столе, хотя бы с одной боковой стенкой. Так чтобы плоттер плотно упирался в стенку и ровно стоял на столе. Слегка двигая ось X делает так, чтобы с обоих ее концов от стола было 110 мм, то есть она была горизонтальна поверхности на которой стоит. И делаем ровное расстояние от боковой стенки до краев оси X, чтобы ось была расположена ровно относительно оси Y. Добившись нужных нам размеров затягиваем хомутики. Берем термоклеевой пистолет и клеим в таком положении ось X к кареткам оси Y. Дождавшись остывания клея, хомутики можно обрезать, они лишние:


Внизу основы следует приклеить силиконовые или резиновые ножки, чтобы плоттер на скользил:


Шаг 3 Рабочий инструмент.
Для плоттера будем использовать самодельный рабочий инструмент. Рисовать будем маркером, желательно как можно тоньше. Можно будет рисовать и ручкой. Про изготовления такого держателя и механизма в целиком подробно описано в «Шаг 2. Изготовление держателя пишущего предмета.» моей инструкции «Мини плоттер из DVD»

Плоттер — это не предел на эту основу вы можете установить лазерный модуль пользуясь инструкцией «Лазерный гравер из DVD версия 2.0»

Основы полностью совместимы.

Шаг 4 Электрика.
Для начал вырежем из ДСП толщиной 3-6 мм прямоугольник 130 х 110 мм. Это будет основа для электрики. Можно использовать пластик или текстолит, если возьмете металл проследите чтобы не было КЗ. Крепим Arduino Uno на нашем прямоугольнике:


Сверху Arduino ставим CNC Shield v 3. Теперь нам необходимо установить микрошаг 1\16 на драйверах двигателей. Мы будем ставить драйвера A4988, поэтому настройку будем поводить под них, если у вас другие настройки, соответственно, будут отличаться. Для оси Y у нас используется два шаговых двигателя, поэтому ставим две перемычку напротив обозначения оси Y, таким образом мы будем дублировать сигнал оси Y на ось A. Где именно эти перемычки указано на картинке ниже. Так же нам необходимо установить перемычки на MS0, MS1 и MS2 осей X, Y и A. Перемычки MS0, MS1 и MS2 находятся между колодками установки драйверов:


На CNC Sheld указан рабочий диапазон напряжения 12 – 36 В, но у нас шаговые двигатели работаю от 5 В, поэтому и CNC Sheld мы будем питать от 5 вольтового блока питания. Блок питания надо брать достаточно мощный, минимум на 3 А. Блок питания примерно такой:


Рабочий инструмент, в нашем случае это сервопривод SG90, подключаем следующим образом. Плюсовой провод, красный, подключаем к +5 идущему от блока питания, нельзя запитывать сервопривод от контактов +5 находящихся на CNC Sheld (они идут от стабилизатора тока на Arduino UNO, и не рассчитаны на высокую нагрузку), GND (черный провод) от SG90 подключаем к GND CNC Sheld, а сигнальный провод (желтый) подключаем к контакту +Z на CNC Sheld.

Теперь нужно настроить рабочий ток для шаговых двигателей. Это процесс подробно описан в инструкции «Лазерный гравер из DVD версия 2.0»

Читаем четвертый шаг инструкции «Шаг 4 Настройка ограничения тока двигателей.» и делаем все по той инструкции. Но так как у нас плоттер, и маркер будет создавать сопротивление движению осей, увеличим немного ток, чтобы не было пропусков шагов:

Vref = Imax * 8 * (RS)

Imax — ток шагового двигателя
RS — сопротивление резистора.
В случае с плоттером:
RS = 0,100.
Imax = 0.55
Vref = 0,55 * 8 * 0,100 = 0,44 В.

В итоге между переменным резистором драйвера шагового двигателя и GND должно быть напряжение в 0.44 В.

Шаг 5 Программные средства.
Прежде всего необходимо скачать Arduino IDE, лучше всего это сделать с официального сайта

Мы будем использовать прошивку GRBL. Для работы плоттера с сервоприводом, ее специально изменили. Скачиваем ее

Скаченный архив распаковываем по пути установки Arduino IDE, в папку «libraries». Включаем среду программирования и идем по пути «файл» -«примеры» - «grbl-servo-master». Загружаем скетч в Arduino. Управление плоттером происходит через последовательный порт.
Для запуска осталось скачать программу для перекодирования картинки в gcode, понятный плоттеру. Самая удобная, на мой взгляд, LASERGRBL. Скачиваем ее

Далее все просто, запускаем LASERGRBL, подключаем плоттер, соединяемся с ним в программе и пробуем отправить $$, в ответ нам должны прийти параметры.

Плоттер работает работает хорошо и с достаточно большим разрешение, однако толщина маркера достаточно большая. Поэтому маленькие надписи могут не получиться.

А вот обычные рисунки выходят хорошо