Cómo usar arduinounor3 y easydrive para hacer una máquina de grabado láser

Este proyecto de producción utiliza un emisor láser rojo de aproximadamente 200

Incluso si no es suficiente para quemar madera, ¡puede cegar los ojos si no tienes cuidado! Nunca mire directamente al rayo láser, incluso mirar directamente a la luz reflejada es muy peligroso. Por favor, mantente a salvo.

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Herramientas y materiales

La mayoría del hardware se puede fabricar a partir de restos. Perfiles de aluminio, MDF y diversas tuercas, pernos y alambres. Pero algunos artículos requieren que los compres por separado. La mayoría de los componentes electrónicos se pueden encontrar en

Sparcfun y el resto se pueden encontrar en E-bay o en una venta de garaje.

○ 1.Carcasa del transmisor láser (en la imagen)

○ 2.Easydrive

Circuito controlador (en la imagen)

○ Arduino

(Este es el núcleo del circuito de control)

○ Controlador paso a paso Easydrive

○ Dos unidades de DVD-ROM

(Es posible que necesite más si no tiene suerte) y al menos una unidad de DVD-R para proporcionar el transmisor láser

○ Carcasa del transmisor láser

(en E- Puede encontrar venta al por menor los que están en la bahía)

○ Circuito controlador del transmisor láser

(Hay muchas alternativas a esto, yo uso un circuito simple basado en LM317)

○ Diversas tuercas, pernos y otros materiales de construcción.

2 Desmontar la unidad de DVD-Rom

Unidad de DVD-Rom rota

● En la unidad de DVD-Rom

Todo lo que necesitas Es un conjunto de motor paso a paso y un diodo láser. Tuve mala suerte y descubrí que mi DVD-Rom venía con un componente de plástico con el que era muy difícil lidiar. Así que desarmé tres unidades de DVD-Rom

y solo usé partes de dos. El proceso de desmontaje es bastante difícil, como es el caso de la mayoría de las unidades de DVD-Rom que he abierto.

Hay un pequeño motor de CC justo debajo de aquí. Puedes sacarlo para prepararte para futuros proyectos de producción

●

. Después de quitar los tornillos en la parte inferior de la unidad, puede levantarla como si fuera una cubierta. Lo más probable es que veas dos placas de circuito debajo de la cubierta inferior, las cuales no nos sirven de nada. Pero recuerda conservar otras piezas útiles para otros proyectos de manualidades. Por ejemplo, hay un pequeño motor de CC debajo de la placa de circuito frontal que vale la pena conservar.

●

Ahora es el momento de retirar el panel frontal junto con la bandeja frontal. El panel frontal se soltará cuando saque la bandeja (solo use una horquilla y el pequeño orificio en el panel frontal).

●

Los siguientes pasos requieren quitar los tornillos y tal vez algo de fuerza bruta. Retire ambas placas de circuito. Tenga cuidado con los cables planos conectados a los motores paso a paso.

Este motor hay que desmontarlo.

● Si coloca la unidad de DVD-Rom

con el lado derecho hacia arriba y retira la cubierta superior, debería poder encontrar lo que estamos buscando: el conjunto del motor paso a paso. Simplemente desatorníllelo y sáquelo.

●

Ahora que hemos sacado el conjunto del motor paso a paso, debemos hacer un poco de limpieza. Sin el motor del husillo, podría haber sido de alguna utilidad, pero decidí que era demasiado complicado de manejar, así que los dejé. Por lo general, se mantienen unidos mediante tres tornillos muy pequeños, pero a veces forman parte de un conjunto más grande, así que tenga cuidado de no romper las dos varillas que sujetan la lente al retirarla.

●

En cuanto a la lente, simplemente use el método más adecuado para quitarla. Necesitamos dejar una superficie lisa y luego conectar algunas otras partes sobre ella. Tenga cuidado de no dañar el diodo láser de la unidad DVDR. Si no desea comprar un láser nuevo y potente en el futuro, trátelo con cuidado.

Toda esta pieza debe ser desmontada y apartada para preparar futuros proyectos de producción.

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Monte el emisor láser

Diodo láser

● Saque el emisor láser del DVDR

drive No es difícil de instalar, pero la mayoría de los componentes de la lente tienen diferentes formas. Localiza los diodos láser (habrá dos, uno infrarrojo y otro rojo) y retíralos del conjunto.

Estas ópticas se pueden guardar para futuros proyectos de producción

Con dos potentes imanes a cada lado de la lente, te lo mereces

De Imanes eliminados. la lente

2. Espejos y lentes

3. Diodos láser

4. Contiene algunas ópticas y dos imanes que puedes guardar para futuros proyectos de producción.

Es necesario retirar el diodo láser del soporte. Esto requiere un poco de fuerza. Tenga cuidado de no dañar los diodos láser

Uno de ellos es un diodo láser infrarrojo y el otro es el diodo láser rojo que necesitamos

Retire la placa de circuito de conexión del diodo

●

Debes tener cuidado al retirar los dos diodos. Estos dos diodos son muy pequeños y muy frágiles.

● Retire la pequeña pieza de la placa de circuito de conexión del diodo y luego use dos baterías AAA para verificar si el diodo láser rojo está activo.

●

Ahora que tiene el diodo de dispersión, es hora de instalarlo en la caja.

El pequeño orificio en la parte posterior de la carcasa del transmisor láser puede permitir que pase el pin del diodo

●

Coloque el diodo en la carcasa y úselo. Por la parte trasera y con unos alicates presionan con mucho cuidado el diodo en la carcasa.

El diodo ahora está firmemente asentado en la caja

●

Cuando completes este paso, estarás en el camino recto hasta la línea de meta. . Suelda los cables a los pines positivo y negativo

●

Luego atornilla la lente y listo.

Utilice un poco de cinta de teflón para sujetar la lente en su lugar

178 milivatios de salida es bastante bueno. Sin embargo, esto pondrá el diodo en un estado de sobrecarga

La corriente de funcionamiento del diodo es de 310 mA

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Fabricación de la pieza mecánica

Tuve mucha suerte de encontrar estos espaciadores, pero un perno y algunas tuercas funcionarían igual de bien

Utilice una lámina de acrílico como base

● En Para mantener lo simple, encontré una pieza de MDF que era ligeramente más grande que el conjunto del motor paso a paso de la unidad de DVD-Rom. Se convertirá en la base, manteniendo la dirección de los ejes X e Y.

● Encontré algunas cuñas para mantener el eje Y

en su lugar, pero algunos pernos y tuercas funcionarían igual de bien. Los requisitos dimensionales aquí no son estrictos, pero debes asegurarte de que cada eje sea perpendicular a los demás ejes. Descubrí que montar la primera capa de componentes en MDF facilitaba la alineación de las piezas más adelante.

●

El espacio de trabajo está ubicado sobre un antiguo conjunto de diodos láser. Asegúrate de que esté plano y nivelado, luego ponle un poco de pegamento para asegurarlo y tu espacio de trabajo estará completo. Descubrí que una lámina acrílica de 1/4

pulgada era la adecuada. Mantiene el espacio de trabajo lo suficientemente estable, aunque como el láser puede atravesarlo, no estoy seguro de si es un peligro para la seguridad. Luego se me ocurrió una solución que, en mi opinión, funcionó mejor. Corté un trozo de la carcasa metálica de la unidad DVDR del mismo tamaño que la lámina acrílica y lo pegué. De esta manera, el espacio de trabajo sigue siendo muy estable y lo suficientemente fuerte. También tiene la ventaja de que puedes utilizar imanes para asegurar lo que quieras grabar en tu espacio de trabajo.

● Encontré algunas extrusiones de aluminio en el contenedor de chatarra.

● Piense en ello como el eje X

, pero puede utilizar cualquier material que sea estable y lo suficientemente largo.

●

Mida la altura adecuada que cree que necesitará al grabar.

● Seleccioné varias tablas de 7,5

pulgadas de largo para usarlas como soportes. Esto me dejaría con un pequeño espacio de menos de 2 pulgadas.

Perforé algunos agujeros pequeños para poder atar los cables con bridas

●

Una cosa importante es que los agujeros de montaje no son simétricos. . Recuerde medir la distancia desde la parte inferior del soporte hasta la guía lineal. De esta manera podrás asegurarte de que todas las piezas estén alineadas. El lugar donde monte el eje X depende de dónde esté montado el transmisor láser. El transmisor láser debe ubicarse en el centro del área de trabajo con el eje Y en el medio. Cuando instale los dos ejes en la placa base, asegúrese de que todas las piezas estén en ángulo recto entre sí, luego taladre algunos pequeños orificios piloto para que entren los tornillos.

● Ahora deberías haber completado los ejes X e Y que son perpendiculares entre sí.

El requisito de tamaño más importante aquí es garantizar que todo esté cuadrado y en ángulo recto.

●

El soporte del transmisor láser no tiene que ser complicado, utilicé un pequeño trozo de tablero de plástico y una abrazadera y pegué todo.

●

Asegure el emisor láser con un clip para que pueda cambiar la posición de enfoque simplemente deslizando el emisor láser hacia arriba o hacia abajo.

●

Al igual que el resto de piezas, su tamaño no importa siempre que todo quede perpendicular entre sí. Sólo hay una dimensión que debe considerar aquí, y es la ubicación del emisor láser. Debe estar en el centro del espacio de trabajo cuando los ejes Y y X están centrados.

Probé aquí con un trozo del mismo plástico negro que está en el soporte del transmisor láser. Finalmente lo probé nuevamente usando un trozo de metal retirado de la caja de la unidad DVDR|

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Electrónica

Encuentra los cables que necesitas En este momento, un la computadora vieja es tu mejor opción

Aunque estos cables no son fáciles de soldar, funcionan bien. Hice la misma soldadura en ambos motores paso a paso

●

Comencé a soldar los motores paso a paso. Utilice un cable plano para conectar los motores paso a paso y luego sueldelos a los conectores existentes en la placa de circuito del DVD. Soldé un cabezal de cuatro pines en el otro extremo para poder usarlo en una placa de pruebas.

Primera prueba de Easydriver y Arduino

: gran éxito

● Realice el mismo proceso en Easydriver

y suelde el conector de los cables. y luego conéctelo a la placa de circuito de prueba para su uso.

● Easydriver tiene dos pines llamados MS1 y

MS2, que se utilizan para establecer la secuencia de pasos. Conéctalos ambos a la salida de 5V del Easydriver. Esto establece la secuencia de pasos en control de micropasos. Conecte los cuatro pines que salen del motor paso a paso a la salida del motor y los pines de control (paso, dir y gnd) al Arduino. Además de esto, el Easydriver también debe estar conectado a la fuente de alimentación del motor. Utilicé un adaptador de corriente de 12 V para accionar el motor, el ventilador y Arduino. Se utiliza un potenciómetro para controlar la potencia del motor. Simplemente configúrelo en la configuración más baja. Si el motor paso a paso no es lo suficientemente potente, gírelo ligeramente. No conozco el voltaje nominal de los motores paso a paso; si se calientan, les estás dando un voltaje demasiado alto.

Componentes sobrantes que no se utilizarán en este proyecto de producción

●

Agregué un relé al diagrama del circuito del ventilador. Debido a que el proceso de tallado produce algo de humo, es útil un ventilador.

●

El ventilador sólo necesita conectarse a la salida del ventilador. Un pequeño ventilador de computadora funciona bien, solo necesitas conectar los cables positivo y negativo a las salidas correctas.

Recuerda comprobar la posición correcta al soldar todos los pines

Yo instalé los Easydrives

en el zócalo para poder instalarlos posteriormente Reutilizados en la versión

● El circuito controlador del transmisor láser está realizado con un circuito basado en LM317

y no requiere accesorios especiales. Un circuito de accionamiento de este tipo puede funcionar normalmente, pero el efecto está lejos de ser ideal. La corriente que conduzco al diodo láser es demasiado alta, alrededor de 300 mA. Si haces lo mismo, la vida útil del diodo no será demasiado larga. La mejor solución sería encontrar un emisor y una unidad láser más potentes, pero de acuerdo con el espíritu económico y de bricolaje, todavía me gustaría usar el emisor láser de la unidad DVDR. El mismo relé se utiliza para el interruptor del transmisor láser y el ventilador.

●

Si desea mantener todo simple, puede omitir todo el circuito del controlador del transmisor láser y usar un controlador disponible en el mercado. En este caso, todo lo que necesitas hacer es conectar la alimentación al relé del ventilador. Por supuesto, el coste puede ser ligeramente superior.

● Todo el circuito constituye un nuevo tipo de circuito Arduino

: circuito de control del transmisor láser. Adjunto el diagrama del circuito y la disposición de la placa en formato Eagle. Si desea diseñar el circuito Easydrivers usted mismo, también he preparado el archivo de la biblioteca Eagle con el controlador, que puede descargar aquí.

6 Preparación

Arduino

● Yo mismo escribí el software para Arduino

. Pero mientras buscaba una buena manera de controlar el movimiento a través del puerto serie, encontré algo llamado "Grbl". Este es un compilador de g

código con bastantes características excelentes. Como ya tenía todo conectado al Arduino, tuve que cambiar mi cableado o mi programa. Afortunadamente, en realidad es bastante fácil modificar los pines de control en el software. Es solo que tuve que descargar Winavr y luego descargar el código de github.com

. Es fácil de hacer. Después de descargar y descomprimir el código, debes modificar los números de puerto en config.h

para asegurarte de que estén en el orden correcto. Luego todo lo que tienes que hacer es abrir una ventana de comandos, ingresar a la carpeta correcta y escribir "make". Si todo sale según lo planeado, deberías terminar con un archivo .hex para tu Arduino.

● Pero he cambiado los pines desde entonces y para este tutorial estoy usando los pines predeterminados para

Grbl. Esto le facilitará seguir el tutorial y configurarlo. Sólo necesitas el archivo hexadecimal de la página de descarga de Grbl.

● No importa el método que elijas, terminarás con un archivo .hex que se ingresa en

Arduino. He probado muchos métodos diferentes, pero mi favorito es usar un software llamado XLoader. El proceso de programación es muy sencillo: seleccione el puerto serie correcto para Arduino; seleccione el archivo hexadecimal y el modelo de Arduino y luego presione cargar. Si está utilizando una versión más reciente de Arduino Uno, XLoader

no la admite y encontrará un error de carga. En este caso, le sugiero que utilice ARP/ArduinoUploader, pero incluso este cargador todavía tiene algunos problemas con el soporte de Uno

. Cuando programe el Arduino, seleccione el puerto serie y el microcontrolador de las distintas listas desplegables. Luego debes realizar algunos cambios en el texto "AVR Dude

Params". Elimine la parte "-b19200" (sin comillas) y haga clic en el botón cargar. En cualquier caso, deberías haber terminado y estar listo para realizar la prueba en unos segundos. Salga de

XLoader y continúe con la siguiente sección.

● Necesitará configurar el Arduino

para este proyecto. Abra su terminal serie favorito y abra el puerto al que está conectado el Arduino. Debería recibir un mensaje de bienvenida:

Grbl 0.6b

'$' para volcar la configuración actual

" (ingrese "$" para borrar la configuración actual)

Si ingresas un $

y presionas Enter, verás una serie de opciones similares a esta:

$0 = 400.0 (pasos/mm).

x)

$1 = 400,0 (pasos/mm

y)

$2 = 400,0 (pasos/mm

z)

$3 = 30 (paso de microsegundos

pulso)

$4 = 480,0 (mm/seg predeterminado

avance tasa)

$5 = 480,0 (mm/seg valor predeterminado

tasa de búsqueda)

$6 = 0,100 (mm/arco

segmento)

$7 = 0 (inversión de puerto de paso

mask.binary = 0)

$8 = 25 (aceleración en

mm/seg ^2)

$9 = 300 (máximo instante

cambio de velocidad en curva en delta mm/min)

'$x=valor' para establecer el parámetro

o simplemente '$' para volcar la configuración actual

ok

● Debes volcar los valores de pasos/mm del eje X y del eje Y

Todos se cambian a 53.333. Simplemente ingrese "$0=53.33" (Anotación: esto es un error tipográfico, falta uno

3) y presione Entrar, luego ingrese "$1=53.333". y presione Enter. Como no estamos usando el eje Z, podemos ignorarlo. La aceleración se puede aumentar a aproximadamente 100 (ingrese "$8 = 100" y presione Enter) cuando operemos la máquina lentamente. alto cuando la máquina está funcionando Otro efecto secundario de tener una aceleración demasiado baja es que el gráfico curvo se quemará más violentamente que una línea recta ya que el controlador sigue intentando acelerar y desacelerar pero no puede alcanzar la velocidad máxima. . Al igual que yo, descubrí que un eje estaba invertido. Esto es fácil de arreglar. La opción $7 te permite cambiar la dirección del eje X, así que ingresé "$7=8". es porque quiero modificar el bit 3 (8 = 00001000 binario) Si desea modificar la dirección del eje Y, ingrese 16 (00010000) o si desea modificar dos ejes, simplemente ingrese 24 (00011000). La documentación completa sobre la configuración de la máscara

puede verse aquí.

●

Ahora estás listo para configurar tu computadora. Si desea probar algunos movimientos, puede ingresar "G91 G28 X0 Y0 Enter" para restablecer la posición del eje a cero. Luego ingrese "X10

Y10 Enter". Deberías ver 10 mm de movimiento en ambos ejes.

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Prepara el software

●

Hablaré de este paso en detalle desde lo básico. Cubriré el software que necesita, cómo configurarlo y un conjunto básico de herramientas.

Sólo cubriré los sistemas basados ​​en Windows, y aquellos de ustedes que juegan Linux

tendrán que buscarlo por su cuenta (aunque Inkscape y las extensiones relacionadas también deberían funcionar bien en Linux). Primero debes descargar los siguientes tres archivos:

1 Inkscape

- Este es un software de edición de vectores de código abierto.

2 LaserEengraverExtension

(Extensión del grabador láser): genera el código g necesario para controlar el emisor láser.

3 G-codeSender (remitente de código G

): este es un pequeño programa de Windows que escribí para comunicarme con Grbl.

● Instale según las instrucciones de instalación de Inkscape

. Este debería ser un proceso muy sencillo. Si necesita ayuda con esto, puede encontrar la documentación en su página web. La siguiente es la expansión de la máquina de grabado láser. Esto es un poco más complicado de instalar, pero no demasiado. Abra el archivo

.zip con su software de descompresión favorito y luego copie todos los archivos a "c:Program FilesInkscapeshareextensions". Debes reiniciar

Inkscape para que la extensión surta efecto. Esta extensión es en realidad una versión muy modificada de "Gcodetools". Aquí es donde se instala Inkscape. Puedes colocar el "Código G

Remitente" en tu escritorio o en cualquier otro lugar y encontrarlo más tarde. No requiere instalación.

● Una palabra sobre las extensiones. Debo decir que no soy un programador de Python

, por lo que puede haber algunas fallas en el código.

●

Asumiré que ha instalado todo el software y está listo para usarlo. A continuación se muestra un vídeo de un recorrido rápido por la interfaz de trabajo.

● Espero que la velocidad de grabación no sea demasiado rápida. Hay innumerables tutoriales sobre cómo utilizar Inkscape

en línea. No entraré en detalles sobre cómo usarlo.

● Los transmisores de código G

son otra historia. No hay documentación en línea porque este es un programa que escribí yo mismo. Toda la documentación está en este tutorial, pero si tienes preguntas, no dudes en preguntar. Cuando abras el programa, debería explicarse por sí mismo. Lo único extraño son los botones de selección de final de línea "nr" y "rn". Dependiendo de la versión de

Grbl

que estés utilizando, los finales de línea variarán. Si un método no funciona, pruebe con otro. Seleccione el puerto serie que está utilizando. Si olvidó conectar la máquina de grabado láser, conéctela y presione el botón de actualización. Debe aparecer su puerto serie. Presione el botón "abrir" para abrir la pantalla de bienvenida. Una vez que el puerto esté abierto, puede ingresar comandos en el cuadro de texto encima del botón Abrir como cualquier software de terminal de línea de comandos. Si desea abrir un archivo para comenzar a grabar, puede ingresar la ruta del archivo o hacer clic en el botón

examinar para seleccionar un archivo. Cuando haces clic en el botón "imprimir", comienza la transferencia del archivo. El archivo se transferirá hasta que el búfer del Arduino esté lleno, lo que equivale aproximadamente a

unas 20 líneas. Cuando el caché puede contener más datos, se transfiere otra fila. Cuando presiona el botón de detener, la transferencia se detendrá, pero el Arduino no se detendrá hasta que se borre el búfer. Cuando presiona el botón "cerrar" o sale del programa, el puerto serie se cierra y se cancela cualquier transmisión.

● A veces hay códigos G

que Grbl no puede interpretar y devolverá un error. En la mayoría de los casos estos errores pueden ignorarse, pero aparecerán en el transmisor. Estos pueden ser comentarios o símbolos "%" iniciales o finales. Si hay un comentario después del comando, se generará un error, pero el comando aún se ejecutará.

Por ejemplo, "G21

(Todas las unidades en mm)", el comando G21 aún se ejecutará, pero el siguiente comentario dará un error.

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Montaje final y accesorios adicionales

Cuando montes los Easydrivers

en una caja, necesitarás un ventilador. Enfriarlos abajo. Se calienta como loco

● Para completar este pequeño grabador, construí una pequeña caja con

tablero de fibra de Masonite que saqué de un marco de cuadro. Sólo pégalo con pegamento.

● Hay un pequeño ventilador extraído de una tarjeta gráfica antigua en el frente. Los Easydrivers deben enfriarse cuando los instala en cualquier gabinete. Son calientes cuando están desnudos, y aún más calientes cuando están dentro de sus caparazones.

Pegar unos espaciadores facilitará el atornillado a la tapa inferior.

●

Yo lo pegué en la caja. Unos espaciadores roscados para poder poner la tornillos en la parte inferior.

● Dale la vuelta al Arduino

y apriétalo con tornillos en la parte inferior. De esta forma, esta máquina de grabado se convierte en un gadget cómodo y fácil de utilizar.

Respiraderos

Todo el cableado que entra en la caja pasa por la parte superior

Encontré este pequeño ventilador en una tarjeta gráfica antigua con la protección del ventilador intacta

● Este es un pequeño ventilador de computadora de 40 mm, conectado al relé del transmisor láser que mencioné en el paso de la electrónica. El ventilador está orientado lejos del espacio de trabajo y alejará suavemente el humo.

Conecte el ventilador al relé del transmisor láser, de espaldas al espacio de trabajo. Atrae el humo sin alterar los componentes del espacio de trabajo

Hay una tuerca pegada a la parte superior del imán de neodimio. Funciona muy bien para sujetar la pieza de trabajo

●

Otro extra pequeño pero útil es un imán para sujetar papel y otros objetos ligeros. Encontré estos imanes en un juguete viejo. Simplemente pega unas nueces encima y listo.

Cuando el emisor láser está en su posición más baja, el foco debe estar en la superficie del espacio de trabajo

●

Para cambiar el enfoque, hay que gire el tornillo para ajustar la lente. O puede concentrarse primero en el espacio de trabajo y luego deslizar el láser hacia arriba y hacia abajo sobre el soporte.

●

Fijé el enfoque del emisor láser cuando estaba en su posición más baja en el soporte. Luego todo lo que tuve que hacer fue medir el espesor de la pieza de trabajo y elevar el láser a la misma altura. La mayoría de las veces simplemente sostengo la pieza de trabajo junto al soporte del transmisor láser y muevo el transmisor láser a la altura correcta.

Cuando moví el emisor láser a la misma altura que la pieza de trabajo, el enfoque se ajustó a la parte superior de la pieza de trabajo

9 Ya terminaste

Esto es lo que tenemos hasta ahora. Para los artículos que he hecho con la máquina de grabado hasta ahora, haré todo lo posible para mostrarlos con imágenes. La imaginación es el único límite (además de la baja potencia de la máquina de grabado y el reducido tamaño del espacio de trabajo).