Dotter - valtava Arduino -pohjainen pistematriisitulostin: 13 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Hei, tervetuloa tähän opettavaiseen:) Olen Nikodem Bartnik 18 -vuotias valmistaja. Tein paljon asioita, robotteja, laitteita neljän vuoden aikana. Mutta tämä projekti on luultavasti suurin kokonsa suhteen. Se on myös erittäin hyvin suunniteltu mielestäni, tietysti on vielä asioita, joita voidaan parantaa, mutta minusta se on mahtavaa. Pidän todella tästä projektista, koska se toimii ja mitä se voi tuottaa (pidän tästä pikselin/pisteen kaltaisesta grafiikasta), mutta tässä projektissa on paljon muutakin kuin vain Dotter. On tarina siitä, miten tein sen, miten keksin idean ja miksi epäonnistuminen oli suuri osa tätä projektia. Oletko valmis? Varoitus tässä ohjeessa saattaa olla paljon luettavaa, mutta älä huoli, tässä on video siitä (löydät sen myös yllä): LINKKI VIDEOLetin alkuun!

Vaihe 1: Epäonnistumisen tarina: (ja kuinka itse asiassa keksin idean tähän

Voit kysyä, miksi tarina epäonnistuu, jos projektini toimii? Koska alussa ei ollut Dotteria. Halusin tehdä ehkä vähän samanlaisen, mutta paljon hienostuneemman asian - 3D -tulostimen. Suurin ero haluamani 3D-tulostimen ja melkein minkä tahansa muun 3D-tulostimen välillä oli, että se käyttää tavallisten nema17-askelmoottorien sijasta halpoja 28BYJ-48-moottoreita, jotka voit ostaa noin 1 dollarilla (kyllä yksi dollari askelmoottorilla). Tietenkin tiesin, että se on heikompi ja vähemmän tarkka kuin tavalliset askelmoottorit (tarkkuuden suhteen se ei ole niin yksinkertaista, koska useimmissa 3D -tulostimien moottoreissa on 200 askelta kierrosta kohden ja 28BYJ48 on noin 2048 askelta per kierros vallankumous tai jopa enemmän riippuu siitä, miten käytät niitä, mutta nämä moottorit menettävät todennäköisemmin askeleita ja niiden sisällä olevat vaihteet eivät ole parhaita, joten on vaikea sanoa, ovatko ne enemmän tai vähemmän tarkkoja). Mutta uskoin, että he tekevät sen. Ja siinä vaiheessa voit sanoa, että odota, että on jo 3D -tulostin, joka käyttää näitä moottoreita, kyllä tiedän, että niitä on jopa muutama. Ensimmäinen tunnetaan hyvin, se on Micro by M3D, pieni ja todella kaunis 3D -tulostin (rakastan tätä yksinkertaista muotoilua). Siellä on myös ToyRep, Cherry ja luultavasti paljon muuta, mistä en tiedä. Joten tulostin näillä moottoreilla on jo olemassa, mutta halusin tehdä erilaisen ja enemmän omalla tavallani koodin. Useimmat ihmiset käyttävät joitain avoimen lähdekoodin laiteohjelmistoja 3D -tulostimille, mutta kuten ehkä tiedätte, jos olette nähneet Arduino -pohjaisen Ludwik -drone -projektini, pidän asioiden tekemisestä tyhjästä ja oppimisen kautta, joten halusin tehdä oman koodin tälle tulostimelle. Olen jo kehittänyt Gcoden lukemista ja tulkintaa SD -kortilta, pyörittäen moottoreita Gcoden ja Bresenhamin linja -algoritmin mukaisesti. Melkoinen osa tämän projektin koodista oli valmis. Mutta testatessani huomasin, että nuo moottorit ylikuumenevat paljon ja ovat niin hitaita. Mutta halusin silti tehdä sen, joten suunnittelin sille kehyksen Fusion360: ssa (löydät kuvan siitä yllä). Toinen oletus tässä projektissa oli käyttää transistoreita askelmoottorin ohjaimen sijasta. Löysin muutamia etuja transistoreista verrattuna stepper -ohjaimiin:

1. Ne ovat halvempia
2. Niiden rikkominen on vaikeampaa, rikkoin jo muutaman askelmoottorin rakennettaessa DIY Arduino Controlled Egg-Botia, koska kun irrotat moottorin ohjaimesta käynnissä, se todennäköisesti rikkoutuu
3. Ajureita on helppo hallita, voit käyttää vähemmän nastoja siihen, mutta halusin käyttää Atmega32: ta, siinä on tarpeeksi nastoja transistorien käyttämiseen, joten se ei ollut minulle tärkeää. (Halusin käyttää atmega32: ta 3D -tulostinprojektissa, lopulta dotterissa ei tarvitse käyttää sitä, joten käytän vain Arduino Unoa).
4. Onni on paljon suurempi, kun luot itse askelohjaimen transistoreilla kuin ostat sen.
5. Oppimalla kuinka ne toimivat kokeilemalla, käytin aiemmissa projekteissani joitain transistoreita, mutta käytäntö tekee mestarin ja paras tapa oppia on kokeilla. BTW ei ole niin outoa, ettemme tiedä, miten maailman suurin keksintö toimii? Käytämme transistoreita joka päivä, jokaisella on miljoonia niitä taskussa, ja suurin osa ihmisistä ei tiedä kuinka yksi transistori toimii:)

Tänä aikana sain kaksi uutta 3D -tulostinta, ja tulostamalla niille vain lisäsin tulostusnopeutta koko ajan, jotta tulosteita voidaan tehdä mahdollisimman nopeasti. Aloin ymmärtää, että 3D-tulostin, jossa on 28BYJ-48-moottorit, tulee olemaan hidas eikä luultavasti ole paras idea. Ehkä minun pitäisi ymmärtää se aikaisemmin, mutta olin niin keskittynyt tämän projektin koodiin ja 3D -tulostimien tarkan toiminnan oppimiseen, etten voinut nähdä sitä jotenkin. Kiitos asioista, jotka olen oppinut rakentamalla tämän asian, en kadu tähän projektiin käytettyä aikaa.

Luovuttaminen ei ole minulle vaihtoehto, ja minulla on viisi askelmaa, joten aloin miettiä, mitä voin tehdä näillä osilla. Haudatessani vanhoja asioita vaatekaappiini löysin peruskoulun piirustuksen, joka oli tehty pistepiirustustekniikalla, jota kutsutaan myös pointillismiksi (näet piirroksen yllä). Se ei ole taideteos, se ei ole edes hyvä:) Mutta pidin tästä ajatuksesta luoda kuva pisteistä. Ja tässä ajattelin jotain, josta olen kuullut aiemmin, pistematriisitulostinta, Puolasta löydät tämän tyyppisen tulostimen jokaisesta klinikasta, jossa he antavat outoa kovaa ääntä: D. Minulle oli itsestään selvää, että on oltava joku, joka on tehnyt jotain tällaista, ja olin oikeassa. Robson Couto on jo tehnyt Arduino -pistematriisitulostimen, mutta tehdäksesi sen sinun on löydettävä täydellisiä komponentteja, jotka voivat olla vaikeita, mutta on vuoden 2018 ja 3D -tulostus on tulossa yhä suositummaksi, joten miksi et tekisi helposti toistettavaa 3D -tulostettua versiota, mutta se olisi silti samanlainen. Joten päätin tehdä siitä suuren tai jopa valtavan! Jotta se voi tulostaa suurelle paperille, jonka kaikki voivat ostaa - paperirulla Ikeasta:) sen mitat: 45 cm x 30 m. Täydellinen!

Muutama tunti suunnittelua ja projektini oli valmis tulostettavaksi, se on 60 cm pitkä, joten se on liian suuri tulostamaan tavallisella tulostimella, joten jaan sen pienemmiksi paloiksi, jotka on helppo liittää erityisten liittimien ansiosta. Lisäksi meillä on vaunu merkkikynälle, jotkut hihnapyörät GT2 -hihnalle, kumipyörät paperin pitämiseksi (myös 3D -tulostettu TPU -filamentilla). Mutta koska emme aina halua tulostaa niin suurelle paperille, tein yhden Y -akselin moottoreista siirrettävän, jotta voit helposti säätää sen paperin koon mukaan. Y -akselilla on kaksi moottoria ja yksi X -akselilla, kynän siirtämiseen ylös ja alas käytän mikropalvelua. Löydät linkit malleihin ja kaikkeen seuraavissa vaiheissa.

Sitten suunnittelin piirilevyn kuten aina, mutta tällä kertaa sen sijaan, että tein sen kotona, päätin tilata sen ammattimaiselta valmistajalta, jotta se olisi täydellinen, helpompi juottaa ja säästää aikaa, kuulin paljon hyviä mielipiteitä PCBway, joten päätin mennä sen kanssa. Huomasin, että heillä on apurahaohjelma, jonka ansiosta voit tehdä taulukoita ilmaiseksi, lataan projektini heidän verkkosivustolleen ja he hyväksyvät sen! Kiitos paljon PCBwaylle tämän projektin mahdollistamisesta:) Levyt olivat täydellisiä, mutta sen sijaan, että asetin mikrokontrollerin tälle levylle, päätin tehdä Arduino -kilven, jotta voin käyttää sitä yksinkertaisesti, ja se on myös yksinkertaisempi juottaa.

Dotterin koodi on kirjoitettu Arduinolla, ja komentojen lähettämiseksi tietokoneelta Dotterille käytin Processingia.

Se on luultavasti koko tarina siitä, miten tämä projekti kehittyy ja miltä se näyttää nyt, onnittelut, jos pääsit sinne:)

Älä huoli, nyt se on helpompaa, vain rakenna ohjeet!

Toivon, että pidät tästä Dotter -projektin tarinasta, jos niin, älä unohda sitä.

*yllä olevissa kuvioissa näet X -kelkan, jossa on 2 kynää, tämä oli ensimmäinen suunnitteluni, mutta päätin vaihtaa pienempään versioon yhdellä kynällä keventääksesi sitä. Mutta versio, jossa on 2 kynää, voi olla mielenkiintoinen, koska voisit tehdä pisteitä eri väreissä, piirilevyllä on jopa paikka toiselle servolle, joten se on otettava huomioon dotter V2: ssa:)

Vaihe 2: Mitä tarvitsemme?

Mitä me tarvitsemme tähän projektiin, se on hieno kysymys! Tässä on luettelo kaikesta, jos mahdollista, linkkejä:

1. 3D -painetut osat (linkit malleihin seuraavassa vaiheessa)
2. Arduino GearBest | BangGood
3. 28BYJ48 askelmoottorit (3 niistä) GearBest | BangGood
4. Mikroservomoottori GearBest | BangGood
5. GT2 -hihna (noin 1,5 metriä) GearBest | BangGood
6. Kaapelit GearBest | BangGood
7. Laakeri GearBest | BangGood
8. Kaksi noin 60 cm pitkää alumiinitankoa

9. Piirilevyn tekeminen:

   1. PCB tietysti (voit tilata, tehdä ne itse tai ostaa sen minulta, minulla on joitain levyjä, joita voit ostaa täältä:
   2. Transistorit BC639 tai vastaavat (8 niistä) GearBest | BangGood
   3. Tasasuuntaajan diodi (8 niistä) GearBest | BangGood
   4. LED vihreä ja punainen GearBest | BangGood
   5. Jotkut katkaisevat otsikot GearBest | BangGood
   6. Arduino pinottava otsikkosarja GearBest | BangGood
   7. Jotkut vastukset GearBest | BangGood

Luultavasti vaikein asia sinulle on 3D -tulostetut osat, kysy ystäviltäsi, koulussa tai kirjastossa, heillä voi olla 3D -tulostin. Jos haluat ostaa sellaisen, voin suositella sinulle CR10: tä (ostolinkki), CR10 mini: tä (linkki ostaa) tai Anet A8: ta (linkki ostaa).

Vaihe 3: Niin suuri kuin voin, niin yksinkertainen kuin voin (3D -mallit)

Kuten sanoin, suuri osa tästä projektista oli koko, halusin tehdä siitä suuren ja yksinkertaisen samanaikaisesti. Jotta tämä olisi näin, vietän paljon aikaa Fusion360: ssa, onneksi tämä ohjelma on hämmästyttävän käyttäjäystävällinen ja rakastan sitä, joten se ei ollut iso juttu minulle. Useimpien 3D -tulostimien sovittamiseksi jaoin pääkehyksen neljään osaan, jotka voidaan helposti liittää erityisten liittimien ansiosta.

GT2-hihnojen hihnapyörät on suunniteltu tällä työkalulla (se on siistiä, tarkista se):

Lisäsin näiden kahden hihnapyörän DXF -tiedostot vain viitteellesi, et tarvitse niitä tämän projektin tekemiseen.

Yksikään näistä malleista ei tarvitse tukea, hihnapyörissä on sisäänrakennetut tuet, koska tukien poistaminen hihnapyörän sisäpuolelta olisi mahdotonta. Nämä mallit ovat melko helppoja tulostaa, mutta ne vie jonkin aikaa, koska ne ovat melko suuria.

Pyörät, jotka siirtävät paperia, tulisi tulostaa joustavalla filamentilla, jotta se toimisi paremmin. Tein tälle pyörälle vanteen, joka olisi painettava PLA: lla, ja tähän pyörään voit laittaa kumipyörän.

Vaihe 4: Kokoaminen

Se on helppo, mutta myös erittäin miellyttävä askel. Sinun tarvitsee vain liittää kaikki 3D -tulostetut osat yhteen, laittaa moottorit ja servo paikoilleen. Lopuksi sinun on asetettava alumiinitankoja 3D -tulostettuun kehykseen, jossa on kelkka.

Painoin Y -moottorin pidikkeen takaosaan ruuvin, joka on siirrettävissä pitämään se paikallaan, mutta käy ilmi, että rungon pohja on liian pehmeä ja se taipuu, kun kiristät ruuvia. Joten tämän ruuvin sijasta käytän kuminauhaa pitämään tämä osa paikallaan. Se ei ole ammattimaisin tapa tehdä tämä, mutta ainakin se toimii:)

Näet kynän koon, jota käytin tässä projektissa (tai ehkä se on enemmän kuin merkki). Käytä samaa kokoa tai mahdollisimman lähellä, jotta se toimisi täydellisesti X -kelkan kanssa. Sinun on myös asennettava kaulus kynään, jotta servo liikuttaa sitä ylös ja alas, voit korjata sen kiristämällä ruuvia sivussa.

Ei ole paljon selitettävää, joten katso vain yllä olevia valokuvia ja jos haluat tietää enemmän, jätä kommentti alla!

Vaihe 5: Sähköinen kaavio

Yllä on sähköinen kaavio tästä projektista, jos haluat ostaa piirilevyn tai tehdä sen, sinun ei tarvitse huolehtia kaaviosta, jos haluat liittää sen leipäpöydälle, voit käyttää tätä kaaviota. Käytin sinua, että se on melko sotkuista tällä leipälevyllä, siellä on paljon yhteyksiä ja pieniä komponentteja, joten jos pystyt, PCB: n käyttäminen on paljon parempi vaihtoehto. Jos sinulla on ongelmia piirilevyn kanssa tai projektisi ei toimi, voit ratkaista sen vianmäärityksen tämän kaavion avulla. Löydät. SCH -tiedoston seuraavassa vaiheessa.

Vaihe 6: Piirilevy ammattilaisena

Se on luultavasti paras osa tätä projektia minulle. Tein paljon PCB: tä kotona, mutta en koskaan yrittänyt tilata sitä ammattimaiselta valmistajalta. Se oli loistava päätös, se säästää paljon aikaa, ja nuo levyt ovat vain paljon parempia, niissä on juotosmaski, ne on helpompi juottaa, näyttävät paremmilta ja jos haluat tehdä jotain, jonka haluat myydä, et voi mitenkään tekee PCB: tä kotona, joten olen askeleen lähempänä sellaisen luomista, jota pystyn tuottamaan tulevaisuudessa, ainakin osaan valmistaa ja tilata piirilevyjä. Voit nauttia kauniista valokuvista yllä olevista levyistä, ja tässä on linkki PCBWay.com -sivustoon

Minulla on varalevyjä, joten jos haluat ostaa ne minulta, voit ostaa ne tindieltä:

Vaihe 7: Juotos, yhdistäminen…

Meillä on loistava piirilevy, mutta jotta se toimisi, meidän on juotettava siihen komponentteja. Älä huoli, se on erittäin helppoa! Käytin vain THT -komponentteja, joten ei ole mitään erittäin tarkkaa juottamista. Komponentit ovat suuria ja helposti juotettavia. Niitä on myös helppo ostaa mistä tahansa sähköisestä kaupasta. Koska tämä piirilevy on vain kilpi, sinun ei tarvitse juottaa mikro -ohjainta, liitämme vain kilven Arduino -korttiin.

Jos et halua tehdä piirilevyä, löydät kaavion yllä kaikista yhteyksistä. En suosittele liittämään tätä leipälevyyn, se näyttää todella sotkuiselta, kaapeleita on paljon. PCB on paljon ammattimaisempi ja turvallisempi tapa tehdä tämä. Mutta jos sinulla ei ole muuta vaihtoehtoa, yhdistäminen leipälautaan on parempi kuin olla yhdistämättä ollenkaan.

Kun kaikki komponentit on juotettu piirilevyyn, voimme liittää siihen moottorit ja servot. Ja siirrymme seuraavaan vaiheeseen! Mutta ennen sitä pysähdy hetkeksi ja katso tätä kaunista piirilevyä, jossa on kaikki komponentit, rakastan vain sitä, miltä nuo elektroniset piirit näyttävät! Okei, jatketaan:)

Vaihe 8: Arduino -koodi

Kun kilpi on valmis, kaikki on kytketty ja koottu, voimme ladata koodin Arduinolle. Sinun ei tarvitse yhdistää suojaa Arduinoon tässä vaiheessa. Ohjelma löytyy alla olevasta liitteestä. Tässä on nopea selitys siitä, miten se toimii:

Se saa tiedot sarjamonitorista (käsittelykoodi) ja aina kun on 1, se tekee pisteen, kun on 0, se ei. Jokaisen vastaanotetun tiedon jälkeen se liikkuu joitakin vaiheita. Kun uusi linjasignaali vastaanotetaan, se palaa aloitusasentoon, siirrä paperia Y -akselilla ja luo uusi viiva. Se on hyvin yksinkertainen ohjelma, jos et ymmärrä, miten se toimii, älä huoli vain lataamalla se Arduinoosi ja se toimii!

Vaihe 9: Käsittelykoodi

Käsittelykoodi lukee kuvan ja lähettää tiedot Arduinolle. Kuvan on oltava tietyn kokoinen, jotta se saadaan paperille. Minulle A4 -paperin enimmäiskoko on noin 80 pistettä x 50 pistettä. Tässä ohjelmassa ei ole paljon painikkeita, en halunnut tehdä siitä kaunista, se vain toimii. Jos haluat parantaa sitä, tee se rohkeasti!

Vaihe 10: Alussa oli piste

Dotterin viimeinen testi!

Piste, piste, piste ….

Kymmeniä pisteitä myöhemmin jotain meni pieleen! Mitä tarkalleen? Näyttää siltä, että Arduino nollaa itsensä ja unohti vaiheiden määrän. Se alkoi hyvin, mutta jossain vaiheessa meillä on ongelma. Mikä voi olla vialla? Kahden päivän virheenkorjaus myöhemmin löysin ratkaisun siihen. Se oli yksinkertainen ja ilmeinen, mutta en ajatellut sitä aluksi. Mikä se on? Tiedämme seuraavassa vaiheessa.

Vaihe 11: Epäonnistuminen ei ole vaihtoehto, se on osa prosessia

Inhoan luovuttaa, joten en tee sitä koskaan. Aloin etsiä ratkaisua ongelmaani. Irrottaessani kaapelin Arduinosta viime aikoina illalla tunsin, että se on todella kuuma. Sitten tajusin, mikä on ongelma. Koska jätän Y -akselimoottorit päälle (näiden moottoreiden käämissä) lineaarinen stabilisaattori Arduinossani kuumenee todella suuren jatkuvan virran vuoksi. Mikä on ratkaisu siihen? Sammuta ne vain, kun emme tarvitse niitä. Erittäin yksinkertainen ratkaisu tähän ongelmaan.

Vaihe 12: Voitto

Onko se voitto? Projektini toimii vihdoin! Se vei paljon aikaa, mutta vihdoin projektini on valmis, se toimii juuri niin kuin halusin sen toimivan. Nyt tunnen puhdasta onnea tämän projektin loppuunsaattamisen vuoksi! Näet joitain kuvia, jotka tulostin siihen! Tulostettavaa on paljon enemmän, joten pysy kuulolla, niin näet joitain päivityksiä.

Vaihe 13: Loppu vai alku?

Se on rakennusohjeen loppu, mutta ei tämän projektin loppu! Se on avoimen lähdekoodin, kaiken, mitä jaoin täällä, voit käyttää tämän asian rakentamiseen, jos lisäät päivityksiä, voit vapaasti jakaa ne, mutta muista laittaa linkki tähän ohjeeseen ja kerro minulle, että olet parantanut projektiani:) hyvä jos joku tekee niin. Ehkä jonain päivänä, jos löydän sille aikaa, parannan sitä ja lähetän Dotter V2: n, mutta en ole varma.

Älä unohda seurata minua ohjeissa, jos haluat olla ajan tasalla projektistani, voit myös tilata YouTube -kanavani, koska julkaisen täällä hienoja videoita tekemisestä, en vain:

goo.gl/x6Y32E

ja tässä sosiaalisen median tilini:

Facebook:

Instagram:

Twitter:

Paljon kiitoksia lukemisesta, toivottavasti sinulla on hyvä päivä!

Hyvää tekemistä!

P. S.

Jos pidät todella projektistani, äänestä sitä kisoissa: D

Toinen sija Epilog Challengessa 9

Toinen palkinto Arduino -kilpailussa 2017