PrintBot: 6 vaihetta (kuvien kanssa)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:04

PrintBot on iRobotCreate-asennettu pistematriisitulostin. PrintBot tulostaa talkkipulverilla mihin tahansa maanpintaan. Käyttämällä robottia pohjaan robotti voi tulostaa lähes rajoittamattoman koon. Ajattele jalkapallokenttiä tai koripallokenttiä. Ehkä kilpailijoiden pitäisi olla etsimässä parvi tätä kiitosviikonloppua ensi vuonna. robotti mahdollistaa myös tulostimen liikkuvuuden, jolloin se voi matkustaa tulostettavaan paikkaan ja siirtyä sitten toiseen. Mukana langaton, joten kaukosäädin on myös mahdollista. Myös jalkakäytävätaide ja mainonta ovat tämän laitteen kohdemarkkinoita.

Vaihe 1: IRobotin luominen

IRobot Create on hyvin samanlainen kuin iRobotin Roomba, mutta ilman sisäistä tyhjiötä. Tämä mahdollistaa suuremman hyötykuorman lisäämisen ja kätevät kiinnitysreiät. iRobot tarjoaa myös täydellisen ohjelmointirajapinnan Luo -toimintoon, mikä tekee robotin ohjaamisesta erittäin helppoa. Käyttöliittymä on yksinkertainen sarja komentoja ja parametreja, jotka lähetetään robotille sarjaan. Lue lisätietoja avoimen käyttöliittymän määrityksistä. Yksinkertaiseen käyttöön tarvitsimme vain muutamia komentoja. Alustuksen jälkeen 128 -komento on lähetettävä kertomaan robotille, että se aloittaa ulkoisen ohjauksen hyväksymisen. Seuraavaksi on valittava tila. Täydellistä hallintaa varten lähetämme 132 -komennon Luo. Huomaa, että sinun on lähetettävä kaikki tiedot Luo kokonaislukuna, ei tavallisena ascii -tekstinä. Jokainen komennon opcode on yksi tavu, kyseisen tavun arvo on kokonaisluku 128 tai mikä tahansa. Jos lähetät ascii- tai ansi -tekstinä, jokainen 128: n merkki olisi tavu. Testaukseen tai PC -ohjaukseen suosittelemme Realtermia, koska se tekee kaikesta hyvin yksinkertaista. Sinun on myös asetettava Baudin nopeus 57600: ksi Open Interface -dokumentaation mukaisesti. Odotusetäisyys 156 pysäyttää robotin tietyn matkan jälkeen. Skriptikomennot 152 ja 153 yhdistävät kaiken ja tekevät yksinkertaisen komentosarjan, jota voidaan ajaa uudestaan ja uudestaan. IRobot myy komennomoduuliksi kutsutun komentomoduulin, joka on pohjimmiltaan ohjelmoitava mikro -ohjain ja muutamia sarjaportteja, joita voit käyttää luomaan. Sen sijaan käytimme ohjelmoitavaa Cypress-järjestelmä-sirua (PSoC) yhdistettynä hyvin pieneen x86-tietokoneeseen, jota kutsutaan eBox 2300: ksi.

Vaihe 2: Tulostimen purkaminen ja moottorin ohjaus

Käytimme vanhaa Epsonin mustesuihkutulostinta tulostimen ja tulostuspään kiinnityskokoonpanon vaakasuunnassa. Ensimmäinen asia tässä oli purkaa tulostin huolellisesti. Tämä vaati kaikkien muiden kuin välttämättömien osien poistamista, kunnes jäljelle jäi vain telakokoonpano, moottori, tulostuspään pidike ja käyttöhihna. Varo rikkomasta tätä hihnaa tai sen käyttömoottoria. Voi myös olla järkevää pilata volttimittarilla ennen kuin irrotat kaikki virtakortit, mutta olimme hieman liian innoissamme siitä. Huomaa, että et tarvitse mitään sivusyöttökokoonpanoa, varsinaisia tulostuspäitä tai kasetteja tai piirilevyjä. Koska repiimme kaiken erilleen ennen kuin testasimme mitään, meidän oli löydettävä oikea jännite moottorin syöttämiseksi. Voit yrittää löytää moottorin tekniset tiedot verkosta, jos löydät mallinumeron, mutta ilman sitä, kytke se tasavirtalähteeseen ja lisää hitaasti moottorin jännitettä. Olimme onnekkaita ja huomasimme, että moottorimme voi toimia 12-42 V: n jännitteellä, mutta varmistaaksemme, että testasimme sen manuaalisesti kuvatulla tavalla. Havaitsimme nopeasti jopa 12 V: n moottorin käyvän liian nopeasti. Ratkaisu on käyttää pulssinleveysmodulaatiota (PWM). Pohjimmiltaan tämä käynnistää ja sammuttaa moottorin erittäin nopeasti moottorin pyörittämiseksi hitaammalla nopeudella. Akku varaa 18V, joten helpotamme elämää sammuttamalla moottori. Kun käytät tasavirtamoottoreita, joiden on käännettävä piireissä, piirissäsi on suuri vastavirta, kun moottoria vaihdetaan. Pohjimmiltaan moottorisi toimii generaattorina, kun se pysähtyy ja peruuttaa. Voit suojata ohjainta tältä käyttämällä H-siltaa. Tämä on pääasiassa 4-transistoria, joka on sijoitettu H-muotoon. Käytimme Acroname -tuotetta. Varmista, että valitsemasi ohjain kestää moottorisi tarvitseman virran. Moottorimme luokitus oli 1A jatkuva, joten 3A -ohjaimessa oli runsaasti päätilaa. Tämän levyn avulla voimme myös ohjata moottorin suuntaa yksinkertaisesti ajamalla tuloa korkealle tai matalalle sekä jarruttamalla (pysäyttämällä moottori ja pitämällä se paikallaan) moottoria samalla tavalla.

Vaihe 3: Tulostuspää

Suurin osa alkuperäisestä tulostuspään kokoonpanosta, joka voitaisiin poistaa, poistettiin. Meille jäi muovilaatikko, joka helpotti tulostuspäämme kiinnittämistä. Pieni 5 V DC -moottori kiinnitettiin poranterällä. Terä valittiin niin, että sen halkaisija olisi mahdollisimman lähellä suppiloa. Tällöin pora voi täyttää koko suppilon ulostulon. Kun terä pyörii, jauhe tulee uriin ja pyörii terää alaspäin ulostuloaukkoa kohti. Pyörittämällä bittiä yksi kierros voimme luoda jatkuvasti kokoisen pikselin. Tarvitaan huolellista viritystä, jotta kaikki sopisi oikein. Aluksi meillä oli ongelmia jauheen yksinkertaisen suihkuttamisen kanssa kaikkialle, mutta lisäämällä toinen suppilo ja nostamalla poranterää, pidempi putoaminen suppiloon rajoittuen teki puhtaan pikselin.

Koska tätä moottoria saa ohjata vain päälle tai pois, H-siltaa ei tarvittu tässä. Sen sijaan käytimme yksinkertaista transistoria sarjassa moottorin maadoitusliitännän kanssa. Transistorin porttia ohjataan mikro-ohjaimen digitaalisella ulostulolla, joka on sama kuin H-sillan digitaalitulot. DC -moottorin vieressä oleva pieni piirilevy on mustavalkoinen infrapuna -anturi. Tämä kortti lähettää yksinkertaisesti digitaalisen korkean tai matalan signaalin, kun anturi näkee mustan tai valkoisen. Yhdessä mustavalkoisen anturiliuskan kanssa voimme aina tietää tulostuspään asennon laskemalla mustasta valkoiseen siirtymät.

Vaihe 4: Mikro -ohjain

Cypress PSoC yhdistää kaikki laitteiston erilliset osat. Cypress -kehityskortti tarjosi helpon käyttöliittymän PSoC: n kanssa työskentelyyn ja oheislaitteiden liittämiseen. PSoC on ohjelmoitava siru, joten voimme itse luoda sirulle fyysisen laitteiston, kuten FPGA. Cypress PSoC Designerissa on valmiita moduuleja yleisille komponenteille, kuten PWM-generaattoreille, digitaalisille tuloille ja lähtöille sekä RS-232-sarjaporteille.

Kehityskortissa on myös integroitu proto-kortti, joka mahdollisti moottorinohjaimien helpon asennuksen. PSoC: n koodi yhdistää kaiken. Se odottaa sarjakomennon vastaanottamista. Tämä on muotoiltu yhdeksi riviksi 0 ja 1, jotka osoittavat, tulostetaanko vai ei jokaiselle pikselille. Koodi kiertää sitten jokaisen pikselin läpi käynnistäen käyttömoottorin. Reunaherkkä keskeytys mustavalkoisen anturin tulossa laukaisee sääennusteen tai ei tulosta jokaiselle pikselille. Jos pikseli on päällä, jarruteho on korkea, ajastin käynnistyy. Ajastimen keskeytys odottaa.5 sekuntia ja nostaa sitten annostelijan tehon korkealle, jolloin transistori käynnistyy ja poranterä pyörii, ajastinlaskuri nollataan. Toisen puolen sekunnin kuluttua keskeytys saa moottorin pysähtymään ja käyttömoottorin liikkumaan uudelleen. Kun tulostusehto on väärä, mitään ei tapahdu, ennen kuin anturi lukee toisen mustasta valkoiseen reunaan. Tämän ansiosta pää liikkuu tasaisesti, kunnes sen on pysähdyttävä tulostamaan. Kun rivin loppu saavutetaan ("\ r / n"), sarjaporttiin lähetetään "\ n", joka osoittaa PC: lle, että se on valmis uudelle riville. Myös H-sillan suunnanohjaus on päinvastainen. Luo lähetetään signaali 5 mm eteenpäin. Tämä tehdään toisen digitaalilähdön kautta, joka on liitetty Luo DSub25 -liittimen digitaalituloon. Molemmat laitteet käyttävät tavallista 5V TTL -logiikkaa, joten koko sarjaliitäntä ei ole tarpeen.

Vaihe 5: Tietokone

Täysin itsenäisen laitteen luomiseksi käytettiin pientä x86 -tietokonetta nimeltä eBox 2300. Suurimman joustavuuden takaamiseksi eBoxiin asennettiin mukautettu Windows CE Embedded -rakenne. C: ssä kehitettiin sovellus 8-bittisen harmaasävyisen bittikartan lukemiseen USB-asemalta. Sovellus otti sitten kuvan uudelleen ja toi sen sitten rivi kerrallaan PSoC: lle sarjaportin kautta.

Sähköisen laatikon käyttö voi mahdollistaa monia lisäkehityksiä. Verkkopalvelin voi sallia kuvien lataamisen etäyhteydellä integroidun langattoman verkon kautta. Kaukosäädin voitaisiin toteuttaa muun muassa. Muuta kuvankäsittelyä, mahdollisesti jopa asianmukaista tulostinohjainta, voitaisiin luoda, jotta laite voi tulostaa sovelluksista, kuten muistikirjasta. Viimeinen asia, jonka melkein kaipasimme, oli voima. Luo tarvikkeita 18V. Mutta suurin osa laitteistamme toimii 5V: lla. Texas Instrumentsin DC-DC-virtalähdettä käytettiin jännitteen aktiiviseen muuntamiseen tuhlaamatta tehoa lämmitykseen, mikä pidentää akun käyttöikää. Pystyimme ymmärtämään yli tunnin tulostusaikaa. Mukautettu piirilevy teki tämän laitteen ja tarvittavien vastuksien ja kondensaattoreiden asennuksen helpoksi.

Vaihe 6: Siinä kaikki

No, se on meidän PrintBotille, joka on luotu syksyllä 07 tohtori Hamblenin ECE 4180 Embedded Design -luokalle Georgia Techissä. Tässä muutamia kuvia, jotka tulostimme robotillamme. Toivomme, että pidät projektistamme ja ehkä se innostaa jatkamaan tutkimuksia! Suuret kiitokset PosterBotille ja kaikille muille iRobot Create Instructablesille inspiraatiosta ja opastuksesta.