Projekt Mark 7 CNC

Nimetus on selline, kuna see on juba seitsmes prototüüp, erineb eelmistest selle poolest, et see töötab :).

Ülesanne

Pea mõte oli teha kõik nullist, kasutades ainult oma teadmisi ja oskusi. Mitte midagi pole võetud teiste töödest, skeemid oli ka ise tehtud. Milleks leiutada jalgrattast? Leiutada midagi võib olla mõnikord väga kasulik – see aitab aru saada, kuidas asjad töötavad algusest lõpuni. Projekt on tehtud nullist, seega me teame kogu protsessi põhjalikult. Lisaks kõigele, oma käega kokkupanek võimaldas raha säästa.

Ülesanne oli järgmine: uurida ja välja ehitada aparaat, mis võiks olla kasulik ja mis arendaks meid nii töös kui ka õppimises (trükkplaadi valmistamiseks, puurimiseks, erinevate detailide valmistamiseks). Pingil peaks olema kolm telgi (X, Y, Z) ja omandama võilmalust komponentide ning instrumenti vahetamiseks. Tarkvara peaks olla lihtne ja arusaadav tavalise kasutajale.

Valmis lahendus – Valmistatud kontrolleri näidis (joonis 1) ühelt teiselt tootjalt. Samasuguse projekti tegemiseks vajalike komponentide hind on liigikaudselt oleks selline: Kontroller 90€, mehaaniline osa alates 200€, tarkvara alates 50€. Kokku alates 340€. Selgub, et see on üsna kallis. Seega valisime ise komponendid.

Joonis 1

Komponentide valik:

Samm mootoriks sai valitud vana koopiamasina mootor(tasuta)
Metall konstruktsioonid ehituspoest (35€)
Omavalmistanud kontroller elektroonikaga (detailid umbes 30€)
Omatehtud tarkvara kasutades “opensource” projekte (joonise valmistaseks)

Kokku läks 65 – 70 € ja lisanduvad muidugi töötunnid, mis on annavad hindamatu kogemuse.

Valmistamine. Mehaaniline osa:

Esialgu valisime rihmülekande, aga siis loobusime sellest ja valisime kruviajami (joonis 2). Selle tulemusena tõusis liikumise lineaarne moment ja suurenes täpsus.

Joonis 2

Valmistamine. Jõuosa:

Peale erinevaid teste, valik langes erijuhtimist vajavale mikrokiibile L297 ja L298 (joonis 3). Oli prototüüp mis oli tehtud kasutades IGBT transistorid, aga hind oli kõrge ja me loobusime sellest. Liikumise protsess on realiseritud kasutades Atmel Atmega 328P kontrollerit, mille hind on 2.52€ koos kõike koostiosadega. Selles kontrolleris on kõik mida meil on vaja projekti ellurakendamiseks.

22 I/O sisendi/väljundi
Serial port
SPI protokoll
Võimalus kasutada I2C protokolli

Joonis 3

Ning peale valikut koostasime elektriskeemit (joonis 4) ja proovisime panna kõik kokku. Kuna skeemidest (joonis 4) ja piltidest (joonis 5) on näha, et ühendusi on liiga palju, otsustasime valmistada trükkplaadi (joonis 6, 7) ja panna kõik komponendid otse plaadile. Tegelikult sai tehtud trükkplaate lausa kaks, aga esimesel variandil tekkisid tõsised probleemid ja otsustasime täiesti ümber teha uue trükkplaadi.

Joonis 4	Joonis 5-1
Joonis 5-2	Joonis 6
Joonis 7-1	Joonis 7-2

Valmistamine. Programmi osa:

Kõige keerulisem osa, mis võttis väga palju aega. Esiteks oli realiseeritud kõige lihtsam töö – lineaarne liikumine ja oli vaja alaline arvuti ühendus. Kasutades arvutit saatsime kontrollerise uued koordinaatid.

Peale seda otsisime võimalust, et kuidas ilma arvutita saata kontrollerise uued ülesanded – läbi mikro SD kaardi. Programm laetakse otse arvutist kaardile ja seejärel kasutades juhtnuppu valitakse kaartilt nõutud programm. Juhtida võib nii käsitsi (nupu ja juhtkangiga) kui ka automaatselt. Kontrolleri mäluse (kaartile) võib üles laadida kuni 10 programmi.

Sellele, et üles laadida programmi kontrollerise, oli vaja kirjutada eraldi tarkvara, mille abil saab salvestada programmi kaardile. Programm tunneb tavalisi G-koodi faile uuele koodile, mis on arusaadav meie kontrollerise (joonis 8). Lõpuks üldse loobusime arvuti ühendusest, kuna kaardile programmi laadimine võtab vähem aega ja meie arust on nii parem, kuna pink saab siis töötada ilma arvutita.