Dotter - ogroman matrični štampač zasnovan na Arduinu: 13 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Zdravo, dobrodošli u ovu instrukciju:) Ja sam Nikodem Bartnik, 18 -godišnji kreator. Napravio sam mnogo stvari, robota, uređaja kroz svoje 4 godine izrade. Ali ovaj je projekt vjerojatno najveći po pitanju veličine. Mislim da je i vrlo dobro dizajniran, naravno da još uvijek ima stvari koje se mogu poboljšati, ali za mene je to odlično. Zaista mi se sviđa ovaj projekt, zbog načina na koji funkcionira i što može proizvesti (sviđa mi se ova piksela/tačka poput grafike), ali u ovom projektu postoji mnogo više od samo Dottera. Postoji priča o tome kako sam uspio, kako sam došao na ideju za to i zašto je neuspjeh bio veliki dio ovog projekta. Da li si spreman? Upozorenje da bi u ovim uputama moglo biti puno toga za pročitati, ali ne brinite, ovdje je video o tome (možete ga pronaći i gore): LINK NA VIDEOPočetak!

Korak 1: Priča o neuspjehu: (i kako sam zapravo došao do ideje za ovo

Možda ćete se zapitati zašto priča o neuspjehu ako moj projekt funkcionira? Jer na početku nije bilo Dottera. Hteo sam da napravim možda malo sličnu stvar, ali mnogo sofisticiraniju - 3D štampač. Najveća razlika između 3D štampača koji sam želio napraviti i gotovo svakog drugog 3D štampača bila je ta što će umjesto standardnih nema17 koračnih motora koristiti jeftine motore 28BYJ-48 koje možete kupiti za oko 1 USD (da, jedan dolar za koračni motor). Naravno da sam znao da će biti slabiji i manje precizan od standardnih koračnih motora (što se tiče tačnosti nije tako jednostavno, jer većina motora u 3D štampačima ima 200 koraka po okretu, a 28BYJ48 ima oko 2048 koraka po revolucija ili čak više ovisi o tome kako ih koristite, ali veća je vjerojatnost da će ti motori izgubiti korake, a zupčanici u njima nisu najbolji, pa je teško reći jesu li više ili manje točni). Ali vjerovao sam da će oni to učiniti. I u tom trenutku možete reći da čekate da već postoji 3D štampač koji koristi te motore, da, znam da ih ima čak i nekoliko. Prvi je dobro poznat, Micro Micro M3D, mali i zaista lijepi 3D štampač (jednostavno volim ovaj jednostavan dizajn). Tu je i ToyRep, Cherry i vjerovatno mnogo više o čemu ja ne znam. Štampač s tim motorima već postoji, ali ono što sam htio učiniti drugačijim i sličnijim na svoj način bio je kod. Većina ljudi koristi neki softver otvorenog koda za 3D pisače, ali kao što možda znate ako ste vidjeli moj projekt bespilotnih letjelica Ludwik zasnovan na Arduinu, volim raditi stvari od nule i učiti tako da sam htio napraviti vlastiti kod za ovaj pisač. Već sam razvio čitanje i tumačenje Gcode -a sa SD kartice, rotirajući motore prema Gcode -u i Bresenhamovom linijskom algoritmu. Prilično veliki dio koda za ovaj projekt bio je spreman. Ali dok sam ga testirao, primijetio sam da se ti motori jako pregrijavaju i da su jako spori. Ali i dalje sam želio to napraviti pa sam za njega dizajnirao okvir u Fusion360 (sliku gore možete pronaći). Druga pretpostavka u ovom projektu bila je korištenje tranzistora umjesto upravljačkog programa koračnog motora. Otkrio sam nekoliko prednosti tranzistora nad stepperima:

1. Jeftiniji su
2. Teže ih je slomiti, već sam slomio nekoliko upravljačkih programa koraka prilikom izrade DIY Arduino kontroliranog jajeta za jaja, jer kad odvojite motor od upravljačkog programa tijekom rada, vjerojatno će se slomiti
3. Upravljačkim programima se jednostavno upravlja, za to možete koristiti manje pinova, ali htio sam koristiti Atmega32, ima dovoljno pinova za korištenje tranzistora pa mi to nije bilo važno. (Htio sam koristiti atmega32 u projektu 3D pisača, konačno u dotteru nema potrebe za upotrebom pa koristim samo Arduino Uno).
4. Sreća je mnogo veća kada sami stvorite stepper driver s tranzistorima nego što ga jednostavno kupite.
5. Učeći kako rade eksperimentirajući, koristio sam neke tranzistore u svojim prethodnim projektima, ali praksa je savršena, a najbolji način za učenje je eksperimentiranje. BTW nije čudno što ne znamo kako funkcionira najveći izum svijeta? Koristimo tranzistore svaki dan, svaki ima milijune u džepu, a većina ljudi ne zna kako funkcionira jedan tranzistor:)

Za to vrijeme sam dobio 2 nova 3D štampača i tokom štampanja na njima samo sam povećavao brzinu štampe cijelo vrijeme da štampam što je brže moguće. Počeo sam shvaćati da će 3D pisač s motorima 28BYJ-48 biti spor i vjerovatno nije najbolja ideja. Možda sam to trebao shvatiti ranije, ali bio sam toliko fokusiran na kôd za ovaj projekt i učenje kako tačno rade 3D štampači, pa to nisam mogao nekako vidjeti. Zahvaljujući stvarima koje sam naučio gradeći ovu stvar, ne žalim zbog uloženog vremena u ovaj projekat.

Odustajanje nije opcija za mene, a oko mene leži 5 stepenica pa sam počeo razmišljati što mogu učiniti s tim dijelovima. Dok sam zakopavao stare stvari u svoju garderobu, pronašao sam svoj crtež iz osnovne škole napravljen tehnikom tačkastog crtanja koja se naziva i pointilizam (moj crtež možete vidjeti gore). To nije umjetničko djelo, čak nije ni dobro:) Ali svidjela mi se ova ideja stvaranja slike od točkica. I evo razmišljao sam o nečemu o čemu sam ranije čuo, matrični štampač, u Poljskoj možete pronaći ovu vrstu štampača u svakoj klinici u kojoj proizvode čudan glasan zvuk: D. Bilo mi je nekako očito da mora postojati netko tko je napravio ovako nešto, i bio sam u pravu Robson Couto je već napravio Arduino matrični pisač, ali da biste to učinili morate pronaći savršene komponente koje mogu biti teške, ali mi imati 2018. i 3D ispis postaje sve popularniji pa zašto ne biste napravili laku kopiju 3D štampane verzije, ali bi ipak bilo slično. Pa sam odlučio da bude veliki, ili čak OGROMAN! Da biste mogli štampati na velikom papiru koji svako može kupiti - rolni papira iz Ikee:) njegove dimenzije: 45cm x 30m. Savršeno!

Nekoliko sati dizajniranja i moj projekt je bio spreman za štampanje, dugačak je 60 cm i prevelik za štampanje na standardnom štampaču, pa ga dijelim na manje dijelove koji će se zahvaljujući posebnim konektorima lako povezati. Dodatno imamo nosač za marker, neke remenice za GT2 remen, gumene kotače za držanje papira (takođe 3D štampano sa TPU filamentom). Ali zato što možda nećemo uvijek htjeti ispisivati na tako velikom papiru, napravio sam jedan od motora Y osi pomičan, tako da ga možete lako prilagoditi veličini papira. Postoje dva motora na osi Y i jedan na osi X, za pomicanje olovke gore -dolje koristim mikro servo. U sljedećim koracima možete pronaći veze do modela i svega.

Zatim sam dizajnirao PCB kao i uvijek, ali ovaj put umjesto da ga pravim kod kuće, odlučio sam ga naručiti kod profesionalnog proizvođača, kako bi bio savršen, lakši za lemljenje i samo da uštedim vrijeme, čuo sam puno dobrih mišljenja o PCBway pa sam odlučio krenuti s tim. Otkrio sam da imaju program stipendiranja zahvaljujući kojem možete besplatno napraviti svoje ploče, postavljam svoj projekt na njihovu web stranicu i oni ga prihvaćaju! Hvala vam puno na PCBwayu što ste omogućili ovaj projekt:) Ploče su bile savršene, ali umjesto da stavim mikrokontroler na ovu ploču, odlučio sam napraviti Arduino štit tako da ga mogu jednostavno koristiti, također je lakše lemiti zbog toga.

Kod dotter -a je napisan na Arduinu, a za slanje naredbi sa računara na Dotter sam koristio Processing.

To je vjerovatno cijela priča o tome kako je ovaj projekt evoluirao i kako sada izgleda, čestitam ako ste stigli:)

Ne brinite, sada će biti lakše, samo napravite upute!

Nadam se da ćete uživati u ovoj priči o projektu Dotter, ako je tako, ne zaboravite da joj se približite.

*na gornjim renderima možete vidjeti X kolica s 2 olovke, to je bio moj prvi dizajn, ali sam odlučio prebaciti se na manju verziju s jednom olovkom kako bi bila lakša. Ali verzija s 2 olovke može biti zanimljiva jer biste mogli napraviti točkice u različitim bojama, postoji čak i mjesto za drugi servo na PCB -u, tako da treba uzeti u obzir dotter V2:)

Korak 2: Šta će nam trebati?

Šta će nam trebati za ovaj projekat, to je veliko pitanje! Evo popisa svega sa linkovima ako je moguće:

1. 3D štampani dijelovi (veze do modela u sljedećem koraku)
2. Arduino GearBest | BangGood
3. 28BYJ48 koračni motori (od njih 3) GearBest | BangGood
4. Mikro servo motor GearBest | BangGood
5. GT2 Pojas (oko 1,5 metara) GearBest | BangGood
6. Kablovi GearBest | BangGood
7. Ležaj GearBest | BangGood
8. Dvije aluminijske šipke dugačke oko 60 cm svaka

9. Za izradu PCB -a:

   1. Očigledno je da je PCB (možete naručiti, napraviti ih ili kupiti od mene, imam nekoliko ploča oko vas koje možete kupiti ovdje:
   2. Tranzistori BC639 ili slični (njih 8) GearBest | BangGood
   3. Ispravljačka dioda (njih 8) GearBest | BangGood
   4. LED zelena i crvena GearBest | BangGood
   5. Neki se odvajaju od zaglavlja GearBest | BangGood
   6. Arduino komplet zaglavlja za slaganje GearBest | BangGood
   7. Neki otpornici GearBest | BangGood

Verovatno vam je najteže nabaviti 3D štampane delove, pitajte prijatelje, u školi ili u biblioteci, možda imaju 3D štampač. Ako želite kupiti jedan, mogu vam preporučiti CR10 (link za kupovinu), CR10 mini (link za kupovinu) ili Anet A8 (link za kupovinu).

Korak 3: Što je moguće veće, što jednostavnije mogu (3D modeli)

Kao što sam rekao veliki dio ovog projekta je veličina, htio sam ga učiniti velikim i istovremeno ostati jednostavan. Kako bih to postigao ovako, puno vremena provodim u Fusion360, na sreću ovaj program je nevjerojatno prilagođen korisniku i volim ga koristiti pa mi to nije bila velika stvar. Kako bih stao na većinu 3D pisača, podijelio sam glavni okvir na 4 dijela koji se mogu lako povezati zahvaljujući posebnim konektorima.

Remenice za GT2 pojaseve dizajnirane su ovim alatom (super je, provjerite):

Dodao sam DXF datoteke ta 2 remenice samo za vašu referencu da vam ne trebaju za izradu ovog projekta.

Nijednom od ovih modela nisu potrebni oslonci, remenice imaju ugrađene nosače, jer bi bilo nemoguće ukloniti nosače iz unutrašnjosti remenice. Ovi modeli se prilično lako štampaju, ali za to je potrebno neko vrijeme, jer su prilično veliki.

Točkovi koji pomiču papir trebaju biti odštampani savitljivim vlaknima kako bi to bilo bolje. Napravio sam naplatak za ovaj točak koji treba da bude odštampan sa PLA i na ovaj točak možete staviti gumeni točak.

Korak 4: Sklapanje

To je lak, ali i vrlo ugodan korak. Sve što trebate učiniti je spojiti sve 3D štampane dijelove zajedno, postaviti motore i servo na mjesto. Na kraju morate staviti aluminijske šipke u 3D štampani okvir sa nosačem.

Odštampao sam vijak na stražnjoj strani držača motora Y koji je pomičan da ga drži na mjestu, ali pokazalo se da je dno okvira premekano i da se savija kad zategnete vijak. Zato umjesto ovog vijka koristim gumicu da pričvrstim ovaj dio na mjestu. Ovo nije najprofesionalniji način da to učinite, ali barem funkcionira:)

Možete vidjeti veličinu olovke koju sam koristio za ovaj projekt (ili je možda više poput markera). Trebali biste koristiti istu veličinu ili što je moguće bliže kako biste savršeno radili s nosačem X. Također morate montirati ogrlicu na olovku kako bi je servo pomaknuo gore -dolje, možete je popraviti zatezanjem vijka sa strane.

Nema puno toga za objašnjavati, pa samo pogledajte gornje fotografije i ako trebate znati nešto više ostavite komentar ispod!

Korak 5: Elektronska shema

Gore možete pronaći elektroničku shemu za ovaj projekt ako želite kupiti PCB ili je izraditi. Ne morate brinuti o shemi. Ako je želite spojiti na matičnu ploču, možete to učiniti pomoću ove sheme. Nosio sam vas da će na ovoj ploči biti prilično neuredno, ima mnogo veza i malih komponenti, pa ako možete, upotreba PCB -a je mnogo bolja opcija. Ako imate bilo kakvih problema s PCB -om ili vaš projekt ne radi, možete ga riješiti pomoću ove sheme.. SCH datoteku možete pronaći u sljedećem koraku.

Korak 6: PCB kao profesionalac

To je za mene vjerovatno najbolji dio ovog projekta. Napravio sam mnogo PCB -a kod kuće, ali nikada nisam pokušao naručiti ih od profesionalnog proizvođača. Bila je to sjajna odluka, štedi mnogo vremena, a te ploče su samo puno bolje, imaju masku za lemljenje, lakše se leme, izgledaju bolje i ako želite napraviti nešto što želite prodati, nema šanse da napravit će PCB kod kuće pa sam korak bliže stvaranju nečega što ću moći proizvoditi u budućnosti, barem znam kako se izrađuju i naručuju PCB -i. Gore možete uživati u prekrasnim fotografijama ovih ploča, a ovdje je i veza do PCBWay.com

Imam nekoliko rezervnih ploča pa ako ih želite kupiti od mene, možete ih kupiti na tindie:

Korak 7: Lemljenje, povezivanje…

Imamo odličnu PCB ploču, ali da bismo radili, moramo lemiti komponente na njoj. Ne brinite, to je vrlo lako! Koristio sam samo THT komponente pa nema super preciznog lemljenja. Komponente su velike i lako se leme. Lako ih je kupiti i u bilo kojoj elektroničkoj trgovini. Budući da je ovo PCB samo štit koji ne morate lemiti mikrokontroler, samo ćemo spojiti štit na Arduino ploču.

U slučaju da ne želite napraviti PCB, možete pronaći gornju shemu sa svim vezama. Ne preporučujem da ovo povezujete na matičnu ploču, izgledat će jako neuredno, ima mnogo kabela. PCB je mnogo profesionalniji i sigurniji način za to. Ali ako nemate drugu opciju, povezivanje na matičnoj ploči je bolje nego da se uopće ne povežete.

Kada su sve komponente lemljene na štampanoj ploči, na nju možemo spojiti motore i servo. I pređimo na sljedeći korak! Ali prije toga, zastanite na trenutak i pogledajte ovu prekrasnu PCB sa svim komponentama, jednostavno mi se sviđa kako izgledaju ta elektronička kola! Ok, idemo dalje:)

Korak 8: Arduino kod

Kad je štit spreman, sve je spojeno i sastavljeno, možemo učitati kôd na Arduino. U ovom koraku ne morate spojiti štit na Arduino. Program možete pronaći u prilogu ispod. Evo kratkog objašnjenja kako to funkcionira:

Dobija podatke sa serijskog monitora (kod za obradu) i kad god ima 1 pravi točku kada ima 0 to ne čini. Nakon svakog primljenog podatka kreće se na nekoliko koraka. Kad se primi novi signal linije, on se vraća u početni položaj, pomaknite papir po osi Y i napravite novu liniju. To je vrlo jednostavan program, ako ne razumijete kako radi, ne brinite, samo ga prenesite na svoj Arduino i on će funkcionirati!

Korak 9: Obrada koda

Kod za obradu čita sliku i šalje podatke na Arduino. Slika mora biti određene veličine da bi bila na papiru. Za mene je maksimalna veličina papira A4 oko 80 točaka x 50 točaka. Ako promijenite korake po okretaju, dobit ćete više točaka po retku, ali i mnogo veće vrijeme ispisa. U ovom programu nema puno dugmadi, nisam želio da ga učinim lijepim, samo radi. Ako ga želite poboljšati, slobodno to učinite!

Korak 10: Na početku je postojala tačka

Završni test Dottera!

Tačka, tačka, tačka ….

Na desetine tačaka kasnije nešto nije u redu! Sta tacno? Izgleda da se Arduino resetirao i zaboravio broj koraka. Počeo je vrlo dobro, ali u jednom trenutku imamo problem. Šta može biti pogrešno? Dva dana kasnije otklanjanja grešaka pronašao sam rješenje za to. Bilo je nekako jednostavno i očigledno, ali nisam razmišljao o tome na početku. Šta je? Znat ćemo u sljedećem koraku.

Korak 11: Greška nije opcija, već je dio procesa

Mrzim odustati, pa to nikada ne činim. Počeo sam tražiti rješenje za svoj problem. Dok sam odvajao kabel sa svog Arduina nedavno u noći, osjetio sam da je jako vruće. Tada sam shvatio šta je problem. Budući da ostavljam uključene motore Y osi (na zavojnici tih motora), linearni stabilizator na mom Arduinu se jako zagrijava zbog prilično velike konstantne struje. Šta je rješenje za to? Samo isključite te zavojnice dok nam ne trebaju. Izuzetno jednostavno rješenje za ovaj problem, odlično je i vraćam se na pravi put da završim ovaj projekt!

Korak 12: Pobjeda

Je li to pobjeda? Moj projekt konačno funkcionira! Trebalo mi je puno vremena, ali konačno je moj projekt spreman, radi baš onako kako sam htio. Sada osjećam čistu sreću zbog završetka ovog projekta! Na njemu možete vidjeti neke slike koje sam odštampao! Ima još mnogo toga za štampanje pa budite u toku da vidite neka ažuriranja toga.

Korak 13: Kraj ili početak?

To je kraj upute za izgradnju, ali ne i kraj ovog projekta! To je otvoreni izvorni kôd, sve što sam ovdje podijelio možete koristiti za izradu ove stvari, ako ćete dodati bilo kakvu nadogradnju, slobodno ih podijelite, ali ne zaboravite staviti vezu do ovog uputstva i javite mi da ste poboljšali moj projekt:) To bit će super ako to neko uradi. Možda ću jednog dana, ako nađem vremena za to, poboljšati i postaviti Dotter V2, ali trenutno nisam siguran.

Ne zaboravite da me pratite na uputstvima ako želite biti u toku sa mojim projektima, možete se i pretplatiti na moj YouTube kanal jer ovdje objavljujem neke sjajne video zapise o izradi, a ne samo:

goo.gl/x6Y32E

a evo i mojih naloga na društvenim mrežama:

Facebook:

Instagram:

Twitter:

Hvala vam puno na čitanju, nadam se da ćete imati divan dan!

Sretno stvaranje!

P. S.

Ako vam se zaista sviđa moj projekat, glasajte za njega na takmičenjima: D

Drugoplasirani u Epilog izazovu 9

Druga nagrada na Arduino takmičenju 2017