Dotter - obrovská jehličková tiskárna na bázi Arduina: 13 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Ahoj, vítej v tomto instruktážním:) Jsem Nikodem Bartnik 18 let starý tvůrce. Za 4 roky výroby jsem vyrobil spoustu věcí, robotů, zařízení. Ale tento projekt je pravděpodobně největší, pokud jde o velikost. Myslím, že je to také velmi dobře navržené, samozřejmě stále existují věci, které lze zlepšit, ale pro mě je to úžasné. Tento projekt se mi moc líbí, protože funguje a co dokáže (líbí se mi grafika podobná pixelu/tečce), ale v tomto projektu je mnohem víc než jen Dotter. Existuje příběh o tom, jak jsem to udělal, jak jsem přišel s nápadem a proč neúspěch byl velkou součástí tohoto projektu. Jsi připraven? Varování, v těchto pokynech může být mnoho k přečtení, ale nebojte se, tady je video o tom (najdete ho také výše): ODKAZ NA VIDEO Začátek videa!

Krok 1: Příběh selhání: (a jak jsem na to vlastně přišel s nápadem

Můžete se ptát, proč příběh o neúspěchu, pokud můj projekt funguje? Protože na začátku nebyl Dotter. Chtěl jsem udělat možná trochu podobnou věc, ale mnohem sofistikovanější - 3D tiskárnu. Největší rozdíl mezi 3D tiskárnou, kterou jsem chtěl vyrobit, a téměř jakoukoli jinou 3D tiskárnou byl ten, že místo standardních krokových motorů nema17 bude používat levné motory 28BYJ-48, které si můžete koupit za zhruba 1 $ (ano jeden dolar za krokový motor). Samozřejmě jsem věděl, že to bude slabší a méně přesné než standardní krokové motory (pokud jde o přesnost, není to tak jednoduché, protože většina motorů ve 3D tiskárnách má 200 kroků na otáčku a 28BYJ48 má asi 2048 kroků na revoluce nebo ještě více závisí na tom, jak je používáte, ale u těch motorů je větší pravděpodobnost, že ztratí kroky a převody v nich nejsou nejlepší, takže těžko říct, jestli jsou víceméně přesné). Ale věřil jsem, že to zvládnou. A v tu chvíli můžete říct, počkat, už existuje 3D tiskárna, která tyto motory používá, ano, vím, že jich ve skutečnosti je dokonce jen málo. První z nich je dobře známý, je to Micro od M3D, malá a opravdu krásná 3D tiskárna (tento jednoduchý design prostě miluji). Existuje také ToyRep, Cherry a pravděpodobně mnohem více, o kterých nevím. Tiskárna s těmito motory již existuje, ale to, co jsem chtěl odlišit a podobat se vlastní cestě, byl kód. Většina lidí používá nějaký open source firmware pro 3D tiskárny, ale jak možná víte, pokud jste viděli můj projekt Ludwik drone založený na Arduinu, rád dělám věci od nuly a učím se tím, takže jsem chtěl pro tuto tiskárnu vytvořit vlastní kód. Už jsem vyvinul čtení a interpretaci Gcode z SD karty, otáčení motorů podle Gcode a Bresenhamova liniového algoritmu. Docela velká část kódu pro tento projekt byla připravena. Ale při testování jsem si všiml, že se ty motory hodně přehřívají a jsou strašně pomalé. Ale přesto jsem to chtěl udělat, tak jsem pro to ve Fusion360 navrhl rámeček (jeho obrázek najdete výše). Dalším předpokladem tohoto projektu bylo použití tranzistorů místo ovladače krokového motoru. Našel jsem několik výhod tranzistorů oproti krokovým ovladačům:

1. Jsou levnější
2. Je těžší je zlomit, už jsem zlomil několik krokových ovladačů při stavbě DIY Arduino Controlled Egg-Bot, protože když odpojíte motor od ovladače za chodu, pravděpodobně se zlomí
3. Ovladače se snadno ovládají, můžete na to použít méně pinů, ale já jsem chtěl použít Atmega32, má dost pinů na použití tranzistorů, takže to pro mě nebylo důležité. (Chtěl jsem použít atmega32 v projektu 3D tiskárny, nakonec v dotteru není potřeba jej používat, takže používám pouze Arduino Uno).
4. Štěstí je mnohem větší, když si sami vytvoříte krokový ovladač s tranzistory, než ho jednoduše koupíte.
5. Když jsem se naučil, jak fungují, experimentoval jsem ve svých předchozích projektech použil některé tranzistory, ale praxe je dokonalá a nejlepší způsob, jak se naučit, je experimentovat. BTW není to divné, že nevíme, jak funguje největší vynález světa? Tranzistory používáme každý den, každý jich má v kapse miliony a většina lidí neví, jak funguje jeden tranzistor:)

Během této doby jsem dostal 2 nové 3D tiskárny a při tisku na ně jsem neustále zvyšoval rychlost tisku, abych tiskl co nejrychleji. Začal jsem si uvědomovat, že 3D tiskárna s motory 28BYJ-48 bude pomalá a pravděpodobně to není nejlepší nápad. Možná bych si to měl uvědomit dříve, ale natolik jsem se soustředil na kód tohoto projektu a učení, jak přesně 3D tiskárny fungují, že jsem to nějak nemohl vidět. Díky věcem, které jsem se naučil stavět tuto věc, nelituji času investovaného do tohoto projektu.

Vzdání se pro mě není možnost a mám kolem sebe 5 stepperů, takže jsem začal přemýšlet, co s těmi částmi udělat. Při zakopávání starých věcí do svého šatníku jsem našel svoji kresbu ze základní školy vytvořenou technikou bodové kresby nazývané také pointilismus (mou kresbu můžete vidět výše). Není to umělecké dílo, není to ani dobré:) Ale tento nápad vytvořit obrázek z teček se mi líbil. A tady jsem přemýšlel o něčem, o čem jsem už slyšel, o jehličkové tiskárně, v Polsku najdete tento typ tiskárny na každé klinice, kde vydávají zvláštní hlasitý zvuk: D. Bylo mi celkem jasné, že musí existovat někdo, kdo něco takového vyrobil, a měl jsem pravdu, Robson Couto již vyrobil jehličkovou tiskárnu Arduino, ale aby to bylo nutné, musíte najít perfektní komponenty, které mohou být těžké, ale my mají rok 2018 a 3D tisk je stále populárnější, tak proč nevytvořit snadno replikovatelnou 3D tištěnou verzi, ale stále by to bylo podobné. Rozhodl jsem se tedy, že to udělám velký, nebo dokonce OBROVSKÝ! Aby mohl tisknout na velký papír, který si může koupit každý - role papíru z Ikea:) jeho rozměry: 45 cm x 30 m. Perfektní!

Několik hodin navrhování a můj projekt byl připraven k tisku, je 60 cm dlouhý, takže je příliš velký na tisk na standardní tiskárně, takže jej rozdělím na menší kousky, které se díky speciálním konektorům snadno připojí. Kromě toho máme vozík pro popisovací pero, některé kladky pro pás GT2, gumová kola pro uchycení papíru (také 3D potištěno vláknem TPU). Ale protože ne vždy můžeme chtít tisknout na tak velký papír, vytvořil jsem jeden z motorů osy Y pohyblivý, takže jej můžete snadno přizpůsobit velikosti papíru. Na ose Y jsou dva motory a na ose X jeden, k pohybu pera nahoru a dolů používám mikro servo. Odkazy na modely a vše najdete v dalších krocích.

Pak jsem navrhl desku plošných spojů jako vždy, ale tentokrát jsem si ji místo výroby doma objednal u profesionálního výrobce, aby byla dokonalá, snadno pájitelná a aby se ušetřil nějaký čas, slyšel jsem spoustu dobrých názorů na PCBway, tak jsem se rozhodl jít s tím. Zjistil jsem, že mají stipendijní program, díky kterému si můžete zdarma vytvořit své nástěnky, svůj projekt nahraji na jejich web a oni ho přijmou! Děkuji moc PCBway za umožnění tohoto projektu:) Desky byly perfektní, ale místo toho, abych na tuto desku umístil mikrokontrolér, rozhodl jsem se vytvořit štít Arduino, abych jej mohl jednoduše používat, a proto je také jednodušší pájet.

Kód dotteru je napsán v Arduinu a pro odesílání příkazů z počítače do Dotteru jsem použil Processing.

To je pravděpodobně celý příběh o tom, jak se tento projekt vyvíjí a jak to nyní vypadá, gratuluji, pokud jste se tam dostali:)

Nebojte se, teď to bude jednodušší, stačí sestavit návod!

Doufám, že se vám tento příběh projektu Dotter bude líbit, a pokud ano, nezapomeňte ho vyjádřit.

*na renderech výše vidíte X kočár se 2 pery, to byl můj první návrh, ale rozhodl jsem se přejít na menší verzi s jedním perem, aby byl lehčí. Ale verze se 2 pery může být zajímavá, protože byste mohli vytvářet body v různých barvách, na desce plošných spojů je dokonce místo pro druhé servo, takže je třeba vzít v úvahu dotter V2:)

Krok 2: Co budeme potřebovat?

Co budeme pro tento projekt potřebovat, to je skvělá otázka! Zde je seznam všeho s odkazy, pokud je to možné:

1. 3D tištěné díly (odkazy na modely v dalším kroku)
2. Arduino GearBest | BangGood
3. 28 krokových motorů BYBY48 (z toho 3) GearBest | BangGood
4. Micro servomotor GearBest | BangGood
5. Pás GT2 (asi 1,5 metru) GearBest | BangGood
6. Kabely GearBest | BangGood
7. Bearing GearBest | BangGood
8. Dvě hliníkové tyče, každá asi 60 cm dlouhá

9. Výroba desky plošných spojů:

   1. PCB očividně (můžete si je objednat, vyrobit si je sami nebo si je můžete koupit u mě, mám kolem sebe nějaké desky, které si můžete koupit zde:
   2. Tranzistory BC639 nebo podobné (8 z nich) GearBest | BangGood
   3. Usměrňovací dioda (8 z nich) GearBest | BangGood
   4. LED zelená a červená GearBest | BangGood
   5. Některé odlomí záhlaví GearBest | BangGood
   6. Sada stohovatelných hlaviček Arduino GearBest | BangGood
   7. Některé odpory GearBest | BangGood

Asi nejtěžší je sehnat 3D díly, zeptejte se přátel, ve škole nebo v knihovně, možná mají 3D tiskárnu. Pokud si jej chcete koupit, mohu vám doporučit CR10 (odkaz ke koupi), CR10 mini (odkaz ke koupi) nebo Anet A8 (odkaz ke koupi).

Krok 3: Tak velký, jak jen můžu, tak jednoduchý, jak jen můžu (3D modely)

Jak jsem řekl, velká část tohoto projektu byla velikost, chtěl jsem ho udělat velký a zároveň jednoduchý. Abych to udělal tímto způsobem, trávím hodně času ve Fusion360, naštěstí je tento program úžasně uživatelsky přívětivý a rád jej používám, takže pro mě nebyl velkým problémem. Abych se vešel na většinu 3D tiskáren, rozdělil jsem hlavní rám na 4 části, které lze snadno připojit díky speciálním konektorům.

Řemenice pro řemeny GT2 byly navrženy tímto nástrojem (je to skvělé, podívejte se na to):

Přidal jsem soubory DXF těchto 2 řemenic jen pro vaši informaci, že je k vytvoření tohoto projektu nepotřebujete.

Žádný z těchto modelů nepotřebuje podpěry, kladky mají vestavěné podpěry, protože by nebylo možné odstranit podpěry z vnitřku kladky. Tyto modely se poměrně snadno tisknou, ale trvá to nějakou dobu, protože jsou poměrně velké.

Kola, která budou pohybovat papírem, by měla být potištěna pružným vláknem, aby to bylo lepší. Udělal jsem ráfek pro toto kolo, který by měl být potištěn PLA a na toto kolo můžete dát gumové kolo.

Krok 4: Sestavení

Je to snadný, ale také velmi příjemný krok. Vše, co musíte udělat, je spojit všechny 3D tištěné části dohromady, nasadit motory a servo na místo. Na konci musíte dát hliníkové tyče do 3D tištěného rámu s vozíkem.

Na zadní stranu držáku motoru Y jsem vytiskl šroub, který je pohyblivý, aby držel na místě, ale ukázalo se, že spodní část rámu je příliš měkká a při utahování šroubu se ohýbá. Takže místo tohoto šroubu používám gumičku, abych přidržel tuto část na místě. Není to nejprofesionálnější způsob, jak to udělat, ale alespoň to funguje:)

Můžete vidět velikost pera, které jsem použil pro tento projekt (nebo možná je to spíše jako značka). Měli byste použít stejnou velikost nebo co nejblíže, aby to perfektně fungovalo s vozíkem X. Na pero musíte také namontovat límec, aby ho servo mohlo pohybovat nahoru a dolů, můžete to opravit utažením šroubu na boku.

Není moc co vysvětlovat, takže se podívejte na fotografie výše a pokud potřebujete vědět něco dalšího, zanechte komentář níže!

Krok 5: Elektronické schéma

Výše najdete elektronické schéma pro tento projekt, pokud si chcete koupit desku plošných spojů nebo ji vyrobit, nemusíte si o schéma dělat starosti, pokud ji chcete připojit na prkénko, můžete k tomu použít toto schéma. Nosil jsem tě, že na tomto prkénku bude docela nepořádek, existuje spousta připojení a malých součástek, takže pokud to dokážeš, je použití PCB mnohem lepší volbou. Pokud máte nějaké problémy s PCB nebo váš projekt nefunguje, můžete jej pomocí tohoto schématu vyřešit. Soubor. SCH najdete v dalším kroku.

Krok 6: PCB jako profesionál

To je pro mě asi nejlepší část tohoto projektu. Vyrobil jsem spoustu desek plošných spojů doma, ale nikdy jsem to nezkoušel objednat u profesionálního výrobce. Bylo to skvělé rozhodnutí, ušetří to spoustu času a ty desky jsou prostě mnohem lepší, mají pájecí masku, snadněji se pájí, vypadají lépe a pokud chcete vyrobit něco, co chcete prodat, neexistuje způsob, jakým byste bude vyrábět PCB doma, takže jsem o krok blíže k vytvoření něčeho, co budu moci v budoucnu vyrábět, alespoň vím, jak vyrábět a objednávat PCB. Můžete si vychutnat krásné fotografie těchto desek výše a zde je odkaz na PCBWay.com

Mám nějaké náhradní desky, takže pokud je chcete koupit ode mě, můžete si je koupit na tindie:

Krok 7: Pájení, připojení…

Máme skvělou desku plošných spojů, ale aby fungovala, musíme na ni pájet součástky. Nebojte se, je to velmi snadné! Použil jsem pouze komponenty THT, takže neexistuje žádné super přesné pájení. Komponenty jsou velké a snadno pájitelné. Lze je také snadno zakoupit v jakémkoli elektronickém obchodě. Protože tato PCB je jen štít, nemusíte pájet mikrokontrolér, připojíme štít pouze k desce Arduino.

V případě, že nechcete vyrábět desku plošných spojů, můžete výše najít schéma se všemi připojeními. Nedoporučuji připojovat toto na prkénko, bude to vypadat opravdu nepořádně, je tam spousta kabelů. PCB je mnohem profesionálnější a bezpečnější způsob, jak to udělat. Pokud ale nemáte jinou možnost, je lepší se připojit na prkénko, než se nepřipojit vůbec.

Když jsou všechny součásti připájeny na desku plošných spojů, můžeme k ní připojit motory a servo. A přeskočme na další krok! Ale před tím se na chvíli zastavte a podívejte se na tuto krásnou desku plošných spojů se všemi součástmi na ní, prostě miluji, jak ty elektronické obvody vypadají! Dobře, jdeme dál:)

Krok 8: Arduino kód

Když je štít připraven, vše je připojeno a sestaveno, můžeme nahrát kód do Arduina. V tomto kroku nemusíte štít připojovat k Arduinu. Program najdete v příloze níže. Zde je rychlé vysvětlení, jak to funguje:

Získává data ze sériového monitoru (kód zpracování) a kdykoli je 1, udělá tečku, když je 0, ne. Po každém přijetí dat se přesune o několik kroků. Když je přijat nový linkový signál, vrátí se do výchozí polohy, přesuňte papír v ose Y a vytvořte nový řádek. Je to velmi jednoduchý program, pokud nechápete, jak funguje, nebojte se, stačí jej nahrát do Arduina a bude fungovat!

Krok 9: Zpracování kódu

Zpracovávací kód načte obrázek a odešle data do Arduina. Aby byl obrázek na papíře, musí mít určitou velikost. Pro mě je maximální velikost papíru A4 přibližně 80 bodů x 50 bodů Pokud změníte počet kroků na otáčku, získáte více bodů na řádek, ale také mnohem delší dobu tisku. V tomto programu není mnoho tlačítek, nechtěl jsem, aby to bylo krásné, prostě to funguje. Pokud to chcete zlepšit, klidně to udělejte!

Krok 10: Na začátku byla tečka

Závěrečný test Dotteru!

Tečka tečka tečka…..

O desítky teček později se něco pokazilo! Co přesně? Vypadá to, že se Arduino sám resetoval a zapomněl na počet kroků. Začalo to velmi dobře, ale v určitém okamžiku máme problém. Co může být špatně? O dva dny později jsem našel řešení. Bylo to jednoduché a zřejmé, ale na začátku jsem o tom nepřemýšlel. Co je to? V dalším kroku budeme vědět.

Krok 11: Selhání není možnost, je to součást procesu

Nerad se vzdávám, takže to nikdy nedělám. Začal jsem hledat řešení mého problému. Když jsem v poslední době v noci odpojoval kabel od svého Arduina, cítil jsem, že je opravdu horko. Pak jsem si uvědomil, v čem je problém. Protože nechávám motory osy Y zapnuté (na cívce těchto motorů), lineární stabilizátor na mém Arduinu se opravdu zahřívá kvůli docela velkému konstantnímu proudu. Jaké je pro to řešení? Prostě vypněte ty cívky, dokud je nepotřebujeme. Super jednoduché řešení tohoto problému, to je skvělé a já jsem zpět na cestě k dokončení tohoto projektu!

Krok 12: Vítězství

Je to vítězství? Můj projekt konečně funguje! Trvalo mi to hodně času, ale nakonec je můj projekt připraven, funguje tak, jak jsem chtěl, aby fungoval. Nyní po dokončení tohoto projektu cítím čisté štěstí! Můžete vidět některé obrázky, které jsem na něj vytiskl! K vytištění je toho mnohem více, takže sledujte některé jeho aktualizace.

Krok 13: Konec, nebo začátek?

To je konec instrukcí k sestavení, ale ne konec tohoto projektu! Je to open source, vše, co jsem zde sdílel, můžete použít k vytvoření této věci. Pokud budete přidávat nějaké upgrady, neváhejte je sdílet, ale nezapomeňte dát odkaz na tento návod, dejte mi také vědět, že jste vylepšili můj projekt:) To bude skvělé, když to někdo udělá. Možná někdy, když si na to najdu čas, to vylepším a zveřejním Dotter V2, ale teď si nejsem jistý.

Nezapomeňte mě sledovat na instruktážích, pokud chcete být informováni o mých projektech, můžete se také přihlásit k odběru mého kanálu YouTube, protože zde zveřejňuji několik skvělých videí o vytváření a nejen:

goo.gl/x6Y32E

a tady jsou moje účty na sociálních sítích:

Facebook:

Instagram:

Twitter:

Děkuji moc za přečtení, přeji vám krásný den!

Šťastné tvoření!

P. S.

Pokud se vám můj projekt opravdu líbí, hlasujte pro něj v soutěžích: D

Vítěz soutěže Epilog 9

Druhá cena v Arduino Contest 2017