Dotter - ogroman matrični pisač baziran na Arduinu: 13 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

Bok, dobrodošli u ovu pouku:) Ja sam Nikodem Bartnik, 18 -godišnji tvorac. Napravio sam mnogo stvari, robota, uređaja kroz svoje 4 godine izrade. No, ovaj je projekt vjerojatno najveći po pitanju veličine. Također je vrlo dobro osmišljen, mislim da se naravno ima stvari koje se mogu poboljšati, ali za mene je to sjajno. Ovaj projekt mi se jako sviđa, zbog načina na koji funkcionira i što može proizvesti (sviđa mi se ovaj piksel/točka poput grafike), ali u ovom projektu postoji mnogo više od samog Dottera. Postoji priča o tome kako sam uspio, kako sam došao na ideju za to i zašto je neuspjeh bio veliki dio ovog projekta. Jesi li 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. Htio sam napraviti možda malo sličnu stvar, ali mnogo sofisticiraniju - 3D pisač. Najveća razlika između 3D pisača koji sam želio napraviti i gotovo svakog drugog 3D pisača 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 točan od standardnih koračnih motora (što se tiče točnosti nije tako jednostavno jer većina motora u 3D pisačima ima 200 koraka po okretu, a 28BYJ48 ima oko 2048 koraka po revolucija ili još više ovisi o tome kako ih koristite, ali veća je vjerojatnost da će ti motori izgubiti korake, a zupčanici unutar njih nisu najbolji, pa je teško reći jesu li više ili manje točni). Ali vjerovao sam da će oni to učiniti. U tom ćete trenutku možda reći da čekate da već postoji 3D pisač koji koristi te motore, da, znam da ih ima čak i nekoliko. Prvi je dobro poznat, Micro Micro M3D, mali i stvarno lijep 3D pisač (jednostavno volim ovaj jednostavan dizajn). Tu je i ToyRep, Cherry i vjerojatno mnogo više o čemu ja ne znam. Dakle, pisač 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. Veliki dio koda za ovaj projekt bio je spreman. No, dok sam ga testirao, primijetio sam da se ti motori jako pregrijavaju i da su jako spori. Ali ja sam i dalje 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 tijekom izrade DIY Arduino kontroliranog jajeta za jaja jer će se prilikom rada odvojiti motor od upravljačkog programa vjerojatno
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 korištenjem 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 oni rade eksperimentirajući, koristio sam neke tranzistore u svojim prethodnim projektima, ali praksa je savršena, a najbolji način učenja je eksperimentiranje. BTW nije čudno što ne znamo kako funkcionira najveći izum svijeta? Koristimo tranzistore svaki dan, svaki ih ima milijune u džepu, a većina ljudi ne zna kako funkcionira jedan tranzistor:)

Za to sam vrijeme dobio 2 nova 3D pisača i dok sam ispisivao na njima samo sam stalno povećavao brzinu ispisa kako bih ispisivao što je brže moguće. Počeo sam shvaćati da će 3D pisač s motorima 28BYJ-48 biti spor i vjerojatno to nije najbolja ideja. Možda bih to trebao shvatiti ranije, ali bio sam toliko usredotočen na kôd za ovaj projekt i učenje kako točno rade 3D pisači, pa to nisam mogao nekako vidjeti. Zahvaljujući stvarima koje sam naučio gradeći ovu stvar, ne žalim za uloženim vremenom u ovaj projekt.

Odustajanje za mene nije opcija, a okolo mi je 5 stepera pa sam počeo razmišljati što mogu učiniti s tim dijelovima. Dok sam zatrpavao stare stvari u svom ormaru, pronašao sam svoj crtež iz osnovne škole napravljen tehnikom crtanja točkicama koja se također 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 ovdje sam razmišljao o nečemu o čemu sam već čuo, matričnom pisaču, u Poljskoj možete pronaći ovu vrstu pisača u svakoj klinici u kojoj proizvode neobičan glas: D. Bilo mi je 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 lako repliciranu 3D tiskanu verziju, ali ipak bi bilo slično. Pa sam odlučio učiniti ga velikim, ili čak OGROMNIM! Kako bi mogao ispisivati na velikom papiru koji svatko može kupiti - role papira iz Ikee:) njegove dimenzije: 45 cm x 30 m. Savršen!

Nekoliko sati projektiranja i moj je projekt bio spreman za ispis, dugačak je 60 cm i prevelik za ispis na standardnom pisaču, 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 (također 3D ispisano sa TPU filamentom). No, budući da ne želimo uvijek ispisivati na tako velikom papiru, napravio sam jedan od motora Y osi pomičnim pa ga možete jednostavno 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 napravim 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.

Kôd dottera napisan je na Arduinu, a za slanje naredbi s računala na Dotter koristio sam Processing.

To je vjerojatno cijela priča o tome kako se ovaj projekt razvijao i kako sada izgleda, čestitam ako ste stigli:)

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

Nadam se da će vam se svidjeti ova priča o projektu The Dotter, ako je tako, ne zaboravite je zapamtiti.

*na gornjim renderima možete vidjeti nosač X s 2 olovke, to je bio moj prvi dizajn, ali odlučio sam se prebaciti na manju verziju s jednom olovkom kako bih bio lakši. No verzija s 2 olovke može biti zanimljiva jer biste mogli napraviti točkice u različitim bojama, čak postoji mjesto i za drugi servo na PCB -u, pa je to nešto što treba uzeti u obzir za dotter V2:)

Korak 2: Što će nam trebati?

Što će nam trebati za ovaj projekt, veliko je pitanje! Evo popisa svega sa vezama ako je moguće:

1. 3D ispisani 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 remen (oko 1,5 metra) 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, izraditi ih sami 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

Vjerojatno vam je najteže nabaviti 3D ispisane dijelove, pitajte prijatelje, u školi ili u knjižnici, možda imaju 3D pisač. Ako ga želite kupiti, mogu vam preporučiti CR10 (veza za kupnju), CR10 mini (veza za kupnju) ili Anet A8 (veza za kupnju).

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

Kao što sam rekao, veliki dio ovog projekta bila je veličina, htjela sam ga učiniti velikim i istovremeno ostati jednostavnim. Kako bih to napravio 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 pojaseve GT2 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 s unutarnje strane remenice. Ovi se modeli prilično lako ispisuju, ali potrebno je neko vrijeme jer su prilično veliki.

Kotačići koji pomiču papir trebali bi biti ispisani fleksibilnom niti kako bi to bilo bolje. Napravio sam naplatak za ovaj kotač koji bi trebao biti tiskan PLA -om i na ovaj kotač možete staviti gumeni kotač.

Korak 4: Sklapanje

To je jednostavan, ali i vrlo ugodan korak. Sve što trebate učiniti je spojiti sve 3D ispisane dijelove zajedno, postaviti motore i servo na mjesto. Na kraju morate umetnuti aluminijske šipke u 3D tiskani okvir s nosačem.

Ispisao 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. Dakle, umjesto ovog vijka, ja koristim gumicu za držanje ovog dijela na mjestu. To 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 se puno za objasniti, pa samo pogledajte gornje fotografije i ako trebate znati nešto više ostavite komentar ispod!

Korak 5: Elektronička 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 je, ako ste u mogućnosti, korištenje PCB -a puno bolja opcija. Ako imate 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 vjerojatno najbolji dio ovog projekta. Napravio sam puno PCB -a kod kuće, ali nikada ih nisam pokušao naručiti kod profesionalnog proizvođača. To je bila sjajna odluka, štedi puno 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 tih ploča, a ovdje je i poveznica na PCBWay.com

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

Korak 7: Lemljenje, spajanje …

Imamo odličan PCB, ali da bismo radili, moramo lemiti komponente na njega. Ne brinite, to je vrlo jednostavno! Koristio sam samo THT komponente pa nema super preciznog lemljenja. Komponente su velike i lako se leme. Također ih je lako kupiti 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 spajate na ploču, izgledat će jako neuredno, ima puno kabela. PCB je mnogo profesionalniji i sigurniji način za to. No ako nemate drugu mogućnost, povezivanje na ploču bolje je nego uopće ne povezivanje.

Kad su sve komponente lemljene na tiskanoj ploči, na nju možemo spojiti motore i servo. I prijeđimo na sljedeći korak! Ali prije toga, zastanite na trenutak i pogledajte ovu prekrasnu PCB sa svim komponentama na njoj, jednostavno mi se sviđa kako ti elektronički sklopovi izgledaju! 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 privitku ispod. Evo kratkog objašnjenja kako to funkcionira:

Dobiva podatke sa serijskog monitora (kod za obradu) i kad god ima 1 pravi točku kada ima 0 ne radi. 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. Promijenite li korake po okretu, dobit ćete više točaka po retku, ali i puno veće vrijeme ispisa. U ovom programu nema puno gumba, nisam ga htio uljepšati, samo radi. Ako ga želite poboljšati, slobodno to učinite!

Korak 10: Na početku je postojala točka

Završni test Dottera!

Tačka, tačka, tačka ….

Nekoliko desetaka točaka kasnije nešto je pošlo po zlu! Što točno? Čini se da se Arduino resetirao i zaboravio broj koraka. Počelo je jako dobro, ali u jednom trenutku imamo problem. Što može biti pogrešno? Dva dana kasnije otklanjanja pogrešaka pronašao sam rješenje za to. Bilo je nekako jednostavno i očito, ali nisam razmišljao o tome na početku. Što je? Znat ćemo u sljedećem koraku.

Korak 11: Neuspjeh nije opcija, već je dio procesa

Mrzim odustati, pa to nikad ne činim. Počeo sam tražiti rješenje za svoj problem. Dok sam u posljednje vrijeme noću odvajao kabel od svog Arduina, osjetio sam da je jako vruće. Tada sam shvatio u čemu 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. Koje je rješenje za to? Samo isključite te zavojnice dok nam ne trebaju. Izuzetno jednostavno rješenje za ovaj problem, to je sjajno i vratio sam 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 njoj možete vidjeti neke slike koje sam ispisao! Ima još mnogo toga za ispis 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 na ovu uputu i javiti mi da ste poboljšali moj projekt:) To bit će super ako to netko učini. Možda ću jednog dana, ako nađem vremena za to, poboljšati i objaviti Dotter V2, ali trenutno nisam siguran.

Ne zaboravite me pratiti na uputama ako želite biti u tijeku s mojim projektima, možete se i pretplatiti na moj YouTube kanal jer ovdje objavljujem neke sjajne videozapise o izradi, a ne samo:

goo.gl/x6Y32E

a evo i mojih računa na društvenim mrežama:

Facebook:

Instagram:

Twitter:

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

Sretno u izradi!

p.s.

Ako vam se moj projekt jako sviđa, glasajte za njega na natječajima: D

Drugoplasirani u Epilog izazovu 9

Druga nagrada na Arduino natjecanju 2017