Пульт для чпу своими руками

Добавил пользователь Skiper
Обновлено: 10.09.2024

На этих страницах вы узнаете о моих работах, изделиях и идеях. Я постараюсь дополнять свои видео текстом и изображениями, а так-же тем, что пропустил или вырезал из роликов. С уважением Шенрок Александр.

Ярлыки

Работа с деревом
регулятор оборотов
асинхронный двигатель
станки
ремонт электроинструмента
Обзор инструмента.
токарный по дереву
Лазерный гравёр из Китая
Кирпичное барбекю

Автономный контроллер для ЧПУ станков с GRBL прошивкой.

Данная статья является первоисточником. Разрешено полное или частичное копирование с обязательной ссылкой на данную страницу. Схемы и прошивка распространяются свободно без ограничений.

Данный контроллер предназначен для ЧПУ станков работающих на grbl прошивке версии v1.1 (фрезерные, лазерные, рисующие и т.д.)

Может быть использован вместо уже имеющейся электроники станка либо изготовлен как отдельный блок для подключения к уже имеющейся электронике.

внешний вид контроллера

Максимальные возможности контроллера будут доступны на станках с установленными концевыми выключателями и прошивкой настроенной на их использование.

Контроллер может выполнять предварительные команды:

1. Поиск домашней позиции по концевикам, либо разблокировка.

2.Включение-выключение шпинделя с установкой оборотов.

3. Перемещение по осям используя стрелки быстро и медленно. Быструю скорость можно выставлять.

4. Обнуление рабочих координат по оси X и Y , а затем перемещение в эту точку нажатием кнопки.

5. Обнуление координаты Z , а затем возвращение в эту точку нажатием кнопки.

6. Поиск 0 по оси Z используя датчик. При нахождении происходит обнуление с учётом высоты датчика. Высоту можно выставить предварительно.

7. Перемещение в точку начала прошлой УП. Удобно если у вас несколько УП на одну работу. например черновая, чистовая, сверловка.

8. Возможно восстановить сохранённую и прерванную работу.

9. При нажатии кнопки "Старт" можно выбрать файл УП на карте памяти и запустить его. На карте памяти может быть не более 30 файлов без папок. при этом 3 файла нужны для работы контроллера.

Во время работы нам доступны следующие функции:

1. Регулирование скорости подачи в диапазоне 10-200%

2. Регулирование оборотов шпинделя в диапазоне 10-200%

3. Стоп - остановка выполнения УП. Происходит не моментально, а после завершения команд уже находящихся в буфере.

4. Жесткая пауза. Моментально прекращается движение и не возможно ничего сделать.

5. Мягкая пауза. Происходит не моментально, а после завершения команд уже находящихся в буфере. На паузе доступны все предварительные команды. Нужно быть очень внимательными с обнулением. Можно заменить фрезу, найти 0 по Z и продолжить работу. А так же можно сохранить все параметры нажав кнопку "сохранить" и можно выключать станок. После включения можно будет нажатием кнопки восстановить прерванную работу.

На кнопки панели управления возложены по несколько предварительных команд.

ЯВНЫЕ - когда команда вызывается простым нажатием.

Они имеют такое расположение:

И скрытые команды.

СКРЫТЫЕ команды вызываются нажатием и удержанием кнопки "ввод" и нажатием нужной кнопки.

Они имеют такое расположение:

Явные и скрытые команды на одной кнопке по возможности взаимосвязаны и поняты

При нажатии кнопок на экране высвечивается название команды написанная транслитом.

установки оборотов, скорости и высоты датчика Z

Давайте рассмотрим как выполняется установки оборотов, скорости и высоты датчика Z на примере установки оборотов шпинделя.

Нажимаем кнопку "ВВОД" и удерживаем. Нажимаем кнопку "обороты шпинделя" на экране загорается надпись:

Отпускаем кнопку "ВВОД", "обороты шпинделя" удерживаем всё время.

В прошивке grbl_v1.1 есть возможность установить значение максимальных оборотов шпинделя. В основном используется 255 или 1000. В верхней строке отображается диапазон 0-1000 или 0-255. Поменять диапазон можно нажатием кнопок "Х-влево" установит 0-255. "Х-вправо" установит 0-1000.

В нижней строке отображается выбранное значение. Изменять значение можно :

кнопка "ВВОД" - обнуляет значение:

кнопка " Y -вверх" прибавляет 100единиц:

кнопка " Z -вверх" прибавляет 1 (единицу):

кнопка " Z -вниз" отнимает 1 (единицу )

После выбора нужного значения отпускаем кнопку "обороты шпинделя" при этом значение сохраняется в памяти контроллера до следующего изменения.

Аналогично можно выставить скорость ручного, быстрого перемещения и задать высоту датчика Z .

Управление во время работы

" СТОП" полностью прекращает работу после завершения команд уже находящихся в буфере.

"жесткая пауза" моментально прекращает движение. повторное нажатие возобновляет движение.

Для изменения скорости подачи +-10% +-1% . однократное нажатие на кнопку изменяет скорость на заданное количество процентов. При этом в момент нажатия на экране отобразятся текущие проценты в диапазоне 10-200%

Для изменения оборотов необходимо нажать и удерживать кнопку "ВВОД" и производить изменения аналогично скорости подачи.

"Мягкая пауза" прекращает подачу команд с карты памяти, ждёт когда выполнятся все команды уже находящиеся в буфере обмена и после этого становятся доступны все команды панели управления.

Так же в это время можно нажать кнопку "СОХРАНИТЬ" и в память запишутся все параметры и состояние станка на момент выхода на паузу. После этого можно выключать станок. После включения для восстановления нажимаем и удерживаем кнопку "ВВОД" и нажимаем "восстановить" . Станок поедет в домашнюю позицию по концевикам, затем в начало работы, а потом к точке сохранения и продолжит прерванную работу.

Для выхода из паузы и продолжения работы нажимаем кнопку "Старт/пауза"

74 комментария:

Схемы нет, рисовалась сразу печатная плата.

Исходниками не поделитесь?

Поделюсь если нужно, только там мне пришлось буфер обмена увеличивать. без этого сохраняться не будет.

Спасибо. Я думаю разберусь. Всегда приходится дорабатывать что-то под себя.

отправил, проверьте почту.

Вопрос ещё актуален?

вопрос ещё актуален?

Вопрос ещё актуален?

Александр, здравствуйте. Вы можете выслать полностью собранную и настроенную плату.

Здравствуйте.Как выставить шаг винтов или количество импульсов на оборот?А также ускорение?Зарание спасибо за ответ.Денис.

Это всё стандартные настройки грбл. Подключите к компьютеру и настройте.

Доброго времени суток Александр, не могли бы вы мне тоже выслать плату с исходниками, очень заинтересовался вашими проектами. Заранее благодарен

ответил на почту.

И если можно ещё и библиотеки с измененным буфером. Ещё раз спасибо

написал на почту.

А что вас не устраивает в моём варианте?

Александр здравствуйте . Очень заинтересовал ваша схема .готов приобрести . Дайте свои координаты .почта . Вайбер.

вайбер, ватсап +380992379345

ответил на почту

Спасибо Вам огромное за все.
Жаль что такие таланты пропадают, Вас нужно вместо других инженеров, может давно бы бороздили просторы таинственного космоса.

я сделал чпу фрезер на ардуино ,как вы думаете подойдет ли ваш контролер для плазмы чпу?

А в чём отличия, я не знаю.

Написал на почту.

Экран менять не пробовал, не вижу смысла. Монро рисовал однобитным форматом. Какие исходники нужны? с концевиками или без?

Отправил на почту.

Добрый день. А можно и мне исходники? Купил станок 3018 с китайским контроллером. Ну очень примитивный по сравнению с вашим.

Можно, конечно. Но вот мне никто не говорит что не так с моей версией. Каких возможностей не хватает? Проверьте почту.

чтоб исходники работали нужно увеличить буфер обмена.

добрый день! интересный проект! поделитесь пожалуйста исходиками.
Выражу свое мнение по поводу вашего вопроса "а что не так?".
В целом все так! И если бы было наоборот то никто исходники не просил бы. И людям нужны исходники по множеству причин выделю несколько (на мой взгляд чаще встречающихся):
- просто чтоб были, так спокойнее (таких меньшенство). такие как правило не собираются ничего менять и им ихекса бы хватило.
- у пользователя уникальная конфигурация оборудования (есть или хочет). Может он хочет графический дисплей и выводить туда больше информации, может на другом железе хочет реализовать, чтоб 100 файлов помещалось, а может применяет условно "уникальное" оборудование. Для всего этого нужны исходники чтоб поменять. Вас же каждый раз просить не будут.
- а может хочет уникальных функций или изменть существующие просто потому что привык работать с промышленным контроллером, у которого функционал реализован как-то по другому. И ли как без исходников понять всели G-коды GRBL раелизованы в вашей прошивке. Можно прошить и тыкать по одному, но из кода понять легче.
В конце концов G-коды не только GRBL есть, и таким контроллером вполне можно и ругим станком управлять. Опять-таки нужны исходники.

Я думаю вы это и сами понимаете просто я сказал это "в слух"

Исходники нужны многим! может вы их в GitHub выложите. Сообщество сможет получать к ним доступ без вашего участия. Вам будет видно кто и что он там делает. Так же сообщество поможет исправлять, оптимизировать и улучшать код (и контроллер в целом). Ведь ГРБЛ тем и хорош что он опенсорс и его делают все.

Давайте почту или другие данные, и я отправлю. Но повторюсь, буфер нужно увеличить.

У умельцев, которые пытаются сами собрать программируемый станок, часто возникает проблема: как выбрать для него контроллер управления шаговыми двигателями. Понятно, что их интересует схема этого устройства.

Среди большого разнообразия контроллеров, пользователи ищут для самостоятельной сборки те схемы, которые будут приемлемы и наиболее эффективны. Применяются и одноканальные устройства и многоканальные: 3-х и 4-х осевой контроллеры.

Варианты устройств

Многоканальные контроллеры ШД (шаговых двигателей) при типоразмерах 42 или 57 мм используется в случае небольшого рабочего поля станка – до 1 м. Когда собирают станок большего рабочего поля – свыше 1м, нужен типоразмер 86 мм. Управлять ним можно, пользуясь одноканальным драйвером (ток управления, превышающий 4,2 А).

Управлять станком с числовым программным управлением, в частности, фрезерным настольным можно контроллером, созданным на базе специализированных микросхем –драйверов, предназначенных к применению для ШД до 3А. Контроллер ЧПУ станка управляется спецпрограммой. Ее устанавливают на ПК, имеющий частоту процессора свыше 1GHz, а объем памяти 1 Гб). При меньшем объеме, систему оптимизируют.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Если сравнивать с ноутбуком, то в случае подключения стационарного компьютера – лучшие результаты, да и обходится он дешевле.

Подключая контроллер к компьютеру, используют USB или разъем параллельного порта LPT. Если этих портов нет, то пользуются платами-расширителями или контроллерами-преобразователями.

Экскурс в историю

Вехи техпрогресса схематически можно обозначить так:

Следующим в линейке техпрогресса стал контроллер с гальванической развязкой по питанию, быстрыми оптронами и особыми конденсаторами, имеющий алюминиевый корпус, который обеспечивал защиту от пыли. Вместо реле управления, которое включало бы шпиндель, в конструкции было два выхода и возможность, чтобы подключить реле или ШИМ (широтно-импульсная модуляция) управление скоростью вращения.
Сейчас же для изготовления самодельного фрезерно-гравировального станка, имеющего ШД, есть варианты – 4-х осевой контроллер, драйвер ШД от Allegro, одноканальный драйвер для станка, имеющего большое рабочее поле.

ВАЖНО! Не стоит перегружать ШД, применяя крупную фрезу агрегата и большую скорость.

Контроллер из подручных материалов

Большинство умельцев предпочитают управление через LPT порт для большинства программ управления любительского уровня. Вместо применения комплекта спецмикросхем для этой цели, кое-кто строит контроллер из подручных материалов – полевых транзисторов из сгоревших материнских плат (при напряжении свыше 30 вольт и током больше 2 ампер).

А поскольку создавался станок для нарезания пенопласта, в качестве ограничителя тока изобретатель использовал автомобильные лампы накаливания, а ШД снимали со старых принтеров или сканеров. Такой контроллер устанавливали без изменений в схеме.

Чтобы сделать простейший станок ЧПУ своими руками, разбирая сканер, помимо ШД, извлекается и микросхема ULN2003, и два стальные прутки, они пойдут на тестовый портал. К тому же понадобятся:

Коробка из картона (из нее смонтируют корпус устройства). Возможен вариант с текстолитом или фанерным листом, но картон резать легче; куски древесины;
инструменты – в виде кусачек, ножниц, отверток; клеевой пистолет и паяльные принадлежности;
вариант платы, которая подходит на самодельный ЧПУ станок;
разъем для LPT порта;
гнездо в форме цилиндра для обустройства блока питания;
элементы соединения – стержни с резьбой, гайки, шайбы и шурупы;
программа для TurboCNC.

Сборка самодельного устройства

Приступив к работе над самодельным контроллером для чпу, первый шаг – аккуратно припаять микросхему на макетную плату с двумя шинами электропитания. Дальше последует соединение вывода ULN2003 и коннектора LPT. Далее оставшиеся выводы подключаем по схеме. Нулевой вывод (25-ый параллельного порта) соединяется с отрицательным на шине питания платы.

Затем ШД соединяют с устройством управления, а гнездо для электропитания – с соответствующей шиной. Для надёжности соединений проводов выполняют их фиксацию термоклеем.

Не составит труда подключение Turbo CNC. Программа эффективна с MS-DOS, совместима и с Windows, но в этом случае возможны некоторые ошибки и сбои.

Настроив программу на работу с контроллером, можно изготовить тестовую ось. Последовательность действий по подключению станков такова:

В отверстия, просверленные на одном уровне в трех деревянных брусках, вставляют прутки из стали и закрепляют шурупами небольшого размера.
ШД соединяют со вторым бруском, надевая его на свободные концы прутов и прикручивают, применяя шурупы.
Через третье отверстие продевается ходовой винт и ставится гайка. Винт, вставленный в отверстие второго бруска, завинчивают до упора, чтобы он, пройдя через эти отверстия, вышел на вал двигателя.
Далее предстоит соединение стержня с валом двигателя отрезком шланга из резины и проволочным зажимом.
Для крепления ходовой гайки нужны дополнительные винты.
Сделанная подставка также крепится к второму бруску при помощи шурупов. Горизонтальный уровень регулируется дополнительными винтами и гайками.
Обычно вместе с контроллерами подключаются и двигатели и тестируются на предмет правильного соединения. Далее следует проверка масштабирования ЧПУ, прогонка тестовой программы.
Остается сделать корпус устройства и это будет завершающим этапом работы тех, кто созидает самодельные станки.

Программируя работу 3-осевого станка, в настройках по первым двум осям – без перемен. А вот при программировании первых 4-х фаз третьей – вводятся изменения.

Внимание! Используя упрощенную схему контроллера ATMega32 (Приложение 1), в отдельных случаях можно столкнуться с некорректной обработкой оси Z – режим полушага. А вот в полной версии его платы (Приложение 2), токи осей регулируются внешним аппаратным ШИМом.

Заключение

В контроллерах, собранных ЧПУ станков – широкий спектр использования: в плоттерах, небольших фрезерах, работающих с древесиной и пластиковыми деталями, граверах по стали, миниатюрных сверлильных станках.

Устройства с осевым функционалом используют также в графопостроителях, на них можно рисовать и изготовлять печатные платы. Так что усилия, затраченные на сборку мастерами-умельцами, в будущем контроллере обязательно окупятся.

18 - управление частотой оборотов шпинделя (аналог от 0 до 10 в).

При подключении к готовой плате с драйверами для 3-х осевого ЧПУ на которой есть LPT выход:

Установите перемычки между 10 выводами и 11 Выводами.

8 и 9 выводы с 11, они нужны если для драйверов выделены дополнительные пины включения и отключения (нет определенного стандарта поэтому это могут быть любые комбинации, найти их можно в описании ,или методом тыка:) -)

При подключении к отдельным драйверам с моторами:

Установите перемычки между 10 выводами Step, Dir платы "RFF" и Step, Dir ваших драйверов. (не забудьте к драйверам и моторам подать питание )

Включите "RFF" в сеть. Загорятся два светодиода.

Вставьте отформатированную SD карту в ЛОТ 1. Нажмите на RESET. Подождите, пока загорится правый светодиод. (Примерно 5 сек) Вытащите SD карту.

На ней появится текстовый файл с именем "RFF".

Откройте этот файл и введите следующие переменные (Вот в таком виде и последовательности):

Пример:

V - условное значение от 0 до 10 начальной скорости при разгоне (акселерации).

Если у вас фрезер, рекомендуется - 3, лазер 10 (многое зависит от плавности хода по направляющим, мощности шаговиков, а также от шага винта L. Чем меньше L тем меньше значение V).

Пояснения по командам

D - дробление шага, установленное на драйверах моторов (на всех трех должно быть одинаковое).

L - длина прохождения каретки (портала), при одном обороте шагового двигателя в мм (на всех трех должно быть одинаковое). Вставьте вместо фрезы стержень от ручки и вручную прокрутите мотор один полный оборот, эта линия и будет значение L.

S - какой сигнал включает шпиндель, если 0 значит - GND если 1 значит +5v (можно подобрать опытным путем).

Dir X, Dir Y, Dir Z, направление движения по осям, тоже можно подобрать опытным путем, устанавливая 0 или 1 (станет понятно в ручном режиме).

F - скорость при холостом ходе (G0), если F=600, то скорость 600мм/сек.

H - максимальная частота вашего шпинделя (нужна для управления частотой шпинделя с помощью ШИМ, допустим если H=1000, а в G-коде прописано S1000 то на выходе при таком значении будет 5v, если S500 то 2.5 v и т.д., переменная S в G-коде не должна быть больше переменной H на SD.

Частота на этом выводе около 500 Гц.
UP - логика управления драйверами ШД, (нет стандарта, может быть как высоким уровнем +5V, так и низким -) установите 0 или 1. (у меня работает в любом случае. -)) )

Сам контроллер

См. видео: плата упарвления с 3-х осевым ЧПУ

2. Подготовка управляющей программы (G_CODE)

Плата разрабатывалась под ArtCam, поэтому Управляющая программа должна быть с расширением. TAP (не забудьте поставить в мм, а не в дюймах).
Сохраненный на SD карте файл с G-кодом должен быть с именем G_CODE.

Если у вас другое расширение, например CNC, то откройте свой файл с помощью блокнота и сохраните его в следующем виде G_CODE.TAP.

x, y, z в G-коде должны быть с большой буквы, точка должна быть точкой, а не запятой и даже целое число должно быть с 3-мя нулями после точки.

Вот в таком виде:

3. Ручное управление

Ручное управление осуществляется с помощью джойстика, если вы не ввели переменные в настройках указанные в пункте 1, плата "RFF"
работать не будет даже в ручном режиме.
Для перехода в ручной режим необходимо нажать на джойстик. Теперь попробуйте управлять им. Если смотреть на плату сверху (СЛОТ 1 внизу,
разъем 12 LPT наверху).

Нажмите на джойстик еще раз. Загорится 4 светодиод, значит, вы перешли на управление осью Z. Джойстик вверх - шпиндель
должен подниматься Z+, джойстик вниз - опускаться Z- (при неправильном ходе в настройках Dir Z поменяйте значение
на противоположное).
Опустите шпиндель, чтобы фреза дотронулась до заготовки. Нажмите на кнопку 2 пуск, теперь это нулевая точка отсюда начнется выполнение G-кода.

4. Автономная работа (Выполнение Резки по G-коду)
Нажмите на кнопку 2 еще раз, с небольшим удержанием в нажатом состоянии.

После отпускания кнопки плата "RFF" начнет управлять вашим ЧПУ станком.

5. Режим паузы
Кратковременно нажмите на кнопку 2 при работе станка, выполнение резки прекратится и шпиндель поднимется на 5мм над заготовкой. Теперь можно управлять осью Z как вверх так и вниз, не бояться даже углубиться в заготовку, так как после повторного нажатия кнопки 2, резка продолжится с приостановленного значения по Z. В состоянии паузы доступно отключение и включение шпинделя кнопкой 6. Осями X и Y в режиме паузы управлять не получится.

6. Экстренная остановка работы с выездом шпинделя на ноль

Продолжительно удерживая кнопку 2 при автономной работе, шпиндель поднимется на 5 мм над заготовкой, не отпускайте кнопку, начнется попеременное мигание 2-х светодиодов, 4-го и 5-го, когда мигание прекратится, отпустите кнопку и шпиндель переместится на нулевую точку. Повторное нажатие кнопки 2 приведет к выполнению работы с самого начала G-кода.

Поддерживает такие команды, как G0, G1, F, S, M3, M6 для управления частотой вращения шпинделя есть отдельные выводы: ШИМ от 0 до 5 в и второй аналоговый от 0 до 10 в.

Принимаемый формат команд:

Строки нумеровать не надо, пробелы ставить не надо, указывать F и S только при изменении.

Если планируемый управляющий компьютер ЧПУ станка не имеет LPT порта

И так, перед вами выбор компьютера для управления станком ЧПУ или иного устройства через LPT порт. Если LPT порт имеется - все замечательно, если его нет или вам понадобился второй - эта статья будет вам в помощь. Речь пойдет о персональном компьютере (ПК) с возможностью установки плат расширения - дополнительных контроллеров. В начале необходимо определиться, какого типа свободные слоты расширения имеются на вашем ПК. Подобрать необходимую плату расширения (контроллер LPT порта) можно в нашем разделе - Платы расширения ПК. К таким контроллерам мы предоставляем драйверы. Если у вас уже имеется подходящая плата без драйверов - лучший способ найти драйвер - посмотреть маркировку чипа на плате и в любом поисковике набрать наименование чипа со словами "driver" или "драйвер". Стоит также обращать внимание на совместимость с вашей операционной системой. Вы установили плату в ПК, обновили драйвер. Возможно, в вашей операционной системе уже есть поддержка такого контроллера, и поиск ..
Вся статья

Подключение наборов для ЧПУ на базе интерфейсной платы к LPT порту

Пояснительная статья по подключению предлагаемых нами наборов электроники и двигателей для ЧПУ. Немного о ключевом элементе - плата с опторазвязкой к LPT порту (интерфейсная плата (ИП)). Достаточно простое электронное устройство с шинными повторителями, оптопарами, реле и ЦАП для регулировки оборотов шпинделя. На рынке ЧПУ комплектующих много похожих плат с небольшими изменениями, но данная версия прижилась в нашем ассортименте и показала себя в работе на нашем оборудовании и оборудовании наших покупателей как надежное устройство. Описание ИП можно скачать сдесь - Плата с опторазвязкой для LPT порта. В данной статье мы не будем касаться вопросов использования LPT порта с его плюсами и минусами, только практика подключения. На следующем рисунке показана архитектура подключения. Клеммы ИП можно разбить на три группы: - левая линейка - входные сигналы (датчики, кнопки); - нижняя линейка - выходные сигналы для приводов и других исполнительных устройств; ..
Вся статья

Подключение проводного пульта ЧПУ станка (manual pulse generator) и его настройка в управляющей программе

Драйвер шагового двигателя (особенности выбора и применения)

Шаговые приводы широко используются в автоматизации различных механизмов. Большим плюсом является их невысокая стоимость. В режиме работы без обратной связи должна быть гарантия, что любой управляющий сигнал будет правильно отработан. Эти вопросы прорабатываются на этапе конструирования механизмов как для электронной части так и для механической. По шаговым приводам существует много публичной литературы . Цель данной статьи - обозначить моменты выбора и использования драйвера шагового двигателя, учет которых позволят работать оборудованию правильно, без ошибок. 1. Максимальный ток. Одним из параметров шагового двигателя является максимальный ток фазной обмотки. Необходимо знать, что при использовании шагового двигателя (ШД) в режиме микрошага (не важно, какой делитель), момент двигателя уменьшается в 1.4 раза по сравнению с режимом работы ШД в полном шаге. Производители ШД и драйверов ШД рекомендуют компенсировать потерю момента увеличением максимального тока до 1 ..
Вся статья

Читайте также: