Dotter - obrovská ihličková tlačiareň založená na Arduine: 13 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Ahoj, vitajte v tomto návode:) Som Nikodem Bartnik, 18 -ročný výrobca. Za svoje 4 roky výroby som vyrobil veľa vecí, robotov, zariadení. Ale tento projekt je asi najväčší, čo sa týka veľkosti. Myslím si, že je to tiež veľmi dobre navrhnuté, samozrejme, stále sú veci, ktoré je možné zlepšiť, ale pre mňa je to úžasné. Tento projekt sa mi veľmi páči, pretože funguje a čo môže vytvárať (páči sa mi táto grafika podobná pixelu/bodke), ale v tomto projekte je oveľa viac než len Dotter. Existuje príbeh o tom, ako som to urobil, ako som prišiel na nápad a prečo bolo zlyhanie veľkou súčasťou tohto projektu. Si pripravený? Varovanie, v týchto pokynoch sa dá toho veľa prečítať, ale nebojte sa, toto je video (nájdete ho aj vyššie): ODKAZ NA VIDEO Začíname!

Krok 1: Príbeh zlyhania: (a ako som na to vlastne prišiel s nápadom

Môžete sa opýtať, prečo príbeh neúspechu, ak môj projekt funguje? Pretože na začiatku nebol Dotter. Chcel som urobiť trochu podobnú vec, ale oveľa sofistikovanejšiu - 3D tlačiareň. Najväčší rozdiel medzi 3D tlačiarňou, ktorú som chcel vyrobiť, a takmer každou inou 3D tlačiarňou bol ten, že namiesto štandardných krokových motorov nema17 bude používať lacné motory 28BYJ-48, ktoré si môžete kúpiť za približne 1 dolár (áno, jeden dolár za krokový motor). Samozrejme som vedel, že bude slabší a menej presný ako štandardné krokové motory (pokiaľ ide o presnosť, nie je to také jednoduché, pretože väčšina motorov v 3D tlačiarňach má 200 krokov na otáčku a 28BYJ48 má asi 2048 krokov na revolúcia alebo ešte viac závisí od toho, ako ich použijete, ale u týchto motorov je väčšia pravdepodobnosť, že stratia kroky a prevody v nich nie sú najlepšie, takže ťažko povedať, či sú viac alebo menej presné). Ale veril som, že to zvládnu. A v tom momente môžete povedať, že počkajte, už existuje 3D tlačiareň, ktorá používa tieto motory, áno, viem, že ich je dokonca dokonca málo. Prvý je dobre známy, je to Micro od M3D, malá a skutočne krásna 3D tlačiareň (tento jednoduchý dizajn sa mi jednoducho páči). Existuje aj ToyRep, Cherry a pravdepodobne oveľa viac, o ktorých neviem. Tlačiareň s týmito motormi už existuje, ale to, čo som chcel urobiť iným a podobným vlastným spôsobom, bol kód. Väčšina ľudí používa pre 3D tlačiarne nejaký open source firmvér, ale ako asi viete, ak ste videli môj projekt drona Ludwik založeného na Arduine, rád robím veci od začiatku a učím sa tým, takže som chcel pre túto tlačiareň vytvoriť vlastný kód. Už som vyvinul čítanie a interpretáciu Gcode z karty SD a otáčanie motorov podľa algoritmu Gcode a Bresenhamovho riadka. Pomerne veľká časť kódu pre tento projekt bola pripravená. Pri testovaní som si však všimol, že sa tieto motory veľmi prehrievajú a sú veľmi pomalé. Ale stále som to chcel urobiť, tak som pre to navrhol rám vo Fusion360 (jeho obrázok nájdete vyššie). Ďalším predpokladom v tomto projekte bolo použitie tranzistorov namiesto ovládača krokového motora. Našiel som niekoľko výhod tranzistorov oproti krokovým ovládačom:

1. Sú lacnejšie
2. Je ťažšie ich zlomiť, pri stavbe DIY Arduino Controlled Egg-Bot som už zlomil niekoľko krokových ovládačov, pretože keď za chodu odpojíte motor od vodiča, pravdepodobne sa pokazí
3. Ovládače sa ľahko ovládajú, môžete na to použiť menej pinov, ale chcel som použiť Atmega32, má dostatok pinov na použitie tranzistorov, takže to pre mňa nebolo dôležité. (Chcel som použiť atmega32 v projekte 3D tlačiarne, nakoniec v boderi nie je potrebné ho používať, takže používam iba Arduino Uno).
4. Šťastie je oveľa väčšie, keď si sami vytvoríte krokový ovládač s tranzistormi, ako ho jednoducho kúpite.
5. Naučil som sa, ako fungujú experimentovaním. V predchádzajúcich projektoch som použil niekoľko tranzistorov, ale prax je dokonalá a najlepší spôsob, ako sa naučiť, je experimentovať. BTW nie je také zvláštne, že nevieme, ako funguje najväčší vynález sveta? Tranzistory používame každý deň, každý ich má vo vrecku milióny a väčšina ľudí nevie, ako funguje jeden tranzistor:)

Počas tejto doby som dostal 2 nové 3D tlačiarne a počas tlače na nich som neustále zvyšoval rýchlosť tlače, aby boli výtlačky čo najrýchlejšie. Začal som si uvedomovať, že 3D tlačiareň s motormi 28BYJ-48 bude pomalá a pravdepodobne to nie je najlepší nápad. Možno by som si to mal uvedomiť skôr, ale natoľko som sa sústredil na kód tohto projektu a učenie sa, ako presne 3D tlačiarne fungujú, že som to nejako nevidel. Vďaka veciam, ktoré som sa naučil budovaním tejto veci, neľutujem čas investovaný do tohto projektu.

Vzdať sa nie je pre mňa možnosť a mám okolo seba 5 stepperov, takže som začal premýšľať, čo s týmito časťami môžem urobiť. Pri zakopávaní starých vecí do môjho šatníka som našiel svoju kresbu zo základnej školy vyrobenú technikou bodovej kresby nazývanej tiež pointilizmus (moju kresbu môžete vidieť vyššie). Nie je to umelecké dielo, dokonca to nie je ani dobré:) Ale táto myšlienka vytvorenia obrázku z bodiek sa mi páčila. A tu som sa zamyslel nad niečím, o čom som už predtým počul, ihličkovou tlačiarňou, v Poľsku nájdete tento typ tlačiarne na každej klinike, kde vydávajú podivný hlasný zvuk: D. Bolo mi celkom zrejmé, že musí existovať niekto, kto niečo také vyrobil, a mal som pravdu, Robson Couto už vyrobil ihličkovú tlačiareň Arduino, ale aby ste to urobili, musíte nájsť perfektné komponenty, ktoré môžu byť náročné, ale my majú rok 2018 a 3D tlač je stále obľúbenejšia, tak prečo si neurobiť ľahko replikovateľnú 3D tlačenú verziu, ale stále by bola podobná. Preto som sa rozhodol urobiť to veľké, alebo dokonca OBROVSKÉ! Aby mohol tlačiť na veľký papier, ktorý si môže kúpiť každý - kotúč papiera z Ikea:) jeho rozmery: 45 cm x 30 m. Perfektné!

Niekoľko hodín navrhovania a môj projekt bol pripravený na tlač, je 60 cm dlhý a je príliš veľký na tlač na štandardnej tlačiarni, preto ho rozdeľujem na menšie kúsky, ktoré sa vďaka špeciálnym konektorom ľahko spoja. Ďalej máme vozík na značkovacie pero, niektoré kladky na opasok GT2, gumené kolieska na uchytenie papiera (tiež 3D vytlačené vláknom TPU). Pretože však nie vždy chceme tlačiť na taký veľký papier, urobil som jeden z motorov osi Y pohyblivým, aby ste ho mohli ľahko prispôsobiť veľkosti papiera. Na osi Y a na osi X sú dva motory, na pohyb pera hore a dole používam mikro servo. Odkazy na modely a všetko nájdete v ďalších krokoch.

Potom som ako vždy navrhol DPS, ale tentoraz som sa namiesto výroby doma rozhodol objednať si ho u profesionálneho výrobcu, aby bol perfektný, ľahšie spájkovateľný a aby som ušetril nejaký čas, počul som veľa dobrých názorov na PCBway, tak som sa rozhodol ísť s tým. Zistil som, že majú štipendijný program, vďaka ktorému si môžete zadarmo vytvoriť nástenky, nahrám svoj projekt na ich webovú stránku a oni ho akceptujú! Ďakujem pekne PCBway za umožnenie tohto projektu:) Dosky boli perfektné, ale namiesto umiestnenia mikrokontroléra na túto dosku som sa rozhodol vytvoriť štít Arduino, aby som ho mohol jednoducho používať, a preto je tiež jednoduchšie spájkovať.

Kód Dotteru je napísaný v Arduine a na odosielanie príkazov z počítača na Dotter som použil Processing.

To je pravdepodobne celý príbeh o tom, ako sa tento projekt vyvíja a ako to vyzerá teraz. Blahoželáme, ak ste sa tam dostali:)

Nebojte sa, teraz to bude jednoduchšie, stačí zostaviť návod!

Dúfam, že sa vám tento príbeh projektu Dotter bude páčiť, ak nie, nezabudnite mu to pripomenúť.

*na renderoch vyššie vidíte vozík X s 2 perami, bol to môj prvý návrh, ale rozhodol som sa prejsť na menšiu verziu s jedným perom, aby bol ľahší. Ale verzia s 2 perami môže byť zaujímavá, pretože by ste mohli vytvárať bodky v rôznych farbách, na doske plošných spojov je dokonca miesto aj pre druhé servo, takže s tým treba počítať aj pre bodter V2:)

Krok 2: Čo budeme potrebovať?

Čo budeme potrebovať pre tento projekt, to je veľká otázka! Tu je zoznam všetkého s odkazmi, ak je to možné:

1. 3D tlačené diely (odkazy na modely v nasledujúcom kroku)
2. Arduino GearBest | BangGood
3. 28 krokových motorov BYBY48 (z toho 3) GearBest | BangGood
4. Micro servomotor GearBest | BangGood
5. Pás GT2 (asi 1,5 metra) GearBest | BangGood
6. Káble GearBest | BangGood
7. Ložisko GearBest | BangGood
8. Dve hliníkové tyče, každá asi 60 cm dlhá

9. Výroba dosky plošných spojov:

   1. DPS očividne (môžete si objednať, vyrobiť si ich sami alebo si to môžete kúpiť u mňa, mám niekoľko dosiek položených okolo, môžete si ich kúpiť tu:
   2. Tranzistory BC639 alebo podobné (8 z nich) GearBest | BangGood
   3. Usmerňovacia dióda (z toho 8) GearBest | BangGood
   4. LED zelená a červená GearBest | BangGood
   5. Niektoré odlamujú hlavičky GearBest | BangGood
   6. Súprava stohovateľných záhlaví Arduino GearBest | BangGood
   7. Niektoré odpory GearBest | BangGood

Pravdepodobne najťažšie je zaobstarať si 3D tlačené diely, opýtajte sa svojich priateľov, v škole alebo v knižnici, možno majú 3D tlačiareň. Ak si ho chcete kúpiť, môžem vám odporučiť CR10 (odkaz na nákup), CR10 mini (odkaz na nákup) alebo Anet A8 (odkaz na nákup).

Krok 3: Tak veľký, ako môžem, tak jednoduchý, ako môžem (3D modely)

Ako som povedal, veľká časť tohto projektu bola veľkosť, chcel som ho urobiť veľkým a zároveň jednoduchým. Aby to bolo takto, trávim veľa času vo Fusion360, našťastie je tento program úžasne užívateľsky príjemný a milujem ho používať, takže pre mňa nebol veľký problém. Aby sa zmestil na väčšinu 3D tlačiarní, rozdelil som hlavný rám na 4 časti, ktoré je možné ľahko pripojiť vďaka špeciálnym konektorom.

S týmto nástrojom boli navrhnuté remenice pre pásy GT2 (je to v pohode, pozrite sa na to):

Pridal som súbory DXF týchto 2 kladiek len pre vašu informáciu, že ich nepotrebujete na vytvorenie tohto projektu.

Žiadny z týchto modelov nepotrebuje podpery, kladky majú v sebe zabudované podpery, pretože odstránenie podpery z vnútra kladky by bolo nemožné. Tieto modely sa pomerne ľahko tlačia, ale trvá to nejaký čas, pretože sú dosť veľké.

Kolesá, ktoré budú pohybovať papierom, by mali byť potlačené flexibilným vláknom, aby to bolo lepšie. Pre toto koleso som vyrobil ráfik, ktorý by mal byť vytlačený pomocou PLA a na toto koleso môžete dať gumové koleso.

Krok 4: Zostavenie

Je to ľahký, ale aj veľmi príjemný krok. Všetko, čo musíte urobiť, je spojiť všetky 3D tlačené diely dohromady, umiestniť motory a servo na miesto. Na konci musíte vložiť hliníkové tyče do rámu s 3D potlačou a vozíkom.

Na zadnú stranu držiaka motora Y, ktorá je pohyblivá, som vytlačil skrutku, aby držala na mieste, ale ukazuje sa, že spodná časť rámu je príliš mäkká a pri utiahnutí skrutky sa ohýba. Takže namiesto tejto skrutky používam gumičku na držanie tejto časti na mieste. Nie je to najprofesionálnejší spôsob, ako to urobiť, ale aspoň to funguje:)

Môžete vidieť veľkosť pera, ktoré som použil pre tento projekt (alebo je to skôr ako fixka). Mali by ste používať rovnakú veľkosť alebo čo najbližšie, aby perfektne fungovala s vozíkom X. Na pero musíte tiež namontovať obojok, aby sa servo dalo pohybovať hore a dole, môžete to opraviť utiahnutím skrutky na boku.

Nie je toho veľa čo vysvetľovať, takže sa pozrite na vyššie uvedené fotografie a ak potrebujete ešte niečo vedieť, zanechajte komentár nižšie!

Krok 5: Elektronická schéma

Hore nájdete elektronickú schému pre tento projekt, ak si chcete kúpiť PCB alebo si ho vyrobiť, nemusíte sa o schému starať, ak ho chcete pripojiť na dosku, môžete na to použiť túto schému. Nosil som vás, že na tejto doske bude dosť chaotický, existuje veľa prepojení a malých komponentov, takže ak môžete, používanie dosky plošných spojov je oveľa lepšou možnosťou. Ak máte nejaké problémy s DPS alebo váš projekt nefunguje, môžete ho odstrániť pomocou tejto schémy. Súbor. SCH nájdete v nasledujúcom kroku.

Krok 6: PCB ako profesionál

To je pre mňa asi najlepšia časť tohto projektu. Doma som vyrobil veľa PCB, ale nikdy som sa nepokúsil objednať ich u profesionálneho výrobcu. Bolo to skvelé rozhodnutie, ušetrí to veľa času a tie dosky sú oveľa lepšie, majú spájkovaciu masku, ľahšie sa spájkujú, vyzerajú lepšie a ak chcete vyrobiť niečo, čo chcete predať, neexistuje spôsob, akým by ste bude vyrábať PCB doma, takže som o krok bližšie k vytvoreniu niečoho, čo budem môcť v budúcnosti vyrábať, aspoň viem vyrábať a objednávať PCB. Môžete si vychutnať krásne fotografie týchto dosiek vyššie a tu je odkaz na PCBWay.com

Mám niekoľko náhradných dosiek, takže ak si ich chcete kúpiť odo mňa, môžete si ich kúpiť na tindie:

Krok 7: Spájkovanie, spájanie…

Máme skvelý plošný spoj, ale aby fungoval, musíme naň spájkovať súčiastky. Nebojte sa, je to veľmi jednoduché! Použil som iba komponenty THT, takže nedochádza k žiadnemu super presnému spájkovaniu. Komponenty sú veľké a ľahko spájkovateľné. Tiež sa dajú ľahko kúpiť v každom elektronickom obchode. Pretože je táto doska plošných spojov iba štítom, nemusíte spájkovať mikrokontrolér, štít len spojíme s doskou Arduino.

V prípade, že nechcete vyrábať DPS, nájdete vyššie uvedenú schému so všetkými pripojeniami. Neodporúčam to pripájať na dosku, bude to vyzerať naozaj neporiadne, je tu veľa káblov. PCB je oveľa profesionálnejší a bezpečnejší spôsob, ako to urobiť. Ak však nemáte inú možnosť, pripojenie na doske je lepšie ako sa vôbec nepripojiť.

Keď sú všetky súčiastky spájkované na doske plošných spojov, môžeme k nej pripojiť motory a servo. A prejdeme k ďalšiemu kroku! Predtým sa však na chvíľu zastavte a pozrite sa na tento krásny PCB so všetkými komponentmi, ktoré sa mi na ňom hodia. Páči sa mi, ako tieto elektronické obvody vyzerajú! Ok, ideme ďalej:)

Krok 8: Kód Arduino

Keď je štít pripravený, všetko je pripojené a zostavené, môžeme nahrať kód do Arduina. V tomto kroku už štít k Arduinu nemusíte pripájať. Program nájdete v prílohe nižšie. Tu je rýchle vysvetlenie, ako to funguje:

Získava údaje zo sériového monitora (kód spracovania) a vždy, keď je 1, urobí bodku, keď je 0, nie je. Po každom prijatí údajov sa presunie o niekoľko krokov. Keď je prijatý nový riadkový signál, vráti sa do východiskovej polohy, posuňte papier v osi Y a vytvorte nový riadok. Je to veľmi jednoduchý program, ak nerozumiete tomu, ako funguje, nebojte sa ho jednoducho nahrať do svojho Arduina a bude fungovať!

Krok 9: Spracovanie kódu

Spracovávací kód načíta obrázok a odošle údaje do Arduina. Obrázok musí mať určitú veľkosť, aby sa dostal na papier. Pre mňa je maximálna veľkosť papiera A4 približne 80 bodov x 50 bodov Ak zmeníte kroky na otáčku, získate viac bodov na riadok, ale aj oveľa dlhší čas na tlač. V tomto programe nie je veľa tlačidiel, nechcel som to skrášliť, funguje to. Ak to chcete zlepšiť, pokojne to urobte!

Krok 10: Na začiatku bola bodka

Záverečný test Dottera!

Bodka, bodka, bodka ….

O niekoľko desiatok bodov neskôr sa niečo pokazilo! Čo presne? Vyzerá to, že sa Arduino resetoval a zabudol na počet svojich krokov. Začalo sa to veľmi dobre, ale v určitom bode máme problém. Čo môže byť zlé? Dva dni na ladenie neskôr som našiel riešenie. Bolo to celkom jednoduché a zrejmé, ale na začiatku som o tom neuvažoval. Čo je to? Dozvieme sa v nasledujúcom kroku.

Krok 11: Zlyhanie nie je možnosťou, je súčasťou procesu

Nerád sa vzdávam, preto to nikdy nerobím. Začal som hľadať riešenie môjho problému. Keď som v noci odpojoval kábel od svojho Arduina, cítil som, že je skutočne horúco. Potom som si uvedomil, v čom je problém. Pretože nechávam motory osi Y zapnuté (na cievke týchto motorov), lineárny stabilizátor na mojom Arduine sa poriadne zahrieva kvôli dosť veľkému konštantnému prúdu. Aké je na to riešenie? Vypnite tieto cievky, kým ich nepotrebujeme. Super jednoduché riešenie tohto problému, je to skvelé a som opäť na dobrej ceste dokončiť tento projekt!

Krok 12: Víťazstvo

Je to víťazstvo? Môj projekt konečne funguje! Trvalo mi to veľa času, ale nakoniec je môj projekt pripravený, funguje tak, ako som chcel, aby fungoval. Teraz po dokončení tohto projektu cítim čisté šťastie! Môžete vidieť niektoré obrázky, ktoré som na neho vytlačil! Je toho oveľa viac, čo sa dá vytlačiť, takže zostaňte naladení a pozrite sa na niektoré ich aktualizácie.

Krok 13: Koniec alebo začiatok?

Tým sa pokyny pre zostavenie nekončia, ale týmto projekt nekončí! Je to open source, všetko, čo som tu zdieľal, môžete použiť na zostavenie tejto veci. Ak budete pridávať akékoľvek aktualizácie, neváhajte ich zdieľať, ale nezabudnite dať odkaz na tento návod, dajte mi tiež vedieť, že ste môj projekt vylepšili:) Že bude skvelé, ak to niekto urobí. Možno jedného dňa, ak si na to nájdem čas, to vylepším a zverejním Dotter V2, ale teraz si nie som istý.

Nezabudnite ma sledovať na inštrukciách, ak chcete byť informovaní o mojich projektoch, môžete sa tiež prihlásiť na odber môjho kanála YouTube, pretože tu uverejňujem niekoľko skvelých videí o tvorbe a nielen:

goo.gl/x6Y32E

a tu sú moje účty na sociálnych sieťach:

Facebook:

Instagram:

Twitter:

Ďakujem veľmi pekne za prečítanie, dúfam, že máte príjemný deň!

Šťastnú výrobu!

P. S.

Ak sa vám môj projekt páči, hlasujte zaň v súťažiach: D

Druhé miesto v výzve Epilog 9

Druhá cena v súťaži Arduino 2017