Elektrodrążarka sterowana Arduino

[jargraw]

Opisy na początku można pominąć, opis aktualnych problemów będzie poniżej schematu.

Pomysłem na "domową" elektrodrążarkę zaraziłem się ze dwanaście lat temu na innym forum, poświęconym samoróbkom (i nie tylko) CNC. Tutaj wielkie podziękowania dla kolegi (może tutaj trafi), który udzielał się tam pod nickiem Leoo, - za dzielenie się ciekawymi pomysłami, i cierpliwą pomoc. Akurat elektrodrążenie to technologia która czasem się przydaje w mojej pracy, a proces jest teoretycznie bardzo prosty. Wziąłem się do roboty, i wykonałem działający prototyp generatora z zasilaczem, proste ramię do mocowania elektrody (erody) i dokonałem pierwszych testowych piroliz stali. Działało to zadziwiająco dobrze jak na takie techniczne dziadostwo, więc zabrałem się "na poważnie" do budowy osi roboczej. Jednocześnie kombinowałem nad przepompowywaniem i filtrowaniem ośrodka roboczego - czyli nafty, i budowałem elektroniczny sterownik zaprojektowany przez kol. Leoo. Jak to w życiu bywa, pojawiły się inne problemy, później jeszcze inne, zabrakło czasu, zmieniły mi się priorytety, i dopiero teraz wróciłem do tego pomysłu.

Poniżej zdjęcia osi napędzanej silnikiem krokowym, którą zbudowałem w 2009 (wiem, bo znalazłem paragon za łożyska z kwietnia 2009). Teraz tylko dodałem wyłączniki krańcowe. Sama konstrukcja to taki mój ówczesny pomysł na ekonomiczne prowadnice. Wałki są profesjonalne, utwardzane powierzchniowo, a łożyska mocowane mimośrodowo z regulacją położenia. Ustawienie i dostrojenie ośmiu łożysk zajęło mi dwie godziny. Teraz już bym czegoś takiego nie wymyślił, bo stać mnie na łożyska liniowe, podpory, itp. Ale mam już gotowy istotny podzespół, to go wykorzystam. Drewniany korpus oczywiście tylko tymczasowo, bo w połączeniu z naftą i prądem to gwarantowane kłopoty.

Przyszło mi do głowy, żeby nie kończyć tamtej elektroniki, tylko użyć Arduino. Teoretycznie będzie to bardziej elastyczne rozwiązanie. Jak sam to sklecę i oprogramuję, to i będę umiał w razie potrzeby dodać nową funkcjonalność. Poniżej obecna wersja "na drutach". Po prawej skrajnie prosty zasilacz sinika, oraz źródło 5V. Transformator 60W, 24V (po wyprostowaniu około 34V), mostek, kondensator 6800 uF, bezpiecznik. Po lewej klon Arduino, sterownik silnika na DRV 8825, i guziczki sterujące. Sterownik w połowie wisi na kablach, bo nie chciałem włączać silnika przez płytkę stykową. Dlatego teraz zamierzam zlutować porządniejsze coś na płytce prototypowej.

Aha, silnik z odzysku: 1,1A na fazę, nominalnie 3,5V, 200 kroków na obrót.

Schemat, ale nie dokładnie tego co powyżej na zdjęciu, tylko bardziej uporządkowana wersja (zmienione piny) do zmontowania na płytce prototypowej. Część prądową i różne tam zasilania pominąłem.

Do wyjśc BP1 - BP5 będzie podłączony sterownik silnika. Chcę mieć też dostęp do funkcji _SLEEP i _RESET. Wejścia M0, M1, i M2 (ustawianie mikrokroku) sterowane jednym pinem przez cztery bramki odwracające - 010 (1/4 kroku) w trybie ustawiania, 101 (1/32 kroku) w trybie pracy. Tam jeszcze powinny być rezystory ograniczające prąd bramek, zapomniałem dorysować.

Wyjścia PD4 - PD7 to przyciski sterujące. Wszystkie tak samo podciągnięte i z filtrem RC, rozrysowałem tylko P_DOL żeby nie zaciemniac schematu.

Wyjście PB0 - dwa wyłączniki krańcowe podłączone szeregowo. Użyłem końcówek które są zwarte w stanie nie wciśniętym, czyli chyba "normalnie zamknięte". Najechanie na wyłącznik otwiera obwód. To odwrotnie niż pozostałe przyciski, stąd ta dodatkowa konstrukcja z dzielnikiem napięcia, żeby wszystkie programowo obsługiwać tak samo.

To jest to, co już mam prototypowo zmontowane, i działające. Oprócz mikrokroku. Na razie jest na mikroprzełącznikach, ale jednak chcę go przełączać.

Teraz tak. Jedyne dwa przerwania zachowałem sobie na najważniejsze funkcje: Emergency stop, i detekcja zwarcia na erodzie. No i to jest ta część, którą dopiero mgliście planuję.

E_STOP to będzie po prostu przycisk, podłączony jak inne, z tym, że po wciśnięciu zostanie wciśnięty i zwarty aż do ręcznego rozłączenia po opanowaniu niebezpiecznej sytuacji. Równolegle chcę podłączyć wyjście FAULT sterownika krokowca - jeśli sterownik się przegrzeje i wyłączy, to i tak trzeba wszystko inne zatrzymać aż ostygnie i się włączy.

WYLADOWANIE w końcu. Generator iskry to solidny transformator, dający napięcie po wyprostowaniu chyba około 70V, z filtrem RC generującym wyładowania. Trzeba stale manipulować położeniem erody, żeby uniknąć zwarcia, przerywać wyładowania, robić przerwy na przepłukiwanie. W prototypie opuszczałem ramię z erodą pokręcając śrubką, opartą o dźwigienkę elektromagnesu rozebranego starego przekaźnika. Równolegle do biegunów generatora podłączyłem dzielnik napięcia, żeby mieć te 5, czy 12V do sterowania przekaźnikiem. Spadek napięcia podczas zwarcia przełączał przekaźnik, ramię podskakiwało. Kiedy wyładowania zaczynały zanikać, znowu pokręcałem śrubką.

Tutaj też chcę zastosować równolegle podłączony dzielnik napięcia dający maksymalnie 5V, i bardzo mały prąd. Przydało by się dodatkowe zabezpieczenie przed ewentualnymi szpilkami napięcia. Dioda Zenera 5V? Najlepsza by była optoizolacja, ale to dodatkowe opóźnienie. Najpierw "bezpieczne" testy z końcówkami podłączonymi do 5V z tego zasilacza co Arduino.

Wyjścia analogowe na razie niewykorzystane, ale będzie jeszcze włączanie/wyłączanie prądów, sterowanie pompką. Nie wiem, czy nie zabraknie!

Na razie tyle, aktualny program z opisem wrzucę przy drugim podejściu. Sorki za słabe zdjęcia. Robiłem kalkulatorem, bo ostatecznie padł mi aparat.

Krytykujcie bez kompleksów, w końcu o to tutaj chodzi.

[farmaceuta]

Kurde...ale fajne! z 5 lat temu to ze dwa lata siedzialem na CNCinfo i wertowalem to forum, ale takiego czegos nie widzialem:-) nawet nie wiedzialem ze tak sie da metal "frezowac"..dodam jeszcze ze mam taki sam drv8825 w trakerze do anteny i piny od mikrokroku mam bez rezystorow i dziala bez zarzutu...

[wn2001]

@jargraw Bardzo ciekawe 🙂 Nie mieliśmy chyba na forum jeszcze elektrodrążarki CNC w wykonaniu amatorskim 😉 - czy masz już jakieś próbki/testy za sobą? Jakie będzie konkretne wykorzystanie Twojego urządzenia? Jak długo trwa wykonanie, nie wiem, dla przykładu otworu fi5mm? Z tego co wiem, jest to proces bardzo powolny, żmudny i niebezpieczny

[jargraw]

Dnia 21.03.2021 o 19:19, farmaceuta napisał:

Kurde...ale fajne! z 5 lat temu to ze dwa lata siedzialem na CNCinfo i wertowalem to forum, ale takiego czegos nie widzialem:-)

Musiałeś przeoczyć, kiedyś tam naprawdę dużo się działo. Albo przepadło przy jakiejś awarii serwera.

Dnia 21.03.2021 o 19:19, farmaceuta napisał:

..dodam jeszcze ze mam taki sam drv8825 w trakerze do anteny i piny od mikrokroku mam bez rezystorow i dziala bez zarzutu...

W obrazkowych tutorialach podłączają bez rezystorów, ale na wszelki wypadek dałem. A jeszcze muszę zmierzyć prąd, może rzeczywiście zbytecznie. Muszę sobie wyrobić odruch, żeby mierzyć. A też miałem nauczkę. W pierwszych próbach przy sterowaniu mikrokrokiem z Arduino mikrokrok działał według specyfikacji, po przerobieniu na mikroprzełącznik - nic, tylko pełen krok. Dopiero zmierzyłem, że stan wysoki jakiś taki niski. Zasilałem całość przez port USB. Po podłączeniu zasilacza 5V napięcie jest poprawne, można ustawiać mikrokrok.

Ten DRV8825 bardzo pozytywnie mnie zaskoczył. Na początku popatrzyłem jakie to wszystko mikre, sam układ to chyba najmniejszy rozstaw nóżek SMD. Panie, 2A na czymś takim? Dopiero jak pojeździłem trzema różnymi silnikami, i rozpędzałem je do utraty synchronizacji, i kręcąc śrubą z obciążeniem, i układ postał włączony (w sumie już całe godziny jak poprawiałem program, a prąd cały czas taki sam), to się do niego przekonałem. Nawet specjalnie się nie grzeje przy około 1A. Tylko ten radiatorek - wygląda jak coś, co pięciolatek mógłby wepchnąć do nosa. Ale na wszelki wypadek w końcu go przykleiłem.

11 godzin temu, wn2001 napisał:

@jargraw Bardzo ciekawe 🙂 Nie mieliśmy chyba na forum jeszcze elektrodrążarki CNC w wykonaniu amatorskim 😉 - czy masz już jakieś próbki/testy za sobą? Jakie będzie konkretne wykorzystanie Twojego urządzenia? Jak długo trwa wykonanie, nie wiem, dla przykładu otworu fi5mm? Z tego co wiem, jest to proces bardzo powolny, żmudny i niebezpieczny

Próby robiłem te dziesięć lat temu. Robi się ciepło, to wyciągnę prototypy i sprawdzę, czy nadal działają. Spróbuję nagrać film tym moim kalkulatorem. Na razie znalazłem stare zdjęcie:

Konkretnie to chcę drążyć dosyć płytkie (do 2 mm) wzory w stalowych matrycach. Znaczki, odznaczenia - elementy zwykle do 4 x 4 cm. Ewentualnie proste wykrojniki do kompletu. Elektrody miedziane wykonuję od kilkunastu lat. Jeśli wykonuje się małe ilości jednego wzoru, to przy korzystaniu z usług zakładu mechanicznego trochę przestaje się opłacać. No i tam różne problemy organizacyjne.

Czasy rzeczywiście są długie. Jakie konkretnie, to sam się jeszcze muszę dowiedzieć.

Co do niebezpieczeństw, to głównie pożar. Ale nafta sama się nie zapali, jeśli nie jest gorąca. Przewiduję czujniki temperatury.

 

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[jargraw]

Na miarę wolnego czasu i możliwości podciągam ten bałagan do przodu. Na zmianę lutuję płytkę prototypową z bardziej uporządkowaną wersją drutozy z poprzednich zdjęć, gromadzę elementy, robię drobne przeróbki w programie, przemyślam bardziej rozbudowaną wersję programu, przypominam sobie C++, itp.

Za swój największy sukces do tej pory uważam to, że nadal nie zepsułem żadnego podzespołu elektronicznego.

Dzisiaj nagrałem filma, i umieściłem go na YT. Muszę się dokształcić z obsługi YT, bo nie potrafiłem ustawić tytułu, i opisu. Debiut. Nagrany kalkulatorem, ale coś tam widać. W sumie na razie nie ma się czemu przyglądać. Bałem się, że będzie gorzej. Sam też już się czegoś dowiedziałem - do dzisiaj nie wiedziałem, że niewyraźnie wymawiam "r". Oto niezbity dowód, że ustrojstwo trochę działa:

 

Podczas "ustawiania" sterownik pracuje w trybie 1/4 kroku, podczas "pracy" w trybie 1/32. Nawet to słychać. Detekcja zwarcia podczas "ustawiania" jest odczytywana ze stanu pinu, jako jedno z 6 wejść, między krokami silnika. Po zatrzymaniu na czujniku widać około 1/100 mm "najazdu" (teraz dodałem odjazd w przeciwnym kierunku, więc nic nie widać). Podczas "pracy" włączam obsługę przerwania, i mam nawet 5/100 "najazdu" (widoczne na filmie), a powinno być lepiej. Trzeba tutaj pomyśleć.

Kod wstawię już innym razem, ciągle nie mam siły żeby go omówić.

Dajcie znać jeśli film nie działa, czy coś. Pierwszy raz.