Dotter - Riesiger Arduino-basierter Nadeldrucker - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:18

Hallo, willkommen in diesem anweisbaren:) Ich bin Nikodem Bartnik 18 Jahre alt Hersteller. Ich habe in meinen 4 Jahren der Herstellung viele Dinge, Roboter und Geräte hergestellt. Aber dieses Projekt ist wahrscheinlich das größte, wenn es um die Größe geht. Es ist auch sehr gut gestaltet, finde ich, natürlich gibt es noch Dinge, die verbessert werden können, aber für mich ist es großartig. Ich mag dieses Projekt wirklich, weil es funktioniert und was es produzieren kann (ich mag diese pixel- / punktähnliche Grafik), aber in diesem Projekt steckt viel mehr als nur der Dotter. Es gibt eine Geschichte darüber, wie ich es gemacht habe, wie ich eine Idee dafür hatte und warum das Scheitern ein großer Teil dieses Projekts war. Sind Sie bereit? Warnung, in diesen Anleitungen kann viel zu lesen sein, aber keine Sorge, hier ist das Video darüber (Sie können es auch oben finden): LINK ZUM VIDEOLassen Sie uns beginnen!

Schritt 1: Die Geschichte des Scheiterns: (und wie ich tatsächlich auf eine Idee dazu kam

Sie fragen sich vielleicht, warum die Geschichte des Scheiterns, wenn mein Projekt funktioniert? Denn am Anfang war kein Dotter. Ich wollte vielleicht etwas ähnliches machen, aber viel anspruchsvoller - einen 3D-Drucker. Der größte Unterschied zwischen dem 3D-Drucker, den ich machen wollte, und fast jedem anderen 3D-Drucker bestand darin, dass anstelle von Standard-Nema17-Schrittmotoren billige 28BYJ-48-Motoren verwendet werden, die Sie für etwa 1 US-Dollar kaufen können (ja, ein Dollar für einen Schrittmotor).. Natürlich wusste ich, dass er schwächer und weniger genau sein wird als Standard-Schrittmotoren (wenn es um die Genauigkeit geht, ist es nicht so einfach, da die meisten Motoren in 3D-Druckern 200 Schritte pro Umdrehung haben und 28BYJ48 ungefähr 2048 Schritte pro Umdrehung hat Umdrehung oder noch mehr hängt davon ab, wie Sie sie verwenden, aber diese Motoren verlieren eher Schritte und die Gänge in ihnen sind nicht die besten, daher ist es schwer zu sagen, ob sie mehr oder weniger genau sind). Aber ich glaubte, dass sie es tun würden. Und an diesem Punkt können Sie sagen, warten Sie, es gibt bereits 3D-Drucker, die diese Motoren verwenden, ja ich weiß, dass es sogar nur wenige davon gibt. Der erste ist der Micro von M3D, ein kleiner und wirklich schöner 3D-Drucker (ich liebe dieses schlichte Design einfach). Es gibt auch ToyRep, Cherry und wahrscheinlich noch vieles mehr, von dem ich nichts weiß. Es gibt also bereits Drucker mit diesen Motoren, aber was ich anders machen wollte und eher nach meinem eigenen Weg, war Code. Die meisten Leute verwenden einige Open-Source-Firmwares für 3D-Drucker, aber wie Sie vielleicht wissen, wenn Sie mein Arduino-basiertes Ludwik-Drohnenprojekt gesehen haben, mache ich gerne Dinge von Grund auf neu und lerne dadurch, also wollte ich meinen eigenen Code für diesen Drucker erstellen. Ich habe bereits das Lesen und Interpretieren von Gcode von der SD-Karte entwickelt, indem ich die Motoren nach Gcode und dem Bresenham-Linienalgorithmus rotiere. Ein ziemlich großer Teil des Codes für dieses Projekt war fertig. Aber beim Testen ist mir aufgefallen, dass diese Motoren stark überhitzen und sooooooo langsam sind. Aber ich wollte es trotzdem machen, also habe ich in Fusion360 einen Rahmen dafür entworfen (Sie finden das Bild oben). Eine weitere Annahme in diesem Projekt war die Verwendung von Transistoren anstelle von Schrittmotortreibern. Ich habe einige Vorteile von Transistoren gegenüber Schritttreibern gefunden:

1. Sie sind billiger
2. Es ist schwieriger, sie zu brechen, ich habe bereits einige Stepper-Treiber beim Bau des DIY Arduino Controlled Egg-Bot gebrochen, denn wenn Sie einen Motor während des Betriebs vom Treiber trennen, wird er wahrscheinlich kaputt gehen
3. Treiber sind einfach zu steuern, man kann dafür weniger Pins verwenden, aber ich wollte Atmega32 verwenden, es hat genug Pins, um Transistoren zu verwenden, also war es für mich nicht wichtig. (Ich wollte atmega32 in einem 3D-Druckerprojekt verwenden, schließlich ist es nicht erforderlich, es zu verwenden, also verwende ich nur Arduino Uno).
4. Das Glück ist viel größer, einen Schrittmotortreiber selbst mit Transistoren zu bauen, als ihn einfach zu kaufen.
5. Durch Experimentieren lernte ich, wie sie funktionieren. Ich habe in meinen vorherigen Projekten einige Transistoren verwendet, aber Übung macht den Meister und der beste Weg, um zu lernen, ist zu experimentieren. Übrigens ist es nicht seltsam, dass wir nicht wissen, wie die größte Erfindung der Welt funktioniert? Wir benutzen jeden Tag Transistoren, jeder hat Millionen davon in der Tasche und die meisten Leute wissen nicht, wie ein einzelner Transistor funktioniert:)

Während dieser Zeit habe ich 2 neue 3D-Drucker bekommen und während des Druckens habe ich die Druckgeschwindigkeit die ganze Zeit erhöht, um Drucke so schnell wie möglich zu machen. Mir wurde klar, dass ein 3D-Drucker mit 28BYJ-48-Motoren zu langsam sein wird und wahrscheinlich nicht die beste Idee ist. Vielleicht sollte ich das früher erkennen, aber ich war so konzentriert auf den Code für dieses Projekt und lernte, wie genau 3D-Drucker funktionieren, dass ich das irgendwie nicht sehen konnte. Dank der Dinge, die ich durch den Bau dieses Dings gelernt habe, bereue ich die Zeit, die ich in dieses Projekt investiert habe, nicht.

Aufgeben ist keine Option für mich, und ich habe 5 Stepper herumliegen, also habe ich angefangen, darüber nachzudenken, was ich mit diesen Teilen machen kann. Beim Vergraben von alten Sachen in meinem Kleiderschrank fand ich meine Zeichnung aus der Grundschule, die in der Punktzeichnungstechnik, auch Pointillismus genannt, angefertigt wurde (Sie können meine Zeichnung oben sehen). Es ist kein Kunstwerk, es ist nicht einmal gut:) Aber ich mochte diese Idee, ein Bild aus Punkten zu erstellen. Und da dachte ich an etwas, von dem ich schon einmal gehört hatte, einen Nadeldrucker, in Polen findet man diesen Druckertyp in jeder Klinik, die seltsame laute Geräusche von sich gibt:D. Es war für mich offensichtlich, dass es jemanden geben muss, der so etwas gemacht hat, und ich hatte Recht, Robson Couto hat bereits einen Arduino-Punktmatrixdrucker gebaut, aber um ihn zu machen, muss man perfekte Komponenten finden, die schwierig sein können, aber wir haben ein 2018 und 3D-Druck wird immer beliebter, warum also nicht eine einfach zu replizierende 3D-Druckversion erstellen, aber es wäre immer noch ähnlich. Also beschloss ich, es groß oder sogar RIESIG zu machen! Damit es auf einem großen Papier gedruckt werden kann, das jeder kaufen kann - Papierrolle von Ikea:) seine Maße: 45cm x 30m. Perfekt!

Ein paar Stunden Design und mein Projekt war druckfertig, es ist 60 cm lang, also zu groß, um auf einem Standarddrucker zu drucken, also teile ich es in kleinere Stücke auf, die dank spezieller Anschlüsse einfach zu verbinden sind. Außerdem haben wir einen Schlitten für einen Marker, einige Riemenscheiben für GT2-Riemen, Gummiräder zum Halten des Papiers (auch 3D-gedruckt mit TPU-Filament). Da wir aber nicht immer auf einem so großen Papier drucken möchten, habe ich einen der Y-Achsen-Motoren beweglich gemacht, damit Sie ihn leicht an die Größe des Papiers anpassen können. Es gibt zwei Motoren auf der Y-Achse und einen auf der X-Achse, um den Stift nach oben und unten zu bewegen, verwende ich Mikro-Servo. Links zu den Modellen und alles finden Sie in den nächsten Schritten.

Dann habe ich wie immer eine Platine entworfen, aber diesmal entschied ich mich, anstatt sie zu Hause zu machen, sie bei einem professionellen Hersteller zu bestellen, um sie perfekt zu machen, einfacher zu löten und nur um etwas Zeit zu sparen, habe ich viele gute Meinungen darüber gehört PCBway, also habe ich mich dafür entschieden. Ich habe festgestellt, dass sie ein Stipendienprogramm haben, dank dem Sie Ihre Boards kostenlos erstellen können. Ich lade mein Projekt auf ihre Website hoch und akzeptiere es! Vielen Dank PCBway für die Ermöglichung dieses Projekts:) Boards waren perfekt, aber anstatt einen Mikrocontroller auf dieses Board zu legen, habe ich beschlossen, ein Arduino-Shield zu machen, damit ich es einfach verwenden kann, es ist auch einfacher zu löten deswegen.

Der Code des Dotters ist in Arduino geschrieben, und zum Senden der Befehle vom Computer an den Dotter habe ich Processing verwendet.

Das ist wahrscheinlich die ganze Geschichte darüber, wie sich dieses Projekt entwickelt hat und wie es jetzt aussieht, herzlichen Glückwunsch, wenn Sie dort angekommen sind:)

Keine Sorge, jetzt wird es einfacher, einfach eine Bauanleitung!

Ich hoffe, Sie genießen diese Geschichte des The Dotter-Projekts, wenn ja, vergessen Sie nicht, sie zu Herzen zu nehmen.

* Auf den obigen Rendern sehen Sie X-Wagen mit 2 Stiften, das war mein erstes Design, aber ich entschied mich, auf eine kleinere Version mit einem Stift umzusteigen, um es leichter zu machen. Aber die Version mit 2 Stiften kann interessant sein, weil Sie Punkte in verschiedenen Farben machen können, es gibt sogar Platz für ein zweites Servo auf der Platine, also ist das für Dotter V2 etwas zu beachten:)

Schritt 2: Was brauchen wir?

Was wir für dieses Projekt brauchen, das ist eine tolle Frage! Hier ist eine Liste von allem mit Links, wenn möglich:

1. 3D-gedruckte Teile (Links zu Modellen im nächsten Schritt)
2. Arduino GearBest | BangGood
3. 28BYJ48 Schrittmotoren (3 davon) GearBest | BangGood
4. Mikro-Servomotor GearBest | BangGood
5. GT2 Gürtel (ca. 1,5 Meter) GearBest | BangGood
6. Kabel GearBest | BangGood
7. Lager GearBest | BangGood
8. Zwei Aluminiumstangen je ca. 60cm lang

9. So erstellen Sie eine Leiterplatte:

   1. PCB offensichtlich (Sie können sie bestellen, selbst herstellen oder bei mir kaufen, ich habe einige Platinen herumliegen, die Sie hier kaufen können:
   2. Transistoren BC639 oder ähnlich (8 davon) GearBest | BangGood
   3. Gleichrichterdiode (8 davon) GearBest | BangGood
   4. LED grün und rot GearBest | BangGood
   5. Einige brechen Header ab GearBest | BangGood
   6. Arduino Stackable Header Kit GearBest | BangGood
   7. Einige Widerstände GearBest | BangGood

Am schwierigsten für Sie zu bekommen sind wahrscheinlich 3D-gedruckte Teile, fragen Sie Ihre Freunde, in der Schule oder in einer Bibliothek haben sie vielleicht einen 3D-Drucker. Wenn du einen kaufen möchtest, kann ich dir den CR10 (Link zum Kauf), CR10 mini (Link zum Kauf) oder Anet A8 (Link zum Kauf) empfehlen.

Schritt 3: So groß wie ich kann, so einfach wie möglich (3D-Modelle)

Wie gesagt, ein großer Teil dieses Projekts war Größe, ich wollte es groß und gleichzeitig einfach halten. Um es so zu machen, verbringe ich viel Zeit in Fusion360. Glücklicherweise ist dieses Programm erstaunlich benutzerfreundlich und ich liebe es, es zu verwenden, daher war es für mich keine große Sache. Um auf die meisten 3D-Drucker zu passen, habe ich den Hauptrahmen in 4 Teile geteilt, die dank spezieller Verbinder einfach verbunden werden können.

Riemenscheiben für GT2-Riemen wurden mit diesem Tool entwickelt (es ist cool, schau es dir an):

Ich habe die DXF-Dateien dieser 2 Riemenscheiben nur als Referenz hinzugefügt. Sie benötigen sie nicht, um dieses Projekt zu erstellen.

Keines dieser Modelle benötigt Stützen, Riemenscheiben haben eingebaute Stützen, da es unmöglich wäre, Stützen von der Innenseite der Riemenscheibe zu entfernen. Diese Modelle sind ziemlich einfach zu drucken, aber es dauert einige Zeit, da sie ziemlich groß sind.

Räder, die das Papier bewegen, sollten mit Flex-Filament bedruckt werden, um es besser zu machen. Ich habe für dieses Rad eine Felge gemacht, die mit PLA bedruckt werden soll und auf dieses Rad kann man ein Gummirad setzen.

Schritt 4: Zusammenbauen

Das ist ein einfacher, aber auch sehr angenehmer Schritt. Alles, was Sie tun müssen, ist, alle 3D-gedruckten Teile miteinander zu verbinden, Motoren und Servos an Ort und Stelle zu setzen. Am Ende müssen Sie Aluminiumstangen in den 3D-gedruckten Rahmen mit Schlitten darauf legen.

Ich habe eine Schraube auf die Rückseite des Y-Motorhalters gedruckt, die beweglich ist, um sie an Ort und Stelle zu halten, aber es stellt sich heraus, dass die Unterseite des Rahmens zu weich ist und sich beim Anziehen der Schraube verbiegt. Anstelle dieser Schraube verwende ich also ein Gummiband, um dieses Teil an Ort und Stelle zu halten. Das ist nicht der professionellste Weg, dies zu machen, aber es funktioniert zumindest:)

Sie können die Größe des Stifts sehen, den ich für dieses Projekt verwendet habe (oder vielleicht ist es eher ein Marker). Sie sollten die gleiche Größe oder so nah wie möglich verwenden, damit es perfekt mit dem X-Schlitten funktioniert. Sie müssen auch einen Kragen am Stift montieren, damit das Servo ihn auf und ab bewegen kann, Sie können ihn durch Anziehen einer Schraube an der Seite befestigen.

Es gibt nicht viel zu erklären, also schau dir einfach die Fotos oben an und wenn du noch mehr wissen möchtest, hinterlasse unten einen Kommentar!

Schritt 5: Elektronischer Schaltplan

Oben finden Sie den elektronischen Schaltplan für dieses Projekt, wenn Sie eine Leiterplatte kaufen oder sich keine Gedanken über den Schaltplan machen möchten. Wenn Sie ihn auf dem Steckbrett anschließen möchten, können Sie diesen Schaltplan verwenden. Ich habe dir gesagt, dass es auf diesem Steckbrett ziemlich chaotisch sein wird, es gibt viele Verbindungen und kleine Komponenten. Wenn Sie also in der Lage sind, ist die Verwendung einer Platine eine viel bessere Option. Wenn Sie Probleme mit der Leiterplatte haben oder Ihr Projekt nicht funktioniert, können Sie es mit diesem Schaltplan beheben. Sie finden die. SCH-Datei im nächsten Schritt.

Schritt 6: PCB als Profi

Das ist wahrscheinlich der beste Teil dieses Projekts für mich. Ich habe viele Leiterplatten zu Hause hergestellt, aber nie versucht, sie bei einem professionellen Hersteller zu bestellen. Es war eine großartige Entscheidung, es spart viel Zeit und diese Platinen sind einfach viel besser, sie haben Lötstopplack, sie sind einfacher zu löten, sehen besser aus und wenn Sie etwas herstellen möchten, das Sie verkaufen möchten, gibt es keine Möglichkeit werde PCB zu Hause herstellen, also bin ich einen Schritt näher daran, etwas zu schaffen, das ich in Zukunft produzieren kann, zumindest weiß ich, wie man PCBs herstellt und bestellt. Sie können oben schöne Fotos dieser Boards genießen, und hier ist der Link zu PCBWay.com

Ich habe einige Ersatzboards, wenn du sie also bei mir kaufen möchtest, kannst du sie auf Tindie kaufen:

Schritt 7: Löten, Anschließen…

Wir haben eine großartige Leiterplatte, aber damit sie funktioniert, müssen wir Komponenten darauf löten. Keine Sorge, das ist ganz einfach! Ich habe nur THT-Komponenten verwendet, so dass es kein superpräzises Löten gibt. Die Komponenten sind groß und einfach zu löten. Sie sind auch in jedem Elektrogeschäft leicht zu kaufen. Da diese Platine nur eine Abschirmung ist, müssen Sie keinen Mikrocontroller löten, wir verbinden die Abschirmung einfach mit der Arduino-Platine.

Falls Sie keine Leiterplatte herstellen möchten, finden Sie oben einen Schaltplan mit allen Anschlüssen. Ich empfehle nicht, dies auf dem Steckbrett zu verbinden, es wird wirklich unordentlich aussehen, es gibt viele Kabel. PCB ist ein viel professionellerer und sichererer Weg, dies zu tun. Wenn Sie jedoch keine andere Möglichkeit haben, ist eine Verbindung über ein Steckbrett besser als überhaupt keine Verbindung.

Wenn alle Komponenten auf der Platine gelötet sind, können wir Motoren und Servos daran anschließen. Und lass uns zum nächsten Schritt springen! Aber vorher, halten Sie für eine Sekunde inne und werfen Sie einen Blick auf diese schöne Platine mit allen darauf befindlichen Komponenten. Ich liebe einfach, wie diese elektronischen Schaltungen aussehen! Okay, lass uns weitermachen:)

Schritt 8: Arduino-Code

Wenn das Schild fertig ist, alles angeschlossen und zusammengebaut ist, können wir Code auf den Arduino hochladen. Sie müssen in diesem Schritt das Schild nicht mit dem Arduino verbinden. Das Programm finden Sie im Anhang unten. Hier ist eine kurze Erklärung, wie es funktioniert:

Es erhält die Daten vom seriellen Monitor (Verarbeitungscode) und wenn es 1 gibt, macht es einen Punkt, wenn es 0 ist, nicht. Nach jedem empfangenen Daten bewegt es sich für einige Schritte. Wenn das Signal für eine neue Linie empfangen wird, kehrt es in seine Startposition zurück, bewegt das Papier in der Y-Achse und macht eine neue Linie. Das ist ein sehr einfaches Programm, wenn Sie nicht verstehen, wie es funktioniert, machen Sie sich keine Sorgen, laden Sie es einfach auf Ihr Arduino hoch und es wird funktionieren!

Schritt 9: Verarbeitungscode

Der Verarbeitungscode liest das Bild und sendet die Daten an den Arduino. Das Bild muss die bestimmte Größe haben, um es auf das Papier zu bringen. Für mich beträgt die maximale Größe für das A4-Papier etwa 80 Punkte x 50 Punkte Wenn Sie die Schritte pro Umdrehung ändern, erhalten Sie mehr Punkte pro Zeile, aber auch eine viel längere Druckzeit. Es gibt nicht viele Knöpfe in diesem Programm, ich wollte es nicht schön machen, es funktioniert einfach. Wenn Sie es verbessern möchten, können Sie es gerne tun!

Schritt 10: Am Anfang war ein Dot

Abschlusstest des Dotters!

Punkt Punkt Punkt…..

Dutzende von Punkten später ging etwas schief! Was genau? Es sieht so aus, als hätte sich Arduino selbst zurückgesetzt und die Anzahl der Schritte vergessen. Es begann sehr gut, aber irgendwann haben wir ein Problem. Was kann falsch sein? Zwei Tage des Debuggens später fand ich eine Lösung dafür. Es war irgendwie einfach und offensichtlich, aber ich habe am Anfang nicht daran gedacht. Was ist es? Wir werden es im nächsten Schritt wissen.

Schritt 11: Fehler ist keine Option, sondern Teil eines Prozesses

Ich hasse es aufzugeben, also tue ich das nie. Ich begann nach einer Lösung für mein Problem zu suchen. Als ich in letzter Zeit ein Kabel von meinem Arduino trennte, hatte ich das Gefühl, dass es wirklich heiß ist. Dann wurde mir klar, was ein Problem ist. Da ich die Y-Achsen-Motoren eingeschaltet lasse (auf der Spule dieser Motoren), wird der Linearstabilisator auf meinem Arduino wegen des ziemlich großen konstanten Stroms sehr heiß. Was ist die Lösung dafür? Schalten Sie diese Spulen einfach aus, wenn wir sie nicht brauchen. Super einfache Lösung für dieses Problem, das ist großartig und ich bin wieder auf dem richtigen Weg, um dieses Projekt abzuschließen!

Schritt 12: Sieg

Ist es der Sieg? Endlich funktioniert mein Projekt! Ich habe viel Zeit gebraucht, aber endlich ist mein Projekt fertig, es funktioniert genau so, wie ich es wollte. Jetzt fühle ich pures Glück, weil ich dieses Projekt abgeschlossen habe! Sie können einige der Bilder sehen, die ich darauf gedruckt habe! Es gibt noch viel mehr zu drucken, also bleiben Sie dran, um einige Updates davon zu sehen.

Schritt 13: Das Ende oder der Anfang?

Das ist das Ende der Bauanleitung, aber nicht das Ende dieses Projekts! Es ist Open Source, alles, was ich hier geteilt habe, können Sie verwenden, um dieses Ding zu bauen wäre cool wenn das jemand macht. Vielleicht werde ich eines Tages, wenn ich Zeit dafür finde, es verbessern und eine Dotter V2 veröffentlichen, aber im Moment bin ich mir nicht sicher.

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Vielen Dank fürs Lesen, ich wünsche Ihnen einen schönen Tag!

Viel Spaß beim Machen!

PS

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Zweiter in der Epilog Challenge 9

Zweiter Preis beim Arduino Contest 2017