Плата розширення ЧПУ UNO CNC Shield v3.0

Плата розширення CNC Shield ver. 3.0 для контролера Arduino UNO.

Плата розширення ЧПУ Arduino UNO CNC Shield v3.0 використовується для створення на основі контролера Arduino UNO (інших контролерів сумісних за типорозміром) верстатів із числовим програмним керуванням, 3D принтерів, гравірувальної або фрезерної машини т.п. Плата розширення CNC Shield ver. 3.0 може працювати з Arduino UNO і драйверами двигунів за допомогою програмного забезпечення  Arduino GRBL. Програмне забезпечення обмінюється інформацією з «залізом» за допомогою G-кодів. 

Перед використанням CNC Shield ver. 3.0 потрібно встановити на Ваш комп'ютер програмне забезпечення Arduino GRBL.
Тепер потрібно підготувати до роботи CNC Shield ver. 3.0. Для цього нам знадобляться джампери (до комплекту постачання не входять). CNC Shield ver. 3.0 має чотири слоти, по 16 контактів кожен, для під'єднання чотирьох драйверів двигунів. Для під'єднання чотирьох крокових двигунів біля кожного слота є колодка, що складається з чотирьох контактів GND, STEP, DIR, VCC. Біля кожного слота для під'єднання драйвера двигуна є колодка, що складається із шести пінів для керування кроком двигуна. Ці колодки позначені на малюнку вище червоним кольором. Піни можна об'єднати в пари. Позначення пар пінів M0, M1, M2.

Як згадувалося вище, CNC Shield ver. 3.0 має чотири слоти, по 16 контактів кожен, для під'єднання чотирьох драйверів двигунів. Кожен слот відповідає за свою вісь. Слоти, позначені жовтим кольором, відповідають за осі X, Y, Z, червоний слот за вісь A. На текстоліті плати є відповідні піктограми для ідентифікації осей.
Функції осі A: вона може дублювати одну з осей X, Y, Z за допомогою додаткового двигуна на вісь або використовуватися як незалежна додаткова вісь. Вісь A може бути використана в певних умовах для передавання сигналу в екструдер (у разі 3D-принтера) або для приведення в дію шпинделя т.п. Для настроювання дублювання осей X, Y, Z на платі CNC Shield ver. 3.0 є колодки контактів, позначені X, Y, Z, D12, D13. Для дублювання осей потрібно встановити джампери на ці колодки.

Колодка D12 замикається для можливості керування кроком, колодка D13 замикається для можливості керування напрямком обертання.
Програмне забезпечення GRBL на цей момент не підтримує запуск осі A, але за допомогою CNC Shield ver. 3.0 це завдання реалізоване.
На платі CNC Shield ver. 3.0 є контакти для під'єднання аварійних кнопок зупинки всього процесу або окремої осі, кнопки паузи, продовження, повернення на вихідну позицію, увімкнення шпинделя, напрямку шпинделя, увімкнення подавання охолодження.

• E-STOP — кнопка аварійної зупинки всього процесу;
• Abort — кнопка повернення на вихідну позицію;
• Hold – пауза;
• Resume — кнопка продовження;
• X+ X-Y+ Y- Z+ Z- – кнопка аварійної зупинки осей X, Y, Z;
• SpnEn — вмикання шпинделя;
• SpnDir — напрямок шпинделя;
• CoolEn — вмикання подавання охолодження.

На платі CNC Shield ver. 3.0 є контакти для під'єднання кінцевих датчиків. Кінцеві датчики потрібні, щоб двигуни не вдарялися об стінки корпусу верстата або 3D принтера.

Також на платі CNC Shield ver. 3.0 є кнопка скидання параметрів і перезавантаження, позначена RST.
Після налаштування та підготовки CNC Shield ver. 3.0 поєднуємо його з контролером Arduino UNO (або іншим сумісним) і з драйверами двигунів. Зробити помилку під час з'єднання вкрай важко, оскільки типорозмір стандартизований.

Підписані контакти відповідають контактум на CNC Shield ver. 3.0.
Далі потрібно під'єднати Arduino UNO до комп'ютера та синхронізувати з програмним забезпеченням. Далі вмикаємо живлення силової частини CNC Shield ver. 3.0. Для цього на корпусі плати є дві клеми затискача. Напруга живлення силової частини 12-36 В. Напруга живлення силової частини потрібно підбирати під наявні драйвери двигунів. Не всі драйвери двигунів працюють із високою напругою живлення й можуть вийти з ладу під час подавання високої напруги.
Сумісні з CNC Shield ver. 3.0 драйвери двигунів: A4988 и DRV8825, а також інші з подібними характеристиками.
Тепер можна під'єднувати крокові двигуни та робити пробний запуск. Потрібно озброїтися мультиметром і викруткою для настроювання оптимальної напруги на контрольних точках драйверів двигунів. Під час проведення настроювання двигун має бути увімкнений.

Напруга між цими двома точками має відповідати формулі V=I*0,4 (напруга дорівнює номінальному струму двигуна, помноженому на коефіцієнт 0,4). Напруга виставляємо настроюванням потенціометра драйвера двигуна. Таке налаштування потрібно провести окремо для кожної осі.

Характеристики:

модель: CNC Shield ver. 3.0;
типорозмір: Arduino UNO та інші сумісні;
кількість осей: 4 (X, Y, Z, A);
напруга живлення логічної частини: 5 В;
напруга живлення силової частини: 12 – 36 В;
сумісні драйвери двигунів: A4988 и DRV8825, а також інші подібні;
зв'язок з іншими пристроями: UART, I2C;
програмне забезпечення: Arduino GRBL;
розміри: 65 х 55 х 20 мм;
вага: 32 г.