Плата розширення ЧПУ Arduino Nano CNC Shield v4.0

Плата розширення CNC Shield v4.0 для контролера Arduino Nano.

Плата розширення ЧПУ Arduino Nano CNC Shield v4.0 використовується для створення на основі контролера Arduino Nano (інших контролерів сумісних за типорозміром) верстатів із числовим програмним керуванням, 3D принтерів, гравірувальної або фрезерної машини та т.п. Плата розширення CNC Shield v4.0 може працювати з Arduino Nano і драйверами двигунів за допомогою програмного забезпечення Arduino GRBL. Програмне забезпечення обмінюється інформацією з «залізом» за допомогою G-кодів. Програмне забезпечення можна завантажити тут.
Перед використанням CNC Shield v4.0 потрібно встановити на Ваш комп'ютер програмне забезпечення Arduino GRBL. Тепер потрібно підготувати до роботи CNC Shield v4.0. Для цього нам знадобляться джампери (до комплекту постачання не входять). CNC Shield v4.0 має три слоти, по 16 контактів кожен, для під'єднання трьох драйверів двигунів. Для під'єднання трьох драйверів крокових двигунів A4988 (або аналогічних) біля кожного слота є синя колодка, що складається з чотирьох контактів. Ці контакти дублюють контакти драйверів — до них під'єднуються обмотки двигунів. Біля кожного слота для під'єднання драйвера двигуна є жовта колодка, що складається із шести пінів, для керування кроком двигуна. Ці піни на платі ніяк не позначені, умовно назвемо їх M0, M1, M2, причому пара M0 верхня.

Як згадувалося вище, CNC Shield v4.0 має три слоти, по 16 контактів кожен, для під'єднання трьох драйверів двигунів. Кожен слот відповідає за свою вісь. Слоти, позначені жовтим кольором, відповідають за осі X, Y, Z. На текстоліті плати є відповідні піктограми для ідентифікації осей.
На платі CNC Shield v4.0 є контакти для під'єднання кінцевих датчиків і аварійних кнопок зупинки всього процесу або окремої осі, кнопки паузи, продовження, повернення на вихідну позицію, увімкнення подавання охолодження:

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

Колодка D12 замикається для можливості керування кроком, колодка D13 замикається для можливості керування напрямком обертання.
Також на платі CNC Shield ver. 3.0 є кнопка скидання параметрів і перезавантаження, позначена RST.
Для розширення можливостей CNC Shield v4.0 на платі передбачено два інтерфейси зв'язку UART і I2C.

Після настроювання та підготовки CNC Shield v4.0 з'єднуємо його з контролером Arduino Nano (або іншим сумісним) і з драйверами двигунів. Arduino Nano потрібно під'єднати так, щоб USB-воло контролера було розташоване праворуч. Для перевірки під'єднання зі зворотного боку CNC Shield v4.0 є розпилення Arduino Nano — контакти мають збігатися. Драйвери A4988 потрібно під'єднати так, щоб настройкові резистори були розташовані ліворуч.
Далі потрібно під'єднати Arduino Nano до комп'ютера та синхронізувати з програмним забезпеченням. Далі вмикаємо живлення силової частини CNC Shield v4.0. Для цього на платі є вхід для зовнішнього джерела живлення. Гніздо для зовнішнього харчування вимагає штекер адаптера діаметром 2,1 мм, центральний контакт позитивний. Напруга живлення силової частини 12-24 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.
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 налаштування двигун має бути увімкнений.

Напруга між цими двома точками має відповідати формулі V = A*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.
Для подавання живлення силової частини на двигуни потрібно замкнути джампером перемичку, позначену на платі Mot-VOT-Sel. Живлення логічної частини походить від контролера Arduino Nano і становить 5 В. Напруга логічної частини можна перемкнути на 3,3 В. Для цього потрібно замкнути джампером перемичку, позначену на платі 3V3-GND.
    
Характеристики:

модель: CNC Shield v4.0;
контролер: Arduino Nano та інші сумісні;
кількість осей: 3 (X, Y, Z);
напруга живлення логічної частини: 3,3 - 5В;
напруга живлення силової частини: 12 – 24 В;
сумісні драйвери двигунів: A4988, а також інші подібні;
зв'язок з іншими пристроями: UART, I2C;
програмне забезпечення: Arduino GRBL;
розміри: 72 х 59 х 20 мм;
вага: 31 г.