PrintBot: 6 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:21

PrintBot, iRobotCreate'e monte edilmiş bir nokta vuruşlu yazıcıdır. PrintBot, herhangi bir zemin yüzeyine Talk pudrası kullanarak yazdırır. Taban için robotu kullanmak, robotun neredeyse sınırsız boyutta baskı yapmasına olanak tanır. Futbol sahalarını veya basketbol sahalarını düşünün. Belki de rakipler gelecek yıl bu şükran günü hafta sonu için bir sürü arayışı içinde olmalı. robot ayrıca yazıcının hareketliliğine izin vererek, yazıcının yazdırmak için bir konuma gitmesine ve ardından başka bir konuma geçmesine olanak tanır. Kablosuz dahildir, bu nedenle uzaktan kumanda da mümkündür. Kaldırım sanatı ve reklamcılığı da bu cihaz için bir hedef pazardır.

1. Adım: IRobot Oluşturma

iRobot Create, iRobot'un Roomba'sına çok benzer, ancak dahili vakumu yoktur. Bu, daha büyük bir yük eklememizi sağlar ve bize uygun montaj delikleri sağlar. iRobot ayrıca, robotu kontrol etmeyi çok basit hale getiren Create için eksiksiz bir programlama arabirimi sağlar. Arayüz, robota seri olarak gönderilen basit bir komut ve parametre setidir. Daha fazla bilgi için Açık Arayüz özelliklerini okuyun. Basit kullanımımız için sadece birkaç komuta ihtiyacımız vardı. Başlatma üzerine, robota harici kontrolü kabul etmeye başlamasını söylemek için 128 komutu gönderilmelidir. Ardından bir mod seçilmelidir. Tam kontrol için Create'e 132 komutunu gönderiyoruz. Tüm verileri, normal ascii metni değil, tamsayılar olarak Oluştur'a göndermeniz gerektiğini unutmayın. Her komut işlem kodu bir bayttır, bu baytın değeri 128 tamsayı değeridir ya da her neyse. Ascii veya ansi metinde iletecek olsaydınız, 128'deki her karakter bir bayt olurdu. PC üzerinden test veya kontrol için, her şeyi çok basit hale getirdiği için Realterm'i öneriyoruz. Ayrıca, Açık Arayüz belgelerinde belirtildiği gibi Baud hızını 57600'e ayarlamanız gerekecektir. Artık Oluştur başlatıldığına göre, robotu ileri sürmek için 137 komutunu kullanıyoruz. Bekleme Mesafesi, 156 belirli bir mesafeden sonra robotu durdurmak için kullanılır. Komut dosyası komutları 152 ve 153 her şeyi bir araya getirir ve tekrar tekrar çalıştırılabilen basit bir komut dosyası oluşturur. iRobot, temelde programlanabilir bir mikro denetleyici ve Oluştur'unuzu kontrol etmek için kullanabileceğiniz birkaç seri bağlantı noktası olan Komut Modülü dedikleri şeyi satar. Bunun yerine, eBox 2300 adlı çok küçük bir x86 PC ile birleştirilmiş bir Cypress Programmable System-on-a-Chip (PSoC) kullandık. Robotun, tüm çevre birimlerimize güç sağlamak için kullanacağımız 18V'luk bir pili var.

2. Adım: Yazıcının Sökülmesi ve Motor Kontrolü

Yazıcının yatay hareketi ve yazıcı kafası montaj düzeneği için eski bir Epson mürekkep püskürtmeli yazıcı kullandık. Burada yapılacak ilk şey, yazıcıyı dikkatlice sökmekti. Bu, gerekli olmayan tüm bileşenlerin ray tertibatı, motor, baskı kafası tutucusu ve tahrik kayışı kalana kadar çıkarılmasını gerektirdi. Bu kayışı veya tahrik motorunu kırmamaya dikkat edin. Ayrıca tüm güç kartlarını sökmeden önce bir voltmetre ile kurcalamak daha mantıklı olabilir, ancak bunun için biraz fazla heyecanlandık. Herhangi bir sayfa besleme tertibatına, gerçek baskı kafalarına veya kartuşlara veya herhangi bir devre kartına ihtiyacınız olmadığını unutmayın. Her şey demonte edildikten sonra, bu motoru nasıl çalıştıracağımızı bulmalıyız. Herhangi bir şeyi test etmeden önce her şeyi parçaladığımız için, motoru beslemek için uygun voltajı bulmamız gerekiyordu. Bir model numarası bulabilirseniz motorun özelliklerini çevrimiçi olarak bulmayı deneyebilirsiniz, ancak bu yoksa, bir DC güç kaynağına bağlayın ve motora giden voltajı yavaşça artırın. Şanslıydık ve motorumuzun 12-42V ile çalışabileceğini gördük, ancak emin olmak için anlatıldığı gibi manuel olarak test ettik. 12V'de bile motorun çok hızlı çalışacağını çabucak keşfettik. Buradaki çözüm Darbe Genişlik Modülasyonu (PWM) kullanmaktır. Temel olarak bu, motoru daha yavaş bir hızda döndürmek için motoru çok hızlı bir şekilde açar ve kapatır. Bataryamız 18V sağlar, böylece hayatı kolaylaştırmak için motoru aynı şekilde çalıştırırız. Devrelerde ters çevrilmesi gereken DC motorları kullanırken, motoru ters çevirirken devrenizde büyük bir geri akım yaşayacaksınız. Esasen motorunuz dururken ve geri giderken bir jeneratör görevi görür. Kontrol cihazınızı bundan korumak için H-Bridge denen şeyi kullanabilirsiniz. Bu esasen H şeklinde düzenlenmiş 4 transistördür. Acroname'den bir ürün kullandık. Seçtiğiniz sürücünün motorunuz için gereken akımı kaldırabileceğinden emin olun. Motorumuz 1A sürekli olarak derecelendirildi, bu nedenle 3A kontrolör bol miktarda boşluk bıraktı. Bu kart aynı zamanda bir girişi yüksek veya düşük sürerek ve aynı şekilde motoru frenleyerek (motoru durdurup yerinde tutarak) motorun yönünü kontrol etmemizi sağlar.

3. Adım: Baskı Kafası

Çıkarılabilecek orijinal baskı kafası düzeneğinin çoğu. Baskı kafamızı takmayı kolaylaştıran plastik bir kutu bıraktık. Bir matkap ucu ile küçük bir 5V DC motor takıldı. Uç, mümkün olduğunca huni ile aynı çapa yakın olacak şekilde seçilmiştir. Bu, matkabın huninin tüm çıkışını doldurmasını sağlayacaktır. Uç döndüğünde, toz oluklara girer ve ucu çıkışa doğru aşağı doğru döndürür. Biti bir tur döndürerek sabit boyutlu bir piksel oluşturabiliriz. Her şeyin tam olarak oturması için dikkatli bir ayar gerekecektir. Başlangıçta tozun her yere püskürmesiyle ilgili sorunlar yaşadık, ancak ikinci bir huni ekleyerek ve matkap ucunu kaldırarak, huni ile sınırlıyken daha uzun düşüş temiz bir piksel oluşturdu.

Bu motorun sadece açık veya kapalı olarak kontrol edilmesi gerektiğinden, burada bir H köprüsü gerekli değildi. Bunun yerine motorun toprak bağlantısına seri olarak basit bir transistör kullandık. Transistörün kapısı, H köprüsünün dijital girişleriyle aynı mikro denetleyicimizden gelen bir dijital çıkış tarafından kontrol edildi. DC motorun yanındaki küçük PCB, kızılötesi siyah beyaz bir sensördür. Bu kart, sensör sırasıyla siyah veya beyaz gördüğünde dijital bir yüksek veya düşük sinyal verir. Siyah ve beyaz kodlayıcı şeridi ile birlikte kullanıldığında, siyahtan beyaza geçişleri sayarak yazıcı kafasının konumunu her zaman bilmemizi sağlar.

Adım 4: Mikrodenetleyici

Cypress PSoC, tüm ayrı donanım gruplarını entegre eder. Cypress geliştirme kartı, PSoC ile çalışmak ve çevre birimlerini bağlamak için kolay bir arayüz sağladı. PSoC programlanabilir bir çiptir, bu yüzden çipte bir FPGA gibi fiziksel donanım oluşturabiliriz. Cypress PSoC Designer, PWM jeneratörleri, dijital girişler ve çıkışlar ve seri RS-232 com portları gibi ortak bileşenler için önceden hazırlanmış modüllere sahiptir.

Geliştirme kartında ayrıca motor kontrolörlerimizin kolayca monte edilmesini sağlayan entegre bir ön kart bulunur. PSoC'deki kod her şeyi bir araya getirir. Seri bir komut almak için bekler. Bu, her piksel için yazdırılıp yazdırılmayacağını belirten 0 ve 1'lik tek bir satır olarak biçimlendirilir. Kod daha sonra her pikselin içinden geçerek tahrik motorunu çalıştırır. Siyah/beyaz sensörden gelen girişte kenara duyarlı bir kesinti, hava durumu değerlendirmesini veya her pikselde yazdırılmamasını tetikler. Bir piksel açıksa, fren çıkışı yükseğe sürülür, bir zamanlayıcı başlatılır. Zamanlayıcıdaki bir kesinti 0,5 saniye bekler, ardından dağıtıcı çıkışını yükseğe sürer, bu da transistörün açılmasına ve matkap ucunun dönmesine neden olur, zamanlayıcı sayacı sıfırlanır. Yarım saniye sonra, bir kesinti motorun durmasını ve tahrik motorunun tekrar hareket etmesini tetikler. Yazdırma koşulu yanlış olduğunda, kodlayıcı başka bir siyah beyaz kenarı okuyana kadar hiçbir şey olmaz. Bu, yazdırmayı durdurması gerekene kadar kafanın düzgün hareket etmesini sağlar. Bir satırın sonuna ulaşıldığında ("\r\n"), PC'ye yeni bir hat için hazır olduğunu belirtmek için seri bağlantı noktasında bir "\n" gönderilir. H köprüsündeki yön kontrolü de tersine çevrilir. Yarat, 5 mm ileri hareket etmesi için sinyal gönderilir. Bu, Create'in DSub25 konektöründeki bir dijital girişe bağlı başka bir dijital çıkış aracılığıyla yapılır. Her iki cihaz da standart 5V TTL mantığı kullanır, bu nedenle tam bir seri arayüz gereksizdir.

Adım 5: Bilgisayar

Tamamen bağımsız bir cihaz oluşturmak için eBox 2300 adlı küçük bir x86 PC kullanıldı. Maksimum esneklik için eBox'a özel bir Windows CE Embedded yapısı kuruldu. Bir USB sürücüsünden 8 bitlik gri ölçekli bir bitmap okumak için C dilinde bir uygulama geliştirildi. Uygulama daha sonra görüntüyü yeniden örnekledi ve ardından seri com bağlantı noktası aracılığıyla PSoC'ye her seferinde bir satır çıktı verdi.

eBox'ı kullanmak daha birçok gelişmeye izin verebilir. Bir web sunucusu, görüntülerin entegre kablosuz aracılığıyla uzaktan yüklenmesine izin verebilir. Diğer birçok şeyin yanı sıra uzaktan kumanda uygulanabilir. Aygıtın not defteri gibi uygulamalardan yazdırmasını sağlamak için daha fazla görüntü işleme, hatta uygun bir yazıcı sürücüsü bile oluşturulabilir. Neredeyse kaçırdığımız son bir şey güçtü. Create 18V sağlar. Ancak cihazlarımızın çoğu 5V ile çalışıyor. Bir Texas Instruments DC-DC güç kaynağı, gücü ısıya harcamadan voltajı aktif olarak dönüştürmek ve böylece pil ömrünü uzatmak için kullanıldı. Bir saatten fazla baskı süresinin farkına varabildik. Özel bir devre kartı, bu cihazın ve gerekli direnç ve kapasitörlerin montajını kolaylaştırdı.

Adım 6: İşte bu

Dr. Hamblen'in Georgia Tech'deki ECE 4180 Gömülü Tasarım sınıfı için 07 sonbaharında oluşturulan PrintBot'umuz için bu kadar. İşte robotumuzla bastığımız bazı resimler. Projemizi beğeneceğinizi umuyoruz ve belki de daha fazla araştırmaya ilham verecektir! İlhamları ve rehberlikleri için PosterBot'a ve diğer tüm iRobot Create Instructables'a çok teşekkürler.