Arduino Mini CNC Plotter
Arduino Mini CNC Yazıcı, bu projemizde bozuk dvd ve cd-rom sürücüleri geri dönüşüme kazandırmak ve düşük maliyette cnc yapımını amaçlamaktayız.
Arduino Mini CNC projesi son günlerde çok popüler olan bir proje yabancı kaynaklarda ve ülkemizde çokça yapılmakta ve paylaşılmaktadır. Hatta o kadar çok yapılıyor ki ikinci el bozuk CD/DVC satıcıları bile bu işe uyanıp fiyatları artırmışlar.
Bozuk dvd veya cd-rom sürücülerindeki step motor(2x), ray sistemi(2x) ve dc motor(1x)’u kullanmaktayız. Bunun için bize 2 adet dvd veya cd-rom sürücü gerekmektedir.
X,Y ve Z koordinatlarında işlem yapmayı amaçlamaktayız. Yani x düzlemindeki raya bağlı step motorun hareketi ileri-geri, y düzlemindeki raya bağlı step motorun hareketi sağ-sol ve z düzlemindeki dc motorun(kalemin hareketini sağlayacak motor) hareketi yukarı-aşağı olacaktır.
Bu sayede doğru hareketler sonucunda istediğimiz görselin çıktısını almak mümkün olacaktır.
1. Malzemeler
- (2x) Dvd veya CD-Rom
- Arduino UNO
- USB Yazıcı Kablosu (arduino’yu bilgisayara bağlamak için)
- (3x) L293B veya L293D motor sürücü
- Bozuk CD/DVC (2 adet)
- Havya, Lehim Teli ve Pastası
- Dişi-Dişi ve Erkek-Erkek Jumper Kablo
- Erkek ve Dişi Headerlar
- (2x) 20x13 cm ahşap
- 6x13 cm Delikli Pertinaks
- Vida ve Somunlar
- Servo Motor (kalem hareketi için)
2. Gerekli Programların Kurulumu
2.1.1 Arduino Kurulumu
Arduino Bütünleşik Geliştirme Ortamı’nı (IDE) indirmek için Arduino sitesine gidip, bu IDE’nin güncel halini kurunuz. Yazılım kurulumunda özel olarak yapılması gereken bir ayar yoktur, normal bir program kurulumu gibidir. Hatasız bir şekilde kurulumu gerçekleştirdikten sonra IDE’yi açabilirsiniz.
NOT: Arduino IDE’si tüm Arduino türleri için ortaktır. Aynı arayüzü kullanarak tüm Arduino kartlarına (Uno, Mega, Micro…) kodunuzu yükleyebilirsiniz.
2.1.2 Processing Kurulumu
Processing programını indirmek için Processing’in sitesine gidip, sistemimize uygun olan dosyayı indiriyoruz.
İndirdiğiniz zip dosyasını extract edip istediğiniz herhangi bir yere kes-yapıştır yapabilirsiniz. Bu işlemin ardından dosyanın içerisinden Processing.exe dosyasına tıklayarak programı direkt olarak çalıştırabilirsiniz.
3. CNC Tezgâhın Yapım Aşaması
Öncelikle Dvd veya Cd-Rom sürücülerinin içlerini sökmeniz gerekiyor. Bize gerekli olan kısım step motor(2x), ray sistemi(2x) ve dc motor(1x). Daha sonrasında ise ahşap parçaları (L) şeklinde birleştirerek üzerine ray sistemini otutturmak.
3.1.1 Tezgâhın İskeletini Oluşturma
İki adet dikdörtgen ahşap parçasını L şeklinde kısa kenarlarından birbirlerine monte ediyoruz.
Montaj sırasında sağlamlık açısından küçük 2 adet dik üçgen şeklindeki ahşap parçalarını da üzerine sabitleyebiliriz. Ray sistemi üzerinde bulunan deliklerin hizasınca ahşap tezgâhı matkap yardımı ile delelim.
NOT: Y düzlemi yatay olarak, X düzlemi dikey olarak delinmelidir.
4. Dvd Veya Cd-Rom’dan Malzeme Elde Etme
Dvd veya Cd-Rom sürücülerinin içlerini sökmek için alt kısmındaki vidaları tornavida yardımı ile açalım ve üst demir kapağı gövdeden ayıralım. Üst kısımdaki devreleri sökelim.
Ön tarafta CD’yi yuvaya oturtan DC motor ve devresini dikkatlice çıkaralım. Devreye sabitlenmiş DC motoru havya yardımıyla devreden ayıralım
Rayın üstündeki CD’yi döndürmeye yaran motoru çıkardıktan sonra alt demir kapağı da gövdeden ayıralım. CD yuvasını dikkatlice sökelim ve ray sistemini ve üzerinde sabitlenmiş olan step motoru çıkaralım.
5. Step Motor Ve Motor Sürücü Kartı
5.1.1 Step Motor Nasıl Çalışır
Step motorlara adım motorları da denilmektedir. Adım motorlarının tanımını yapacak olursak; Girişlerine uygulanan darbe sinyallerine karşılık olarak analog dönme hareketi yapan yani açısal konumu adımlar halinde değiştiren, çok hassas sinyallerle sürülen, fırçasız, sabit mıknatıs kutuplu DC motorlardır şeklinde açıklayabiliriz. Sabit mıknatıs kutuplar motorun hareketli kısmında yer alır. DC gerilimin uygulandığı sargıların bulunduğu kısım “stator”, dönen kısım ise “rotor” olarak isimlendirilir. Bu açıklamalara motorun yapısı bölümünde ayrıntılı olarak değineceğiz.
Step motora giriş palsi uygulandığı zaman, motorun yapısına göre belli bir açı ile rotor bir miktar döner ve durur. Girişe tek bir pals (sinyal) verildiğinde rotor, tek bir adım hareket eder, daha fazla pals uygulandığında ise pals adedi kadar adım hareket eder.
Yukarıdaki şekilde 1 nolu anahtar (SW1) kapandığında rotor kendiliğinden 1 numaralı sargı ile aynı hizaya gelecektir. 1 numaralı anahtar açılıp 2 numaralı anahtar (SW2) kapatılırsa rotor 2 numaralı sargının karşısına gelecektir. Bu işlem sırayla tekrarlanırsa rotor bir daire içinde düzgün şekilde döner.
Bu açısal dönmeyi Arduino’dan gelen Doğru Akım ile her iki yönde de çalıştıramayacağımız için motor sürücü devresine ihtiyacımız olacaktır.
5.1.2 Motor Sürücü Kartı
Mikrodenetleyicilerin çıkışları DC motorları veya step motorları direkt olarak kontrol etmek için yetersiz olduğundan motor sürücü devreler kullanılır. Motor sürücü devreler ile mikrodenetleyicilerin çıkışlarından alınan sinyaller yükseltilerek motorların kontrolü sağlanır. Motor sürücü devreler transistörler kullanılarak H köprüsü ve benzeri şekillerde hazırlanabilir. Ancak genellikle kolaylık açısından motor sürücü entegre devreler tercih edilmektedir.
Robotikte en sık kullanılan motor sürücü entegre devreler; DC motor kontrolleri için L293D, L293B, L298 motor sürücü entegrelerdir. Motor sürücü entegre seçiminde temel özellik entegrenin kullanım voltajı ve akım sınırı gibi özellikleridir.
5.1.2.1 L293D ve L293B Motor Sürücü Entegreleri
L293D ve L293B motor sürücü entegreleri içlerinde iki adet H köprüsü barındıran 16 bacaklı motor sürücü entegrelerdir. Genellikle DC motor kontrolünde tercih edilen motor sürücü entegreler olan L293D ve L293B ile iki motor birbirinden bağımsız olarak çift yönlü kontrol edilebilmektedir. Ayrıca L293 motor sürücü entegrelerin enable bacaklarının kullanılmasıyla PWM kontrolü de yapılabilmektedir.
L293D motor sürücü entegresi 4,5 V ile 36 V aralığında maksimum 600 mA akım sınırına kadar kullanılabilir. L293B motor sürücü entegrenin ise aynı voltaj aralığında, maksimum 1 A akım sınırına kadar kullanılması mümkündür.
5.1.3 Motor Sürücü Kartını Oluşturma
Yukarıda L293 motor sürücü entegrenin bacak yapısı ve bağlantıları verilmiştir. Bu özellikler L293D ve L293B için aynıdır. Şemada iki motorun birbirinden bağımsız olarak çift yönlü sürüşü için gerekli bağlantılar gösterilmiştir.
Burada lojik voltaj değeri 5 V, motor voltajı ise kullanılan motoru sürmek için gerekli voltaj değeri olup bu değer 36 V değerini geçmemelidir.
6. Parçaların Birleşimi ve Bağlantıları
Parçalarımızı elde ettikten sonra sistemli çalışabilmeleri için tezgaha monte edelim. Arduino ve motor sürücü kartımızı tezgahın arka kısmına kabloların ulaşabileceği şekilde somun vida yardımı ile birleştirelim.
Tezgahın önüne ise X, Y, Z düzleminin hareketleri için uygun ve ölçülü bir şekilde vida ve sonum yardımı ile monte edelim.
Burada dikkat etmemiz gereken nokta X ve Y düzleminin birbirlerine paralel olarak hareket etmeleri aksi takdirde kalemin taban ile bağlantısı kopabilir ve çizimleri eksik bir şekilde çizer.
X düzleminin üzerine kalemin ulaşabileceği yükseklikte bir tezgaha monte edelim. Mümkün olduğunca Y düzlemine paralel olsun. Y hareket düzlemine de servo motor ile kalemi monte edelim.
7. Arduino ve Processing Programlama
Arduino programından parçaların hareketlerinin nasıl olacağını belirtmek için aşağıdaki kodları yazıyoruz.
