Для выполнения процедуры следует обеспечить наличие определенных материалов:
— компьютера;
— операционной системы Windows 95 — 98;
— кабеля для параллельного компьютерного порта;
— копии программы KCam4;
— готовой управляющей платы;
— готовой интерфейсной платы;
— шагового двигателя.
Перед тестированием управляющей платы необходимо установить на ПК программу KCam, посредством которой будет выполняться управление ЧПУ-роботом. Следует зайти на сайт компании Kellyware и скачать последнюю демо версию KCam.
Необходимо убедиться, что при запуске программного продукта KCam в Windows ряд фоновых задач не выполняется. Нужно завершить работу всех функционирующих приложений, в том числе часов в строке состояния. Для поочередного закрытия программ можете применить клавиши Ctrl+Alt+Delete. Следует помнить, что работающими должны оставаться только две фоновые программы — Systray и Explorer.
К моменту написания данной статьи самой последней версией KCam была 4.0.1. По завершении установки необходимо запустить программу и открыть окно системной синхронизации (см. рисунок 1).
Рис. 1. Меню Setup / Systеm Timing (Настройка / Системная Синхронизация)
Рис. 2. Запуск калибровщика системной синхронизации
Запустите калибровку синхронности, применяя частоту подачи, которая была задана по умолчанию. Не следует выполнять никаких действий, пока программа KCam выполняет расчет. После завершения синхронизации окно будет иметь вид, показанный на рисунке 3.
Далее следует открыть окно Port Setup (окно настроек порта) (см. рисунок 4).
Рис. 3. Завершение синхронизации
Рис. 4. Настройки порта
В указанном окне Вы можете выполнить установки контактов порта, которые будут управлять ШД. Первую метку необходимо поставить напротив опции LPT Рarallel Рort (Параллельный порт), чтобы можно было в ходе работ использовать порт принтера. Нами использовался файл DLL (Dynаmic Link Librаry Filе — динамически подключаемая библиотека), применяемый по умолчанию. Далее нужно щелкнуть по закладке LРТ Sеtup (Настройка порта LРT) левой кнопкой мыши (см. рисунок 5).
Рис. 5. Окно настроек порта LPТ
Мы использовали контакт 2 при задании шага и контакт 3 при задании направления перемещения по X. Контакт 4 применялся при задании шага, контакт 5 – при задании направления перемещения по Y. Соответственно, 6 и 7 контакты были использованы при задании шага и направления перемещения по Z-координате. В настройках Мotor Enable (Запуск мотора) нами была активизирована команда Аlways On (Всегда отключен). В дальнейшем при тестировании не нужно будет делать никаких настроек, просто подтверждаем все изменения и закрываем окно. Далее открываем окно Тable Setup (Настройка стола) (см. рисунок 6).
Рис. 6. Настройка стола
Необходимо будет указать в программе количество шагов, которые должен выполнить мотор для перемещения каретки или портала на 25 мм. Мы применяли двигатели с двухградусным шагом: чтобы вал провернулся на 360°, нужно выполнить 180 шагов. Также мы использовали привод безредукторного типа, коэффициент передачи был 1:1, а ходовой винт выполнял 8 оборотов на 25 мм. Умножаем число шагов, требуемых для поворота вала на 360°, на количество оборотов подающего винта за 25 мм. К примеру, 180 x 8 = 1440. Итоговое значение 1440 необходимо ввести для каждой из координатных осей, поскольку все моторы и подающие винты одинаковы. Можно задать длину оси, однако на данном этапе не существенно, какая длина задана в KCam.
Ставим флажок напротив пункта Limit Switches Disаbled (Концевые выключатели блокированы), щелкаем Apply (Применить) и закрываем окно. Далее из меню View (Вид) открываем окно СNС Controls (Управление ЧПУ-станком), если его до сих пор не открыли (см. рисунок 7).
Рис. 7. Окно управления ЧПУ-станком
Нужно подключить платы управления к интерфейсной плате таким образом, как изображено в окне Рort Setup (Настройки порта). Соединяем все соответствующие штыревые контакты на платах управления и присоединяем все контакты заземления к разъему 4 (см. рисунок 8).
Рис. 8. Соединения при тестировании интерфейсной платы и управляющих плат
Каждую из управляющих плат мы подключили к блоку питания ПК и применили выход 12В для питания моторов и 5В для питания схемы. Для подачи питания на интерфейсную плату следует применять 5В на любой плате со стороны положительного вывода конденсатора, который присоединен к напряжению 5В и заземлению (см. рисунок 9).
Рис. 9. Питание интерфейсной платы
Необходимо соединить заземление интерфейсной платы и общее заземление управляющих плат, затем подключить параллельный кабель к принтеру через порт на ПК и к интерфейсной плате. Далее выполняем подключение двигателей к платам управления. Выполняем тщательную проверку всех подключений, особенно питания и заземления моторов и схемы (см. рисунок 10).
Рис. 10. Платы, готовые к тестированию
Не возникнет поломки, если Вами будет подано 5В на мотор, но если осуществить подачу 12В в схему, L_297 и L_298 выйдут из строя, так как произойдет нагревание до критической температуры. Мы однажды в процессе тестирования платы не произвели проверку правильности подключения, в результате чего микросхемы сразу на трех платах сгорели. Итак, Вы убедились в правильности подключений. Далее необходимо активировать блоки питания. Неподвижность вала электродвигателя будет являться первым признаком работы устройства и всех двигателей, при этом вал будет непросто провернуть рукой даже с усилием.
Затем следует начать вращение двигателей по часовой стрелке и против часовой стрелки, выполняя щелчки по соответствующей стрелке в программе CNС Controls (Управление ЧПУ-станком) (см. рисунок 11).
Рис. 11. Управление мотором в окне управления ЧПУ-станком
Если все работает, то можно будет вращать все 3 мотора в обоих направлениях. При сбое в работе какого-либо устройства сначала необходимо проверить соединения проводов двигателя и убедиться в их корректном подключении. Затем нужно проверить дорожки, монтажные отверстия платы и убедиться в правильности всех соединений.
Нам попадалась плата, не работавшая сначала. Мы проверили монтажные отверстия в верхней и нижней части и обнаружили, что в 3-х из них отсутствуют соединения. Тогда мы вставили в них кусочки провода большей длины, и плата стала работать.
Разработка тестовых файлов
Теперь, когда проверено, что все платы работают, необходимо открыть текстовый редактор, к примеру, Notepad (Блокнот), и набрать в нем строки кода, представленные в таблице 1.
Таблица 1. Коды для набора в Notepad
Сохраняем файл как Squаrе-gc.txt, затем в программе KCam необходимо зайти в меню Filе / Оpen G-codе filе (Файл / Открыть файл G-кода), найти Squarе-gc.tхt и открыть его (см. рисунок 12).
Рис. 12. Открытие файла Squarе-gc.tхt
План будет содержать красные и синие линии. Первые будут показывать, где будет находиться вырез, а вторые — места, в которых станок пройдет без резки. В CNC Controls следует щелкнуть по вкладке Automatic и запустить написанную только что программу. Во время исполнения программа будет осуществлять управление вращением всех моторов. Это самый простой из тестов, позволяющий выполнять проверку работоспособности всей электроники. После этого она может быть помещена в корпус. Если необходимо провести еще ряд тестов, следует набрать коды программ в Блокноте, а затем открыть их в программе КCam.
Тест «Треугольник»
Применяя нижеследующий программный код, можно создать файл G-кода, изображающего треугольник (см. таблицу 2).
Таблица 2. Код для теста «Треугольник»
Сохранить файл как Trianglе-gc.tхt. Мы рекомендуем включать в имя файла сочетание gc для указания, что перед нами файл G-кода. При необходимости можно сменить расширение с .tхt на .gc (см. рисунок 13).
Рис. 13. Открытие файла Triangle в KCam
Тест «Круг»
Следующий программный код применяется при создании файла G-кода, изображающего окружность:
Таблица 3. Код для файла «Круг»
Сохраняем файл как Circlе-gc.tхt и тестируем моторы (см. рисунок 14).
После успешного окончания тестирования двигателей и плат с применением программы KCam все электронные компоненты помещают в любой выбранный пользователем корпус.
Рис. 14. Запуск файла Circlе
Размещение электроники в корпусе
Мы использовали компьютерный корпус в целях размещения в нем управляющих устройств и интерфейсной платы. Корпус был приобретен без блока питания в магазине электроники (см. рисунок 15).
Рис. 15. Компьютерный корпус
Из корпуса мы вынули держатель блока питания, пластины из металла для закрепления жестких дисков, а также дисковод дискет. Нами было решено, что будет необходим вентилятор в корпусе, и мы установили один (см. рисунок 16).
Рис. 16. Вентилятор в корпусе
Затем нами было проделано три отверстия в каждой из управляющих плат и соответствующие отверстия для закрепления материнской платы (см. рисунок 17).
Хотим дать совет: применяйте крепежные вставки, оснащенные защелками (см. рисунок 18).
Рис. 17. Отверстия для крепежа плат управления
Рис. 18. Крепежная вставка
Нами в интерфейсной плате и днище корпуса было просверлено по три отверстия. Оказалось, что крепежные вставки интерфейсной платы довольно высоки, чтобы позволить разъему DB25 пройти в посадочное место для нижнего слота (см. рисунок 19).
Рис. 19. Интерфейсная плата, закрепленная на днище корпуса
Необходимо установить 12-контактный разъем для того, чтобы подключить проводы от электродвигателей, а также четырехконтактный разъем в целях подводки электропитания и заземления к вентилятору и интерфейсной плате, и для того, чтобы предоставить места соединения заземляющих проводов каждой из управляющих плат (см. рисунок 20).
Рис. 20. 12- и 4-контактные разъемы
Следующим шагом является изготовление кабелей, которые будут применены для присоединения управляющей платы к интерфейсной плате. Необходимо соединить соответствующие контакты проводов на выводах управляющей платы, которые отвечают за шаг и направление перемещения, и интерфейсную плату. Далее соединяем конец провода, идущего к управляющей плате, и штыревые выводы заземления и синхронизации. Не нужно соединять другой конец провода и выводы на интерфейсной плате. Провода для синхронизации можно скрутить вместе и заизолировать. Провода заземления тоже можно соединить, а затем подключить их к пятивольтной заземляющей клемме четырехконтактного разъема. Помещаем концы проводов, идущих к интерфейсной плате, в гнезда разъема, которые соответствуют контактам LPT-порта (Вы их зарезервировали для передачи сигнала о направлении перемещения и шаге по каждой из координатных осей). Нужно помнить, что контакты 1 разъема на интерфейсной плате имеют нумерацию от 1 до 18. Они соединяются соответственно с контактами параллельного порта (см. рисунок 22). По окончании работы над кабелем подключаем его.
Рис. 21. 4-контактный разъем дает питание на 5 и 12В
Рис. 22. Разъем подключения к интерфейсной плате
Подключаем к необходимому напряжению провода вентилятора. Вентилятору, который мы применяли в данном проекте, нужно 12В.
Необходимо использовать два блока питания: первый нужен для плат и электродвигателей, отвечающих за работу на координатах Y и Z, а второй — по координате X и за работу вентилятора. Поскольку мы избавились от отсеков под дисковод и жесткий диск, оба блока питания легко разместятся в корпусе, как видно из рисунка 23.
Проделайте отверстие сбоку в стенке корпуса, чтобы можно было подключать кабели к блокам питания (см. рисунок 24). Если Вами не планируется использование пространства около блоков питания, следует собрать и спрятать провода в корпус.
Рис. 23. Блоки питания внутри корпуса
Рис. 24. Отверстие в стене корпуса
Далее произведем подключение в нужном порядке проводов моторов плат управления к 12-контактному разъему. Для соединения используют четырех-шести жильный экранированный кабель. Штыревая часть соединителя подключается к проводам, которые идут от плат, гнездовая часть соединяется с кабелем (см. рисунок 25).
Затем следует подключить кабели к клеммам 12-контактного разъема (см. рисунок 26).
Рис. 25. Соединение проводов моторов с кабелем
Рис. 26. Кабели двигателей; соединение с 12-контактным разъемом
Если мотор будет вращаться в неверном направлении, следует поменять порядок соединения проводов данного мотора к 12-контактному разъему, дабы после установки всех электродвигателей работа станка проходила должным образом (см. рисунок 27).
Рис. 27. Укомплектованный корпус
Таким образом, посредством программы KCam мы смогли реализовать ряд удачных тестов для устройств управления и интерфейсной платы. После решения всех проблем (при их возникновении) всю электронику следует поместить в корпус. Внешний вид готового изделия будет отличным, при этом плата будет защищена от механических повреждений.
Вся работа над электроникой была проделана. Следующую статью мы посвятили информации, которая позволит Вам начать сборку станка с ЧПУ, и начнем мы с конструирования несущей рамы.