Shield CNC V3 pentru Arduino UNO, 4 axe, compatibil A4988 si DRV8825

Shield-ul CNC V3 transforma o placa Arduino UNO intr-un controller complet pentru masini CNC cu freza, gravoare laser, plottere si alte proiecte cu motoare pas cu pas. Se monteaza direct peste placa Arduino UNO sau peste orice clona compatibila bazata pe ATmega328P. Este gandit pentru firmware-ul open source GRBL, care interpreteaza comenzile G-code primite de la PC si genereaza semnalele de pas si directie pentru drivere.

Placa dispune de 4 sloturi pentru drivere de motoare pas cu pas de tip A4988 sau DRV8825, pentru axele X, Y, Z si A. Axa A se configureaza prin jumpere, fie pentru a dubla una dintre axele X, Y sau Z, util la masinile cu doua motoare pe aceeasi axa, fie pentru control independent pe pinii D12 si D13, cu firmware dedicat. Fiecare slot are jumpere pentru selectia microstepping-ului, pana la 1/16 cu A4988 si pana la 1/32 cu DRV8825, si un conector cu 4 pini pentru motor.

Shield-ul mai ofera conectori pentru 6 limitatori de cursa, cate doi pe fiecare axa X, Y si Z. Are iesiri pentru comanda spindle-ului (enable si directie), o iesire pentru racire (coolant) si intrari pentru butoanele Abort, Hold si Resume. Include si un header pentru oprire de urgenta (E-Stop), plus acces la pinii I2C si seriali. Motoarele se alimenteaza separat, printr-o borna cu surub, la 12 - 36V DC, iar partea logica primeste 5V direct din placa Arduino. Este o solutie accesibila si usor de cablat pentru constructia unui CNC DIY, a unui gravor laser sau a unui plotter, potrivita pentru hobby, proiecte educationale si prototipare.

Specificatii:

Model: Shield CNC V3

Placa compatibila: Arduino UNO R3 si clone cu ATmega328P

Tensiune alimentare motoare: 12 - 36V DC (maxim 35V cu drivere A4988)

Alimentare logica: 5V din placa Arduino

Sloturi drivere: 4 (X, Y, Z, A)

Drivere compatibile: A4988, DRV8825 si drivere cu pinout compatibil

Microstepping: configurabil prin jumpere, pana la 1/16 (A4988) sau 1/32 (DRV8825)

Axa A: clonare X, Y sau Z prin jumpere sau control independent pe D12 / D13

Conectori limitatori: 6 (X+, X-, Y+, Y-, Z+, Z-)

Iesiri spindle: Enable, Directie

Iesire racire: Coolant Enable

Intrari control: Abort, Hold, Resume, E-Stop

Conectori motoare: 4 pini per axa

Firmware compatibil: GRBL

Configuratie jumpere in functie de driverul folosit:

Sub fiecare slot de driver se afla trei jumpere (M0, M1, M2). In tabel, 1 reprezinta prezenta jumperului, iar 0 absenta acestuia.

Jumperele NU sunt incluse in pachet.

Nota: marcajele de pe placa corespund GRBL 0.8. In GRBL 0.9 si 1.1, cu turatia variabila activa implicit, limitatorul axei Z se conecteaza la pinul marcat SpnEn (D12). Semnalul PWM pentru spindle sau laser se ia de pe pinii marcati Z+ / Z- (D11).

Utilizare:

Descarcati arhiva GRBL si dezarhivati-o. In Arduino IDE alegeti Sketch > Include Library > Add .ZIP Library si selectati folderul grbl din interiorul arhivei dezarhivate.

Deschideti File > Examples > grbl > grblUpload si incarcati-l pe placa Arduino UNO.

Setati jumperele de microstepping sub fiecare slot, conform tabelului de mai sus, in functie de driver si de rezolutia dorita.

Montati shield-ul peste placa Arduino UNO, verificand ca toti pinii intra corect in conectori.

Montati driverele respectand sensul corect: pinul EN de pe shield trebuie sa corespunda pinului Enable de pe driver. Montarea inversa distruge driverul si poate deteriora shield-ul.

Montati radiatoarele pe cipurile driverelor.

Daca folositi axa A pentru clonare, puneti jumperele pe pozitiile STEP si DIR ale axei pe care doriti sa o dublati (X, Y sau Z).

Conectati motoarele pas cu pas la conectorii cu 4 pini, respectand perechile de bobine (1A-1B si 2A-2B). Daca un motor se roteste invers, rotiti conectorul cu 180 de grade sau inversati directia din setarea $3.

Conectati limitatorii de cursa intre pinul de semnal si GND. GRBL foloseste rezistentele pull-up interne, deci contactele normal deschise (NO) functioneaza fara componente suplimentare. Pentru axa Z folositi pinul SpnEn (D12) in GRBL 0.9 si 1.1.

Conectati sursa de alimentare de 12 - 36V DC la borna cu surub, respectand polaritatea. Cu drivere A4988 nu depasiti 35V.

Cu alimentarea pornita, reglati curentul fiecarui driver din potentiometrul de pe driver (tensiunea Vref). Folositi formula din documentatia driverului si curentul nominal al motorului.

Conectati placa Arduino la PC prin USB si deschideti GRBLcontrol sau alt program de control GRBL, la viteza de 115200 baud.

Configurati numarul de pasi pe milimetru ($100, $101, $102), vitezele maxime ($110 - $112) si acceleratiile ($120 - $122) conform mecanicii masinii.

Testati miscarea fiecarei axe cu comenzi de deplasare manuala (jog), fara unealta montata.

Pentru gravoare laser cu GRBL 1.1 activati modul laser cu $32=1 si conectati comanda laserului la iesirea PWM (pinii marcati Z+ / Z-, D11).

Atentie: nu conectati si nu deconectati motoarele sau driverele cat timp shield-ul este alimentat, deoarece driverele se pot distruge instantaneu.

Note:

Pentru realizarea unui CNC cu acest shield recomandam utilizarea codului GRBL disponibil in urmatorul tutorial: Tutorial CNC cu Uno si shield CNC

Cod GitHub: Codul GRBL in format .zip pentru Arduino IDE

Soft operare CNC cu freza pentru PC: GRBLcontrol

Soft operare CNC cu Laser: GRBL Laser