Добро пожаловать на Радиопомойку!

Радиолюбительский сайт Num Lock'а
День рождения этого сайта - 8 июля 2004 года

Главная Новости Ссылки Схемы Программы Тексты Фотомузей

Схемы - как оживить обломки графопостроителя.

Радиолюбителям часто дарят всякий хлам. Вот недавно я получил весьма необычный подарок - механическую часть (двухкоординатный стол) от старого графопостроителя. Перемещение по осям X и Y в этом агрегате производится 4-фазными 6-выводными шаговыми электродвигателями, а опускание и подъём карандаша - соленоидом. Также имеются конечные выключатели для определения нулевых положений каретки по осям X и Y.
Я решил переделать этот графопостроитель для нанесения CD-маркером маркировки на различные материалы: оргстекло, полистирол, металл, фанеру, болванки и т.п.
Используя несложный блок силовых ключей, можно подключить механическую часть от графопостроителя к LPT-порту ПЭВМ, и управлять им с помощью программы TurboCNC, либо с помощью самодельных программ.
Ниже приведена схема такого блока силовых ключей:

В блоке силовых ключей использованы три микросхемы К155ЛА3, 10 транзисторов КТ805АМ, и 9 диодов КД243Ж. При этом элементы микросхем К155ЛА3 используются не только в качестве инверторов, но и в качестве усилителей сигналов с LPT-порта до тока в 19 мА, необходимого для полного открывания транзисторов, управляющих шаговыми двигателями и соленоидом (непосредственно с порта снимать такие токи несколько страшно). В цепи управления блоком питания ток коллектора транзистора меньше, поэтому и ток базы для насыщения требуется меньший, и база этого транзистора соединена непосредственно с портом через резистор. Поэтому логика у всех входов блока силовых ключей инверсная, за исключением входа блока управления пиатнием, логика которого прямая.
Конденсатор фильтра в цепи +5 В может иметь ёмкость 1000..5000 мкФ, и должен быть рассчитан на напряжение не менее 10 В. Параллельно ему подключён блокировочный конденсатор ёмкостью 0,1 мкФ. В цепь +12 В ставить какие-либо конденсаторы я не стал.
Фазы шагового двигателя оси X управляются с ног 2..5 порта, фазы шагового двигателя оси Y - с ног 6..9, питание - с ноги 14, и соленоид - с ноги 17. Обратите внимание: шаговые двигатели питаются напряжением +5 В, а соленоид - напряжением +12 В. Это связано с тем, что при напряжении +12 В транзисторы управления шаговыми двигателями греются, несмотря на применение теплоотводов и термопасты, а при напряжении +5 В транзисторы холодные, а двигатели работают не хуже. Соленоид же, напротив, не так прожорлив, как шаговые двигатели, поэтому транзистор, управляющий им, не греется даже при +12 В, а при +5 В соленоид просто почти не срабатывает.
Питается блок силовых ключей от отдельного блока питания форм-фактора ATX, зелёный провод которого, когда надо включить питание графопостроителя, вешается на общий провод транзистором.
Наконец, на ноги 10 и 11 порта подаются сигналы с подтянутых подтягивающими резисторами конечных выключателей (хотя эту функцию можно и не использовать).
При написании собственных программ для управления графопостроителем следует иметь в виду, что ноги 1, 11, 14 и 17 LPT-порта аппаратно инвертированы в самом порте.
Внимание! Во избежании выхода LPT-порта из строя, общие провода графопостроителя и управляющей ПЭВМ обязательно должны быть соединены между собой.
Если Вы захотите применить для управления шаговыми двигателями вместо вышеописанной ретро-"рассыпухи" современные микросхемы ULN2003A, помните, что они рассчитаны на токи не более 0,5 А на канал. В моём случае, двигатели оказались более прожорливыми, и поэтому, когда я попробовал собрать блок силовых ключей графопостроителя на таких микросхемах, они сгорели. :( Поэтому-то я решил сделать блок силовых ключей на проверенных годами устаревших микросхемах и транзисторах.
Для управления графопостроителем можно использовать программу TurboCNC (shareware с добровольной регистрацией), настроив её соответствующим образом. Если в её настройках повесить ногу 14 на управление главным движением, а 17 - на первый канал управления подачей СОЖ, то команда M03 или M04 будет опускать маркер, M05 - поднимать, M07 - включать питание, M09 - выключать. Также следует настроить шаговые двигатели на режим полушага, первый двигатель висит на разрядах 1,2,3,4, второй - 5,6,7,8, последовательности шагов - 0011, 0110, 1100, 1001, масштаб - 2,6 (у других графопостроителей может различаться).
Растровые изображения могут быть преобрабозваны в управляющие программы для ЧПУ, которые можно запустить в TurboCNC. Такое преобразование может быть выполнено программой bmp2cnc. Готовую управляющую программу следует вручную переделать на управление "дискретной", а не "плавной" третьей координатой, с учётом всего сказанного выше. Следует учесть, что нанесение растрового изображения векторным графопостроителем происходит весьма медленно.
Если Вы умеете самостоятельно составлять управляющие программы для ЧПУ, Вы можете вручную составить программы для векторного (гораздо более быстрого) нанесения практически любой маркировки.
Однако, поскольку программа TurboCNC хоть и с добровольной регистрацией, но всё же shareware, чтобы по ночам не мучила совесть, лучще воспользоваться для управления графопостроителем бесплатными программами. Вы можете составить их самостоятельно (зная схему и логику работы графопостроителя, сделать это несложно), либо воспользоваться двумя самодельными программами, которые я составил для себя и для всех, кто тоже захочет собрать графопостроитель. Если Ваш графопостроитель отличается по логике работы от моего, программы следует переделать соответствующим образом. Обе программы распространяются по принципу "общественное достояние" (public domain). Скачать архив с ними, вместе с этой страницей и всеми необходимыми иллюстрациями, можно в разделе "Программы" моего сайта.
Для компиляции программ Вам потребуется компилятор Turbo Pascal 5.5 - не самая новая версия, но зато бесплатная. Её можно скачать из музея фирмы Borland. Помните, что размещённые там антикварные компиляторы, в т.ч. и этот, можно бесплатно качать и использовать, но нельзя распространять.
Для корректного взаимодействия моих самодельных программ с LPT-портом Вам понадобится голый DOS. Хорошей бесплатной версией DOS является FreeDOS.
Теперь о самих программах. Первая из них - WBMPPLOT - выводит на графопостроитель и параллельно на экран изображения в формате WBMP, первоначально разработанном для монохромных мобильных телефонов. Изображение должно иметь размеры не более 248 на 200 точек. Получить изображение формата WBMP можно из изображения другого формата с помощью программы convert из пакета ImageMagick, входящего в состав большинства версий ОС Linux. Перед компиляцией программы задайте в константах желаемую задержку (tormoz), масштаб (scale) и необходимость негативирования (negative). Каждый раз, когда возникает необходимость изменить эти параметры, программу необходимо перекомпилировать. Поскольку программа растровая, маркировку она наносит тоже, скажем так, неторопливо. Вторая программа - FONTPLOT - позволяет наносить маркировку 8-точечным шрифтом DOS. Вы вводите строку текста длиной до 40 символов, необходимую задержку и масштаб, и графопостроитель начинает наносить этот текст. Тоже растровым способом, но несколько быстрее предыдущей программы, особенно при небольших масштабах, ведь высота шрифта - всего 8 точек. При компиляции программы Вы можете включть или выключить режимы негативирования (negative) и зеркального отражения (reflect), причём второй режим может пригодиться Вам при нанесении маркировки с обратной стороны прозрачной поверхности (например, листа оргстекла для изготовления прозрачного корпуса).
Программа FONTPLOT не имеет никакого отношения к другим программам с аналогичным названием!
Нидерландский любитель ЧПУ Luberth Dickmann разработал неплохую программу для нанесения графопостроителем изображений из файлов формата HPGL. Для работы этой программы нужен интерпретатор QBASIC, но поскольку он не входит в ОС FreeDOS, Вам потребуется скачать бесплатный интерпретатор FreeBASIC, совместимый с QBASIC. Следует учесть, что эта программа рассчитана на управление графопостроителем с несколько другой распайкой, поэтому придётся слегка изменить программу, либо распайку LPT-разъёма графопостроителя, либо приделать переходник.
Самостоятельно получить векторный файл формата HPGL из любого растрового изображения Вам поможет бесплатная программа autotrace.
При отсутствии у Вас механической части от старого графопостроителя, Вы можете собрать его самостоятельно из деталей от неисправных дисководов, принтеров, и т.п. При использовании шаговых двигателей от современных дисководов следует учитывать, что они биполярные (управляются импульсами обоих полярностей), и поэтому схема блока силовых ключей для управления ими будет весьма сложна. Лучше использовать для этого электронику самого дисковода, которая содержит все необходимые узлы для управления шаговыми двигателями с посощью сигналов "шаг" и "направление". Для получения таких сигналов можно сконфигурировать соответствующим образом программу TurboCNC, либо переделать мои или Ваши самодельные программы. О том, куда именно следует подавать сигналы управления шаговым двигателем на разъём дисковода, можно прочитать тут. Не разбирайте исправные дисководы и принтеры - вокруг полно неисправных, а исправные надо использовать по прямому назначению!
В моём фотомузее Вы можете полюбоваться на внешний вид получившегося графопостроителя (обратите внимание на чрезвычайно неаккуратный монтаж), а также на образцы полученной с его помощью маркировки. Одним из необычных применений графопостроителя может быть нанесение маркировки на болванки - ведь в графопостроителе как раз применяется CD-маркер. Маркировка, нанесённая графопостроителем, выглядит солиднее, чем нанесённая от руки. Болванку следует перед установкой в графопостроитель разместить в открытом тонком болваночном футляре. Во избежании повреждения болванки, следует применять для её маркировки только CD-маркеры, и наносить маркировку только на те поверхности болванки, которые предназначены для этого.
Внимание! Первоначальное состояние 14 ноги LPT-порта перед запуском программы неизвестно. В связи с этим, используемая Вами программа (готовая или самодельная) обязательно должна сразу после запуска подавать нуль на 14 ногу порта. И только после этого можно физически подавать напряжение сети на блок питания графопостроителя - теперь он не включится, пока программа не разрешит. При этом программа должна подавать единицу на ногу 14 порта только на время обработки заготовки. Во время работы на управляющей ЭВМ посторонних программ напряжение сети с блока питания графопостроителя должно быть физически снято, поскольку они могут делать с портом всё, что им вздумается: включать и выключать питание, двигать инструмент по координатам, поднимать и опускать его. В графопостроителе это не так страшно - разве что заготовка будет испорчена, а в более серьёзном станке с ЧПУ это чревато травмой. Также следует физически снимать напряжение сети с блока питания сети перед перезагрузкой или выключением управляющей ЭВМ, и при возникновении сбоев в работе программ. При большой мощности станка в нём необходимо предусмотреть щитки для защиты оператора, а также кнопку для немедленного физического снятия с него напряжения сети при возникновении сбоев в работе управляющих программ и оборудования.
В связи с тем, что питание станка (графопостроителя) включается только на время обработки закоговки, его конструкция должна исключать самопроизвольное прихождение в движение его механизмов при пропадании напряжения питания под действием силы тяжести или других причин.
Хотя сам графопостроитель не содержит высоковольтных цепей, их содержит блок питания, к тому же, высоковольтные выбросы могут формироваться на обмотках шаговых двигателей и соленоидов, при отсутствии либо неисправности защитных диодов. Кроме того, при нарушении электрических режимов транзисторов и микросхем позможен их перегрев, представляющий опасность ожогов и возгораний. Поэтому при изготовлении и использовании любых графопостроителей следует соблюдать правила техники электробезопасности и пожарной безопасности. При изготовлении и использовании более серьёзных, чем графопостроители, станков с ЧПУ возможно также возникновение механических опасностей, а также наличие опасных для жизни напряжений и в логических и (или) силовых цепях. Учитывая всё вышесказанное, перед началом любых работ по изготовлению описанного выше блока силовых ключей графопостроителя, а также перед использованием программ WBMPPLOT и FONTPLOT Вы обязаны согласиться, что любую ответственность за любые негативные последствия его изготовления и использования, а также использования программ WBMPPLOT и FONTPLOT, какими бы тяжкими они не были, несёте только Вы. Если Вы не согласны с данным условием, Вы лишаетесь права на изготовление и использование описанного выше блока силовых ключей графопостроителя, а также на использование программ WBMPPLOT и FONTPLOT. Если же Вы всё же приступили к его изготовлению и (или) использованию, и (или) к использованию программ(ы) WBMPPLOT и (или) FONTPLOT, это будет означать Ваше автоматическое согласие с данным условием.
Обращение к посетителям сайта, увлекающимся ЧПУ. Пожалуйста, присылайте фотографии своих самодельных графопостроителей и станков. Если Вы повторите описанный здесь блок силовых ключей графопостроителя, также, пожалуйста, присылайте фотографии того, что у Вас получилось. Возможно, у Вас он получится гораздо аккуратнее, чем у меня (хорошо это или плохо с точки зрения "творческого беспорядка" - другой вопрос). Хотите, чтобы присланные Вами фотографии были размещены в моём фотомузее - пожалуйста, укажите в тексте сообщения, что Вы разрешаете их выкладывание.
Успехов!

ПРАВОВАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Этот сайт оптимизирован для просмотра любыми браузерами. Почему?
А ещё он не содержит таблиц. Почему?
пишите мне: numlock2000(aibo)mail(dot)ru, numlock2000(aibo)newmail(dot)ru

Сайт создан в системе uCoz