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30.09.2008 05:47
Kategorie: General
Erstellt von: woodym

Das Herz der Hobbisten schlägt höher... eine Portalfräse für den schmalen Geldbeutel!

Steuerung

Steuerung

Nichts ist so ärgerlich wie eine Maschine die man nicht nutzen kann, nur weil kein PC mit einer 'echten' Druckerschnittstelle vorhanden ist.

Das war genau die Überlegung die dazu führte das ich mir eine kleine Steuerung auf Basis eine ATMEGA64 zurechtgebastelt habe. Wie es so häufig bei solchen, zubeginn einfachen, Projekten ist, kommt man von einem Problem zum Anderen und sieht nicht wirklich einen Fortschritt.

Die Probleme hier sind erst mal trivial. Aber wie eine Platine erstellen wenn das Gerät zum erstellen der Platine damit erstellt werden soll? Also doch wieder die herkommlichen Methoden einsetzen und sich die Platine auf Phototechnischem weg erstellen. Mein letzen selber erstellten Platinen habe ich aber vor 20 Jahren gemacht. Alles dafür nötige ist also nicht mehr vorhanden. Einen Vorteil hatte es: die Belichtung der Platinen mit einer Quecksilber-Dampflampe war sehr abenteurlich. Belichtungen mit einem LED-Belichter sind viel einfacher. Aber diese Probleme sollen nicht Bestandteil dieser Beschreibung werden (vielleicht werden der Belichter und die Tastatur ein eigener Punkt auf diesen Seiten).

Was soll die Steuerung können?

In erster Linie soll sie den angeschlossenen Rechner keine Echtzeitfähigkeit abverlangen. Sie soll NICHT einen Rechner ersetzen aus dem die Daten kommen.
Eine Schnittstelle die an allen Rechnern vorhanden ist, ist die serielle RS232 Schnittstelle. Diese ist aber zum direkten Steuern von Motoren mit bis zu 20KHz nicht geeignet. Sie kann aber die Steuerung mit einem Protokoll entsprechende Befehle übermitteln die dann zu den Motorsteuerbefehlen umgesetzt werden.
Die Steuerung soll aber dennoch die Möglichkeit haben die Fräse 'vor Ort' zu kalibrieren.

All das hat zu folgender Spezifikation geführt:
Schnittstelle zum Rechner: RS232
Schnittstelle Zur Fäse: Parallelport
LCD-Anzeige zur Menüführung und Anzeige der Position
Steuertasten zum Verfahren und Kallibrieren ohne Rechner

Das eingesetzte Protokoll ist eine Untermenge von HPGL. Hiermit lassen sich Gravuren erstellen, Platinen fräsen, Bohren und 2D-Objekte Fräsen. Zusätzlich habe ich das HPGL-Format noch um die Möglichkeit erweitert die Z-Achse und A-Achse zu steuern.

Um das möglichst störungsfrei Fräsen zu ermöglichen, wird die RS232-Schnittstelle über einen Ringbuffer angebunden. Das Abfahren der Motorkoordinaten wird auch in einen Ringbuffer gespeichert. Im augenblick wird noch nicht die volle Geschwindigkeit der Fräse genutzt. Die Implementierung der Anfahr- und Bremsrampe ist noch nicht implementiert. Da die Fräsmaschine auch ohne diese Optimierung bereits ca. 120mm/s an Geschwindigkeit erreicht, war mir das implementieren der Rampen noch nicht so wichtig.

Im Augenblick ist die Software noch nicht fertig. Ich gebe sie gerne weiter, wenn jemand auf Basis der vorhanden Teile bereits weiter machen will. Bisher sind sowohl die Ansteuerung der Fräsmotoren als auch die HPGL-Teile fertig. Auch das Menü ist mit samt der Anstuerung der LCD-Anzeige ist fertiggestellt. Die Einstellungen der Längen und Geschwindigkeiten der Motoren ist Fertig. Was noch fehlt sind die Definitionen der verschiedenen Stifte. Diese sollen mit unterschiedlichen Vorschüben und Eintauchgeschwindigkeiten belegt werden können.

Auf Wunsch habe ich jetzt diese Bilder online gestellt. Damit hat man einen visuellen Eindruck der Steuerung. Die Platine wurde auf optischen wege erstellt. Einen Ausdruck auf einer Folie auf dem Laserdrucker, belichtet, entwickelt und geätzt (ganz tradizionell). Als Folie habe ich AVERY 3491 (Folien für die Druckformerstellung) verwendet ohne jegliche Tonerverdichter. Ein Tonerverdichter scheint nur bei älteren Tonern etwas zu bewirken.

Nachdem eine Frage bezüglich des Displays an mich getragen wurde, hier der Typ den ich eingesetzt habe: L2F50126 .
Das ich mich für dieses Display entschieden habe, hatte einen einfachen Grund. Ich habe einfach ein Display bestellt und das war dann das was geliefert wurde ;-). Es gab also keine Auswahl vorher. Die Software kann ja immer entsprechend angepaßt werden. Eine Diskussion über das Display ist hier zu finden.

Die Software ist mit AVR-Studio 4 erstellt worden. Als Programmer verwende ich unterschiedliche Typen. Zum einen ein MKII-Clone (kann direkt aus dem AVR-Studio verwendet werden) und einen USBASP-Programmer den ich mit AVR-BURN-O-MAT ansteuere.

Das letzte Bild zeigt meine Tastatur für die Steuerung. Auch hier handelt es sich um einen Selbstbau. Ein Standardgehäuse mit einer kleinen Platine (Lochraster) zur Aufnahme der Tasten. Bei den Tasten handelt es sich um Microtaster (Stückpreis bei Pollin, Reichelt usw. zwischen 20 und 50 cent).  Die Tasttaurfolie ist aus einem Laminierten Farb-Ausdruck erstellt. Leider ist eine Laminiertes Papier so hart, das es sich nicht durchdrücken läßt. An diesem Problem bin ich schon öfter gescheitert. Jetzt habe ich allerdings eine Lösung gefunden. Ich will jetzt nicht die Schaar an Folientatsturherstellern arbeitslos machen (dafür eignet sich die Folie nicht); als Muster oder für Versuchsaufbauten ist das allerdings durchaus geeignet.

In den Bereichen der Tasten wird die Folie verformt. Dadurch ergibt sich ein 'Knackfrosch' der beim Betätigen der Taste nachgibt und somit auch den Microtaster betätigt. Als Werkzeig habe ich hier Rundmaterial (Alu) verwendet. Der 'Stempel' wird erhitzt und auf den Laminierten Ausdruck gedrückt. Auf der Unterseite ist ein Gegenstück (auch aus Alu) das beim Aufdrücken die Folie abkühlt und damit verhindert das die Folie am Stempel verklebt. Erhitzt habe ich das ganze mit einem kleinen Gaslötbrenner. Damit der Stempel und das Gegenstück dekungsgleich sind, habe ich eine kleine Vorrichtung aus MDF gebastelt. Ich war verblüfft wie einfach das Ausprägen der Tasten geht. Hier noch ein paar Bilder der Vorrichtung:

Die Folie wird (Ausdruck nach unten) zwischen die Bretter geschoben an die stelle, an der die Ausprägung entstehen soll. Der Stempel wird erhitzt (der Stempel wird mit einer Zange gehalten sonst gibts Blasen an den Fingern) und dann kräftig aufgedrückt. Nach ein paar sekunden Warten kann der Stempel abgehoben werden... die erste Taste ist fertig ;-)
    

 

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