Category: техника

mult

Roland iModela IM-01 - мод мотора

Продолжаю тему iModela, замучился я пилить оргстекло на штатном моторе. Очень долго и нужно ещё мониторить глазами процесс работы (чтобы не заклинило фрезу). Решил апгрейднуть мотор. В инете познакомился с одним англичанином, который имеет в этом большой опыт.
Он мне помог с чертежем крепежа мотора и размером шестерни. При помощи друга и своих рук (напильником), удалось довести механику до конца.
Единственная проблема была с шестернёй. Оказывается у нас в стране с этим очень туго дела обстоят, если только этот профиль не является вашим профессиональным. В общем, делать нечего - начал заказывать на просторах инета разные шестерни и по мере их прихода (в реал) - устанавливал/пробовал. Очень много не подходило сразу (на картинке не понять, что из себя представляет товар, а хар-ки не всегда и все пишут). В итоге одна из "миллионнов" шестерней наконец подошла (не идеально как хотелось, но всё же):


Через время идея использования серво-тестера меня не вдохновила, т.к. контроль мотора был ручным. Сам заранее включаешь перед использованием, сам выключаешь. Станок управлять мотором не мог. Решил исправить этот недостаток:


Т.к. штатный функционал станка поддерживает только два режима работы мотора (вкл/выкл) и слежение за нагрузкой (она же защита, на слабом моторе, обратная связь), то вместо серво-тестера решил использовать микроконтроллер "ATtiny45", который переводит в рабочий режим ESC-контроллер, следит за управляющим сигналом со старого мотора, и, в зависимости от этого, дает команду на запуск или остановку безколлекторного мотора.
Система получилась весьма гибкая, при желании можно добавить регулировку оборотов (правда я пока не понял, нужно это делать или нет).


mult

Roland iModela IM-01 - как есть

2014_02_12_16_19_28_HDRНа просторах инета есть такая игрушка как "iModela IM-01". Вещь не дорогая (в этой области), заманчивая. Характеристики весьма интересные (не то, что китайские поделки). Имеет автоматическую систему контроля скорости/нагрузки на шпиндель и защиты фрезы. Вообще, производитель эту "игрушку" позиционирует как учебное пособие/конструктор для детей (в этом кроется некая тайна, о которой напишу далее). Модель настолько привлекательная, что некоторые умельцы пытаются делать клоны, используя блоки станка. В пытливых руках станок можно использовать для:

- вырезания отверстий под индикаторы, разъёмы и кнопки в пластиковых корпусах (небольших размеров);
- вытачивания произвольной формы корпуса (изготовление);
- украшений и игрушек;
- фрезерования плат (вместо травки);
- гравирования;
- моделинга.

Это я перечислил для чего купил сей девайс. Вот из инета примеры работ:



Обрабатывать может: пластик, дерево, воск, пену (всё, что не жесткое). С виду выглядит просто сказочно, поле для фантазии очень большое - так я думал по началу.
Плюсы у данной модели бесспорно имеются: малые габариты, подключение по USB и простота эксплуатации.
Но когда я начал использовать данное чудо, оказалось далеко не всё так просто. Первое с чем пришлось столкнуться - это то, что в комплекте для проб идет всего лишь тонкое (1-2 мм) оргстекло (акрил), т.е. нет никакого материала для обработки, чтобы можно было вкусить все прелести станка. Был ещё один кусок мягкого пластика, который нужен для подкладывания между станиной/столом и заготовкой (вещь весьма неочевидная, по неопытности пытался его начать обрабатывать, а когда посмотрел на промежуточный результат, понял, что не нужно было этого делать). В общем этот материал нужен для обучения, чтобы не повредить сам стол, когда делаем сверление или вырезание. В итоге первый опыт работы с материалом быстро закончился, сумел сделать маленький брелочек:

2014_02_12_22_35_46_HDR 2014_02_12_22_41_40_HDR

Дальше нужно было искать материал для обработки на просторах инета. Оказалось найти его весьма не просто и стоит он не дешево. Так же есть проблема "полуфабрикат", т.е. покупаешь большой кусок и нужно его отрезать под нужные габариты станка. В общем тема материалов очень большая, рассматривать здесь её не буду, скажу только то, что взял, что было под рукой из имеющегося - поликарбонат.

Дальше возникла проблема при обработке поликарбоната: материал жестче чем оргстекло (и, кстати, оргстекло бывает разного уровня жесткости), а как я упоминал ранее, станок не рассчитан на жесткие материалы. Проблема заключается в смазке, идущей в комплекте, и незащищенности винтов Х-координаты (горизонтальной), которые двигают фрезу. Закончилось всё тем, что её просто заклинило.
Долго не мог понять в чем проблема, оказалось, что на таких нагрузках обработки, стружка поликарбоната попадает на винты Х-координаты и от трения получается слипание частиц (образуется темная, густая масса). Чтобы решить эту проблему, нужно менять смазку и защищать конструкцию (или просто не обрабатывать жесткие материалы).
Дополнительно возникла проблема с мотором фрезы, который от долгой работы, да ещё под большими нагрузками очень сильно разогревается. Из-за этого он теряет мощность, ресурс и иногда электрический контакт (т.к. он скользящий). Также возникают проблемы с проскальзыванием шестеренок фрезы (1-2 редких щелчка). Можно попытаться уменьшить скорость обработки в программе (подачи заготовки), но в фирменном (из коробки) софте есть некие ограничения на минимальную скорость, и очень медленно обрабатывать не хочется, т.к. ресурс у мотора всего лишь 50 часов (на щетки) + как не крути, а станок работает не тихо, если обрабатывать что-то очень долго (чтобы было понятно, речь идет о сутках).
Чтобы увеличить ресурс использование мотора, можно попробовать использовать более крупные фрезы и пытаться его охлаждать, но и тут замкнутый круг получается. Чем больше радиус фрезы - тем больше мощности нужно на обработку, а для большей мощности у нас слабый мотор...
Раз станок является учебным пособием, то на него у производителя есть много видео материала, показывающего "на пальцах" как и что менять (блоками) и нет никакой технической информации на детали оборудования. Если что-то случается, то его полностью относишь/отправляешь на ремонт.
В общем все упирается в доработку/моды станка: замена мотора/механизма фрезы, защита винтов подачи фрезы, охлаждение мотора, постройка звукопоглощающей камеры. На англо-форумах уже обсуждались эти темы, если хотим делать что-то серьёзное на этой игрушке, то нужно его дорабатывать или просто искать очень мягкие материалы (оргстекло средней жесткости, модельный пластик).

Ещё есть (как говорил ранее) некоторые проблемы с фирменным ПО, если заниматься моделингом, то нужно разбираться с некорректной отработкой "MODELA Player 4" в двухсторонней обработке детали/заготовки.
Это расположение детали на первой стороне:



А это на второй:



Как видим, на первой стороне происходит смещение детали/отступа (выходит за пределы), в то время, как на второй стороне - нет проблем.
В итоге эта модель...



...выглядит со смещением где-то на 1 мм двух половинок детали.
Это на будущее можно учесть или доработать напильником, но почему и откуда эта проблема возникла - непонятно.


2014_04_29_21_45_15_HDR
(материал: пена)


Всё программное обеспечение не оптимизировано для детей или работает по длинному алгоритму. Например после создания проекта и при попытке его вывести на станок, может получится так, что вначале деталь вырежется, а только потом будет гравироваться, что с точки зрения надежности крепления детали - неправильно. Приходится процесс контролировать чуть ли не пошагово, пропуская его через симулятор.
При 3D-моделинге, "MODELA Player 4" работает очень долго, опытные люди проводили эксперимент, где вместо 8 часов, деталь изготавливалась 18 мин.

Ещё не хватает регулировки скорости вращения фрезы, но к этой модели фрезерного станка применить такую опцию штатно при таком маломощном моторе не получится. Нужно модифицировать (в интеренете есть реализации).

На сегодняшний день закрадывается в голову мысль "если бы знал я все эти трудности - купил бы я его?" - думаю лучше подкоптить денег и купить профессиональный станок, который стоит в 2.5 раза дороже (например: MDX-15), т.к. мне конструктор не нужен - нужен инструмент.

В дальнейшем буду стараться отписывать об успешных решениях ряда проблем (когда время будет).

(продолжение)


mult

Простой модуль с AVR XMEGA для разработок

Занимаясь роботом на Atmega постепенно заинтересовался Xmega, в частности моделью A4, т.к. там есть ЦАП два канала на 12-разрядов, приоритеты на прерывания, DMA и более высокая скорость работы (32МГц против 8МГц на встроенном генераторе и даже можно разгонять (PLL)). Решил поискать на просторах инета маленькие сборки для удобной работы в макетках. Выбора было не много (варианта два). Не устраивали: размеры, обвес компонентами, структура разводки и даже внешний вид. В итоге взгляд упал на плату "Eval-04 ATXmega32A4".


На картинке выглядит весьма привлекательно, но когда пришла плата, то подержав в руке понял, что она меня не устраивает. Да она работает и можно где-то использовать, но:

- шаг всех выводов не попадает в стандартную матрицу/макетку 2.54 мм;
- питание сделано каким-то страшным разъёмом, который в комплекте не идет и вообще питание не выведено на PLS разъём;
- дополнительный кварц не установлен и разведен не под то, что мне нужно;
- кнопку сброса нажимать не удобно из-за PDI разъёма;
- маска надписей так нанесена, что ничего не читается и не носит полезной информации;
- светодиод стоит синего цвета, светит очень ярко (как фонарь, что меня весьма раздражает, т.к. считаю, что вся индикация на плате служит для вторичных целей и не должна сильно выделяться/слепить)...

В общем много что не устраивало и по этому я решил сделать свою плату модуля для разработок (и было интересно как с этим делом обстоит на сегодняшний момент (процесс изготовления)).
В итоге так появилась первая версия процессорного модуля:


RDvV Rev 1.1.

Вроде делал всё правильно, но ошибки были допущены. Электролитический конденсатор (синий боченок) имел на плате очень маленькие отверстия для пайки, ножки не пролезали в посадочные места и раз придется исправлять, то за одно решил правильно задать толщину дорожек в блоке стабилизатора, т.к. он выведен наружу для питания внешних компонентов + частично задал приоритет разводки соединений. Так появилась следующая версия:


RDvV Rev 1.2.3

Исправил ошибки, плюс: добавил некоторые декоративные удобства и перенес ряд элементов на обратную сторону платы. В реале это выглядит так:


Для сборки не было водоотмывного флюса, по этому пришлось собирать всё на основе канифоли, от сюда темные места на плате с контактами (не очень презентабельный вид). Микроконтроллер паял припоем 0.5 мм с FSW32, (тоже канифольная основа).

После сборки и включения платы, всплыл один нюанс, микроконтроллер не программировался, вылетала ошибка о коротком замыкании, позже выяснялось, что проблема была в конденсаторе С6 (его схему включения см. ниже):

Он гасил тактирующий вход для программирования. Выяснялось, что по даташиту там должна стоять ёмкость в разы меньше, но можно прекрасно обойтись вовсе без неё, т.к. кнопочным дребезгом пренебречь.
Так же емкости С9 и С10 должны стоять не 22 пФ, а 7 пФ, такова добротность кварца используемого в данный момент (брал 22 пФ из расчета описания того же даташита, но при такой ёмкости кварц более лениво запускается и выдает слабее синус). Резистор R2 должен быть не 2 кОм (многовато для 3.3В), а достаточно 470 Ом. Как видим на плате и схеме отображено не совсем верно.
При таком раскладе, схему (графическую) изменить легко, а вот по мелочам плату можно ещё доработать, но она и так работает прекрасно (разводка правильная). В итоге на выходе имеем:

- размер: 26 мм х 49.5 мм;
- вход питание: от 4.3 до 26 В;
- выход питание (для внешних устройств): 3.3 В (500мА);
- схема потребляет на 32МГц около 20 мА, если переключится на тактирование с часового кварца, то потребление будет меньше 0.006 мА.
- фильтр для аналогового питания;
- внешний кварц для: часов, тактирования;
- не слепящий зеленый светодиод.

Так как прозванивать плату было руками лень всю досконально (да и зрение ломать не хотелось), по этому решил написать тест/программу для контроллера, которая сама это делает. Алгоритм не идеален, прозвонка ведется в области одного порта, т.е. между портовые закоротки не отслеживаются и т.к. из-за весящих в воздухе в Z-состоянии входов и паразитных помех (в основном 50Гц), при переключения вход/выход приходится делать паузы по 4 сек. В итоге весь тест длится в районе 2-х минут.
Результаты теста выводятся светодиодом. Состояния индикации/светодиода:

- проблесково мигает - внешний кварц работает, тест запущен;
- плавно мигает - тест пройден - ок;
- постоянно горит - ошибка теста, где-то закорочены контакты;
- не горит - не работает внешний кварц или он закорочен. Нет питания.

ps: в процессе теста используется внутреннее тактирование на 32МГц + внешний кварц 32768.