Dotter - Impresora matricial de puntos basada en Arduino enorme: 13 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Hola, bienvenido a este instructivo:) Soy Nikodem Bartnik fabricante de 18 años. Hice muchas cosas, robots, dispositivos a lo largo de mis 4 años de creación. Pero este proyecto es probablemente el más grande en cuanto a tamaño. También está muy bien diseñado, creo que, por supuesto, todavía hay cosas que se pueden mejorar, pero para mí es increíble. Realmente me gusta este proyecto, por cómo funciona, y lo que puede producir (me gustan estos gráficos tipo píxel / punto), pero hay mucho más en este proyecto que solo el Dotter. Hay una historia de cómo lo hice, cómo se me ocurrió una idea y por qué el fracaso fue una gran parte de este proyecto. ¿Estás listo? Advertencia: puede haber mucho que leer en estos instructivos, pero no se preocupe, aquí está el video al respecto (también puede encontrarlo arriba): ENLACE AL VIDEO ¡Comencemos!

Paso 1: La historia del fracaso: (¡y cómo se me ocurrió realmente una idea para esto

Podrías preguntar por qué la historia del fracaso si mi proyecto está funcionando. Porque al principio no había un Dotter. Quería hacer algo similar pero mucho más sofisticado: una impresora 3D. La mayor diferencia entre la impresora 3D que quería hacer y casi cualquier otra impresora 3D era que, en lugar de los motores paso a paso nema17 estándar, usaría motores 28BYJ-48 baratos que puedes comprar por alrededor de $ 1 (sí, un dólar por un motor paso a paso).. Por supuesto, sabía que sería más débil y menos preciso que los motores paso a paso estándar (cuando se trata de la precisión, no es tan simple, porque la mayoría de los motores en las impresoras 3D tienen 200 pasos por revolución, y 28BYJ48 tiene aproximadamente 2048 pasos por revolución). revolución o incluso más depende de cómo los use, pero es más probable que esos motores pierdan pasos y los engranajes dentro de ellos no son los mejores, por lo que es difícil decir si son más o menos precisos). Pero creí que lo harían. Y en ese punto, puede decir, espere, ya hay una impresora 3D que usa esos motores, sí, sé que incluso hay pocos de ellos en realidad. La primera es bien conocida que es Micro by M3D, una impresora 3D pequeña y realmente hermosa (me encanta este diseño simple). También hay ToyRep, Cherry y probablemente mucho más que no conozco. Entonces, la impresora con esos motores ya existe, pero lo que quería hacer diferente y más a mi manera era el código. La mayoría de la gente usa algunos firmwares de código abierto para impresoras 3D, pero como sabrá si vio mi proyecto de drones Ludwik basado en Arduino, me gusta hacer cosas desde cero y aprender de eso, así que quería hacer mi propio código para esta impresora. Ya desarrollé la lectura e interpretación de Gcode desde la tarjeta SD, girando los motores de acuerdo con Gcode y el algoritmo de línea de Bresenham. Gran parte del código para este proyecto estaba listo. Pero mientras lo probaba, me di cuenta de que esos motores se sobrecalientan mucho y son muuuuuuuuuuuuuuuuuuuu lentitud. Pero todavía quería hacerlo, así que diseñé un marco para él en Fusion360 (puede encontrar una imagen de él arriba). Otro supuesto en este proyecto fue utilizar transistores en lugar del controlador de motor paso a paso. Encontré algunas ventajas de los transistores sobre los controladores paso a paso:

1. Son mas baratos
2. Es más difícil romperlos, ya rompí algunos controladores paso a paso mientras construía Egg-Bot controlado por Arduino DIY porque cuando desconecta un motor del controlador mientras está en funcionamiento, probablemente se romperá
3. Los controladores son fáciles de controlar, puedes usar menos pines para eso, pero quería usar Atmega32, tiene suficientes pines para usar transistores, así que no era importante para mí. (Quería usar atmega32 en un proyecto de impresora 3D, finalmente en el dotter no hay necesidad de usarlo, así que solo uso Arduino Uno).
4. La felicidad es mucho mayor cuando crea usted mismo un controlador paso a paso con transistores que simplemente comprándolo.
5. Aprendiendo cómo funcionan experimentando, usé algunos transistores en mis proyectos anteriores, pero la práctica hace al maestro y la mejor manera de aprender es experimentando. Por cierto, ¿no es extraño que no sepamos cómo funciona el mayor invento del mundo? Usamos transistores todos los días, todos tienen millones en el bolsillo y la mayoría de la gente no sabe cómo funciona un solo transistor:)

Durante este tiempo, obtuve 2 nuevas impresoras 3D y mientras imprimía en ellas, subí la velocidad de impresión todo el tiempo para hacer impresiones lo más rápido posible. Empecé a darme cuenta de que la impresora 3D con motores 28BYJ-48 será demasiado lenta y probablemente no sea la mejor idea. Tal vez debería darme cuenta de eso antes, pero estaba tan concentrado en el código para este proyecto y aprendiendo cómo funcionan exactamente las impresoras 3D, que no pude ver eso de alguna manera. Gracias a las cosas que aprendí construyendo esto, no me arrepiento del tiempo invertido en este proyecto.

Rendirme no es una opción para mí, y tengo 5 steppers por ahí, así que comencé a pensar en qué puedo hacer con esas partes. Mientras enterraba cosas viejas en mi armario, encontré mi dibujo de la escuela primaria hecho con la técnica de dibujo de puntos también llamada Puntillismo (puedes ver mi dibujo arriba). No es una obra de arte, ni siquiera es buena:) Pero me gustó la idea de crear una imagen a partir de puntos. Y aquí pensé en algo de lo que había oído hablar antes, una impresora de matriz de puntos, en Polonia puedes encontrar este tipo de impresora en todas las clínicas que hacen un sonido fuerte extraño: D. Era algo obvio para mí que debía haber alguien que hubiera hecho algo como esto, y tenía razón. Robson Couto ya hizo una impresora de matriz de puntos Arduino, pero para hacerlo tienes que encontrar componentes perfectos que pueden ser difíciles, pero nosotros tener un 2018 y la impresión 3D se está volviendo cada vez más popular, así que ¿por qué no hacer una versión impresa en 3D fácil de replicar, pero aún así sería similar? Así que decidí hacerlo grande, ¡o incluso ENORME! Para que pueda imprimir en un papel grande que todos puedan comprar - rollo de papel de Ikea:) sus dimensiones: 45cm x 30m. ¡Perfecto!

Pocas horas de diseño y mi proyecto estaba listo para imprimir, tiene 60 cm de largo por lo que es demasiado grande para imprimirlo en una impresora estándar, así que lo divido en piezas más pequeñas que gracias a conectores especiales serán fáciles de conectar. Adicionalmente contamos con carro para rotulador, algunas poleas para cinturón GT2, ruedas de goma para sujetar el papel (también impresas en 3D con filamento de TPU). Pero como no siempre queremos imprimir en un papel tan grande, hice que uno de los motores del eje Y fuera móvil para que puedas ajustarlo fácilmente al tamaño del papel. Hay dos motores en el eje Y y uno en el eje X, para mover el lápiz hacia arriba y hacia abajo utilizo un micro servo. Puede encontrar enlaces a los modelos y todo en los siguientes pasos.

Luego diseñé un PCB como siempre, pero esta vez en lugar de hacerlo en casa decidí encargarlo a un fabricante profesional, para que fuera perfecto, más fácil de soldar y solo para ahorrar algo de tiempo, escuché muchas buenas opiniones sobre PCBway, así que decidí ir con eso. Descubrí que tienen un programa de becas gracias al cual puedes hacer tus tableros gratis, subo mi proyecto a su sitio web y ¡lo aceptan! Muchas gracias PCBway por hacer posible este proyecto:) Las placas eran perfectas, pero en lugar de poner un microcontrolador en esta placa, decidí hacer un escudo Arduino para poder usarlo simplemente, también es más sencillo de soldar por eso..

El código del dotter está escrito en Arduino, y para enviar los comandos desde la computadora al Dotter utilicé Processing.

Probablemente esa sea la historia completa de cómo evolucionó este proyecto y cómo se ve ahora, felicidades si llegaste allí:)

No te preocupes, ahora será más fácil, ¡solo crea instrucciones!

Espero que disfrutes esta historia del proyecto The Dotter, si es así, no olvides ponerle el corazón.

* en los renders de arriba se puede ver el carro X con 2 bolígrafos, fue mi primer diseño, pero decidí cambiar a una versión más pequeña con un bolígrafo para hacerlo más liviano. Pero la versión con 2 bolígrafos puede ser interesante porque podría hacer puntos en diferentes colores, incluso hay lugar para el segundo servo en la PCB, por lo que es algo a considerar para el dotter V2:)

Paso 2: ¿Qué necesitaremos?

¡Qué necesitaremos para este proyecto, esa es una gran pregunta! Aquí hay una lista de todo con enlaces si es posible:

1. Piezas impresas en 3D (enlaces a modelos en el siguiente paso)
2. Arduino GearBest | BangGood
3. 28BYJ48 motores paso a paso (3 de ellos) GearBest | BangGood
4. Micro servomotor GearBest | BangGood
5. Cinturón GT2 (aproximadamente 1,5 metros) GearBest | BangGood
6. Cables GearBest | BangGood
7. Bearing GearBest | BangGood
8. Dos varillas de aluminio de unos 60 cm de largo cada una

9. Para hacer una PCB:

   1. PCB obviamente (puede pedirlos, hacerlos usted mismo o comprarlos a mí, tengo algunas placas por ahí, puede comprarlas aquí:
   2. Transistores BC639 o similares (8 de ellos) GearBest | BangGood
   3. Diodo rectificador (8 de ellos) GearBest | BangGood
   4. LED GearBest verde y rojo | BangGood
   5. Algunos se separan de los encabezados GearBest | BangGood
   6. Kit de cabezal apilable Arduino GearBest | BangGood
   7. Algunas resistencias GearBest | BangGood

Probablemente lo más difícil de conseguir son piezas impresas en 3D, pregúntale a tus amigos, en la escuela o en una biblioteca, pueden tener una impresora 3D. Si quieres comprar uno, te puedo recomendar el CR10 (enlace para comprar), CR10 mini (enlace para comprar) o Anet A8 (enlace para comprar).

Paso 3: tan grande como pueda, tan simple como pueda (modelos 3D)

Como dije que gran parte de este proyecto era el tamaño, quería hacerlo grande y sencillo al mismo tiempo. Para hacerlo de esta manera, paso mucho tiempo en Fusion360, afortunadamente este programa es increíblemente fácil de usar y me encanta usarlo, así que no fue un gran problema para mí. Para encajar en la mayoría de las impresoras 3D, dividí el marco principal en 4 partes que se pueden conectar fácilmente gracias a conectores especiales.

Las poleas para las correas GT2 se diseñaron con esta herramienta (es genial, compruébalo):

Agregué los archivos DXF de esas 2 poleas solo para su referencia, no los necesita para hacer este proyecto.

Ninguno de estos modelos necesita soportes, las poleas tienen soportes incorporados, porque sería imposible quitar los soportes del interior de la polea. Esos modelos son bastante fáciles de imprimir, pero lleva algo de tiempo porque son bastante grandes.

Las ruedas que moverán el papel deben imprimirse con filamento flexible para hacerlo mejor. Hice una llanta para esta rueda que debería estar impresa con PLA y en esta rueda puedes poner una rueda de goma.

Paso 4: Montaje

Es un paso fácil pero también muy agradable. Todo lo que necesita hacer es conectar todas las piezas impresas en 3D juntas, poner motores y servos en su lugar. Al final, debe colocar varillas de aluminio en el marco impreso en 3D con el carro.

Imprimí un tornillo en la parte posterior del soporte del motor Y que se puede mover para mantenerlo en su lugar, pero resulta que la parte inferior del marco es demasiado blanda y se dobla cuando aprietas el tornillo. Entonces, en lugar de este tornillo, estoy usando una banda elástica para mantener esta parte en su lugar. Esa no es la forma más profesional de hacer esto, pero al menos funciona:)

Puede ver el tamaño del bolígrafo que usé para este proyecto (o tal vez sea más como un marcador). Debes usar el mismo tamaño o lo más cerca que puedas, para que funcione perfectamente con el carro X. También tienes que montar un collar en el bolígrafo para que el servo lo mueva hacia arriba y hacia abajo, puedes arreglarlo apretando un tornillo en el lateral.

No hay mucho que explicar, así que solo eche un vistazo a las fotos de arriba y si necesita saber algo más, ¡deje un comentario a continuación!

Paso 5: Esquema electrónico

Arriba puede encontrar el esquema electrónico para este proyecto si desea comprar un PCB o hacerlo, no necesita preocuparse por el esquema, si desea conectarlo en la placa de prueba, puede usar este esquema para hacerlo. Te dije que estará bastante desordenado en esta placa, hay muchas conexiones y componentes pequeños, así que si puedes, usar una PCB es una opción mucho mejor. Si tiene algún problema con PCB o su proyecto no funciona, puede solucionarlo con este esquema. Puede encontrar el archivo. SCH en el siguiente paso.

Paso 6: PCB como profesional

Esa es probablemente la mejor parte de este proyecto para mí. Hice muchos PCB en casa, pero nunca intenté pedirlos a un fabricante profesional. Fue una gran decisión, ahorra mucho tiempo, y esas placas son mucho mejores, tienen máscara de soldadura, son más fáciles de soldar, se ven mejor y si quieres hacer algo que quieras vender, no hay forma de que lo hagas. haré PCB en casa, así que estoy un paso más cerca de crear algo que podré producir en el futuro, al menos sé cómo hacer y pedir PCB. Puede disfrutar de hermosas fotos de esas placas de arriba, y aquí hay un enlace a PCBWay.com

Tengo algunas tablas de repuesto, así que si me las quieres comprar, puedes comprarlas en tindie:

Paso 7: Soldar, Conectar …

Tenemos una gran PCB, pero para que funcione tenemos que soldar componentes en ella. ¡No te preocupes, eso es muy fácil! Utilicé solo componentes THT, por lo que no hay ninguna soldadura súper precisa. Los componentes son grandes y fáciles de soldar. También son fáciles de comprar en cualquier tienda de electrónica. Debido a que esta PCB es solo un escudo, no tiene que soldar un microcontrolador, simplemente conectaremos el escudo a la placa Arduino.

En caso de que no desee hacer una PCB, puede encontrar un esquema arriba con todas las conexiones. No recomiendo conectar esto en la placa de pruebas, se verá muy desordenado, hay muchos cables. PCB es una forma mucho más profesional y segura de hacer esto. Pero si no tiene otra opción, conectarse en la placa de pruebas es mejor que no conectarse en absoluto.

Cuando todos los componentes están soldados en la PCB, podemos conectar motores y servos. ¡Y saltemos al siguiente paso! Pero antes de eso, deténgase un segundo y eche un vistazo a esta hermosa PCB con todos los componentes, ¡me encanta cómo se ven esos circuitos electrónicos! Ok, sigamos:)

Paso 8: Código Arduino

Cuando el escudo está listo, todo está conectado y ensamblado, podemos cargar el código al Arduino. No es necesario que conecte el escudo al Arduino en este paso. Puede encontrar el programa en el adjunto a continuación. Aquí hay una explicación rápida de cómo funciona:

Obtiene los datos del monitor serial (código de procesamiento) y siempre que hay 1 hace un punto cuando hay 0 no lo hace. Después de recibir cada dato, se mueve por algunos pasos. Cuando se recibe una nueva señal de línea, vuelve a su posición inicial, mueve el papel en el eje Y y crea una nueva línea. Es un programa muy simple, si no entiendes cómo funciona, no te preocupes, solo cárgalo en tu Arduino y ¡funcionará!

Paso 9: Código de procesamiento

El código de procesamiento lee la imagen y envía los datos al Arduino. La imagen debe tener un tamaño determinado para que quede en el papel. Para mí, el tamaño máximo del papel A4 es de aproximadamente 80 puntos x 50 puntos. Si cambia los pasos por revolución, obtendrá más puntos por línea pero también un tiempo de impresión mucho mayor. No hay muchos botones en este programa, no quería hacerlo hermoso, simplemente está funcionando. Si quieres mejorarlo, ¡no dudes en hacerlo!

Paso 10: al principio había un punto

¡Prueba final del Dotter!

Punto punto punto…..

Docenas de puntos después, ¡algo salió mal! ¿Qué exactamente? Parece que Arduino se reinició y olvidó su número de pasos. Comenzó muy bien pero en algún momento tenemos un problema. ¿Qué puede estar mal? Dos días de depuración más tarde encontré una solución para eso. Era algo simple y obvio, pero no pensé en eso al principio. ¿Qué es? Lo sabremos en el siguiente paso.

Paso 11: el fracaso no es una opción, es parte de un proceso

Odio rendirme, así que nunca hago eso. Empecé a buscar una solución a mi problema. Mientras desconectaba un cable de mi Arduino últimamente por la noche, sentí que hacía mucho calor. Entonces me di cuenta de lo que es un problema. Debido a que dejo los motores del eje Y encendidos (en la bobina de esos motores), el estabilizador lineal de mi Arduino se calienta mucho debido a una corriente constante bastante grande. ¿Cuál es la solución para eso? Simplemente apague esas bobinas mientras no las necesitemos. Solución súper simple para este problema, ¡eso es genial y estoy de nuevo en camino para terminar este proyecto!

Paso 12: Victoria

¿Es la victoria? ¡Mi proyecto está funcionando, finalmente! Me tomó mucho tiempo pero finalmente mi proyecto está listo, está funcionando tal como yo quería que funcionara. ¡Ahora siento pura felicidad por haber terminado este proyecto! ¡Puedes ver algunas de las imágenes que imprimí en él! Hay mucho más para imprimir, así que estad atentos para ver algunas actualizaciones de eso.

Paso 13: ¿El final o el principio?

Ese es el final de la instrucción de construcción, ¡pero no el final de este proyecto! Es de código abierto, todo lo que compartí aquí lo puede usar para construir esto, si agrega alguna actualización, no dude en compartirla, pero recuerde poner un enlace a este instructivo, también avíseme que mejoró mi proyecto:) será genial si alguien hace eso. Tal vez algún día, si encuentro tiempo para eso, lo mejoraré y publicaré un Dotter V2, pero ahora mismo no estoy seguro.

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Muchas gracias por leer, espero que tengas un gran día!

¡Feliz fabricación!

PD

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Finalista del Epilog Challenge 9

Segundo premio en el concurso Arduino 2017