دستگاه سیم‌پیچ CNC اختصاصی با آردوینو

+3

برای شروع، باید ساختار فیزیکی و الکترونیکی دستگاه رو بررسی کنیم. هدف اصلی این بوده که دستگاه کاملا مستقل و دقیق کار کنه. بدنه اصلی طوری طراحی شده که می‌تونه قرقره‌هایی تا قطر 12 سانتی‌متر رو در خودش جا بده.

برای بخش مدارها و لوازم الکترونیکی هم یک محفظه دوتکه در نظر گرفتیم که پنل بیرونی منحنی‌شکل، بین دو پنل لبه‌دار قرار می‌گیره.

برای اینکه قطعات راحت و بدون نیاز به ساپورت پرینت بشن، از براکت‌های 90 درجه استفاده کردیم و برای اتصال محکم قطعات پرینت سه‌بعدی، اینسرت‌های رزوه‌دار (مهره‌های حرارتی) رو به کار بردیم که هم دقت بالایی دارن و هم در برابر سایش مقاومن.

نیروی حرکتی دستگاه رو دو تا استپر موتور تامین می‌کنن؛ یکی برای چرخوندن لید اسکرو (Lead screw) محور افقی و اون یکی با یه نسبت تسمه برای افزایش گشتاور، به اسپیندل وصل می‌شه.

برای راه‌اندازی این موتورها، درایور DRV8825 بهترین انتخابه، چون خروجی جریان بالایی (2.5 آمپر) داره و از میکرو‌استپینگ پشتیبانی می‌کنه. البته درایورهای مشابه مثل A4988 هم روی پین‌ها جواب می‌دن.

مداری که برای این دستگاه طراحی شده، یک برد مدار چاپی (PCB) یک‌رو با ترک‌های ضخیمه که حتی تو خونه هم می‌تونی راحت با روش اسیدکاری بسازیش.

برای قسمت هد سیم‌پیچ، به‌جای نازل‌های گرون‌قیمت صنعتی، از دو قطعه پلاستیک POM با شیارهای مختلف استفاده کردیم تا سیم به‌خوبی هدایت بشه.

با اینکه استفاده از سیستم تسمه‌ای برای حرکت هد آسون‌تره، اما تسمه‌ها استحکام و دقت لازم رو ندارن. به همین خاطر، برای دقت بیشتر تو سیم‌پیچی سیم‌های لاکی نازک، از پیچ لید اسکرو با گام 2 میلی‌متر استفاده کردیم تا خطای کار به حداقل برسه و لایه‌ها عالی روی هم بشینن. تمام فایل‌های CAD طراحی‌شده برای این دستگاه، برای استفاده آماده هستن.

مکانیزم کار این دستگاه بر اساس هماهنگی دو محور اصلیه؛ یک محور چرخشی برای اسپیندل و یک محور حرکتی افقی برای هد سیم‌پیچ که هر کدوم به یک استپر موتور جداگانه وصل هستن. وقتی اسپیندل قرقره رو می‌چرخونه، به ازای هر یک دور چرخش کامل، محور افقی باید دقیقا به اندازه ضخامت سیم لاکی جابه‌جا بشه.

این هماهنگی باعث می‌شه سیم‌ها خیلی مرتب، لایه‌به‌لایه و بدون اینکه روی هم بیفتن پیچیده بشن. وقتی هد سیم‌پیچ به انتهای قرقره می‌رسه، مسیرش برعکس می‌شه تا لایه بعدی روی لایه قبلی شکل بگیره.

مسیر حرکت سیم لاکی هم خیلی جالبه. اول سیم از روی قرقره اصلی باز می‌شه و به بازوی بالابر روی محور افقی می‌رسه. این کار، سیم رو بالا نگه می‌داره و از گره خوردنش جلوگیری می‌کنه.

بعد از اون، سیم وارد یک صاف‌کننده و تنظیم‌کننده کشش می‌شه، از یک پد تمیزکننده عبور می‌کنه و در نهایت از طریق راهنمای پلاستیکی POM روی قرقره اصلی می‌شینه.

استفاده از سیستم تنظیم کشش سیم به‌شدت کمک‌کننده‌ست، مخصوصا برای سیم‌های نازک یا قرقره‌های مستطیلی مثل پیکاپ گیتار، چون کشش رو ثابت نگه می‌داره، شوک‌های ناگهانی رو جذب می‌کنه و از پاره شدن سیم لاکی جلوگیری می‌کنه.

+4

حالا وقتشه قطعات بدنه رو پرینت بگیریم. ابعاد صفحه پرینترت باید حداقل 210 در 250 میلی‌متر باشه تا قطعات بزرگ راحت جا بشن. برای قطعاتی که تحت فشار هستن و ساختار اصلی رو تشکیل می‌دن، حتما از فیلامنت PETG با تراکم متوسط و ضخامت دیواره بالا (4 تا 6 لایه دیواره و اینفیل زیر 50 درصد) استفاده کن.

برای قطعات ظاهری و غیرساختاری، فیلامنت PLA با ضخامت دیواره کمتر (2 تا 4 لایه و اینفیل زیر 25 درصد) کاملا جواب می‌ده. اگه قطعه‌ای نیاز به استحکام خیلی بالایی داره، مثل بازوی نگهدارنده سیم، بهتره از فیلامنت PLA کربن‌دار استفاده کنی.

یادت باشه بعضی از قطعات مثل نگهدارنده‌های مخروطی لوله، نیاز به مهره‌های جاسازی‌شده دارن و موقع پرینت باید دستگاه رو متوقف کنی تا مهره‌ها رو داخل قطعه بذاری. برای ترکیب رنگ هم می‌تونی از فیلامنت‌های مشکی و آبی-خاکستری استفاده کنی تا ظاهر دستگاهت حرفه‌ای‌تر بشه.

تو این پروژه برای اتصالات از اینسرت‌های حرارتی (مهره‌های برنجی استاندارد M3) استفاده شده. برای جا زدنشون، کافیه نوک هویه رو کمی گرم کنی و مهره رو به‌آرومی داخل پلاستیک فشار بدی. حواست باشه مهره رو با هویه تا انتها فرو نبری؛ بذار یکم بیرون بمونه.

تا وقتی که پلاستیک هنوز گرمه، می‌تونی با یک سطح فلزی صاف، مهره رو کاملا هم‌سطح با قطعه به داخل فشار بدی تا خیلی تمیز و محکم سر جاش بشینه. دمای 350 درجه سانتی‌گراد روی هویه برای کار با PLA عالیه.

برای نصب قرقره هم دو تا گزینه در نظر گرفته شده؛ یکی استفاده از دو مخروط و کولار شفت 12 میلی‌متری برای لوله‌های توخالی، و یکی هم براکت مخصوص برای پیچیدن پیکاپ‌های گیتار.

+7

اول از همه یک هشدار خیلی مهم: توی این بخش با برق شهری (110 یا 220 ولت) سروکار داریم که به‌شدت خطرناکه. اگر تجربه کار با برق رو نداری، حتما از یک فرد متخصص کمک بگیر و همیشه قبل از باز کردن قاب دستگاه یا دست زدن به قطعات داخلی، دوشاخه رو از پریز بکش.

بریم سراغ بررسی مدار. برق شهری اول از همه وارد کانکتور پاور می‌شه، از کلید و فیوز روی پنل عبور می‌کنه و به منبع تغذیه 24 ولت می‌رسه.

این ولتاژ وارد مدار اصلی می‌شه تا استپر درایورها (DRV8825) رو تغذیه کنه و همزمان با عبور از رگولاتور ولتاژ (LM7805)، برق 5 ولت مورد نیاز آردوینو نانو رو تامین می‌کنه.

برد آردوینو نانو قلب کنترل این دستگاهه. این برد ورودی‌ها رو از لیمیت سوئیچ‌های دو طرف محور افقی، کیپد و کلید توقف اضطراری (E-stop) می‌گیره. خروجی‌هاش هم شامل سیگنال‌های تولید قدم (Step) و جهت چرخش (Direction) برای استپر موتورها و پین‌های SDA و SCL برای کنترل نمایشگر LCD کاراکتری 4x20 هست.

پین‌های Enable درایورها از طریق دیود به کلید توقف اضطراری متصل شدن و با یک مقاومت Pull-up به 5 ولت وصل هستن. این یعنی تا وقتی کلید فشرده نشده، پین‌های Enable زمین هستن و موتورها کار می‌کنن، اما به‌محض فشردن کلید، اتصال قطع می‌شه و مقاومت خط رو به بالا (High) می‌کشه و موتورها متوقف می‌شن. مونتاژ برد مدار چاپی:

برای ساخت برد دستگاه می‌تونی خودت دست‌به‌کار بشی و از روی فایل‌های آماده، با روش‌های خانگی اسیدکاریش کنی یا فایل‌های گربر (Gerber) رو به شرکت‌های چاپ مدار بفرستی.

موقع مونتاژ قطعات روی برد، همیشه از قطعات کوچک‌تر شروع کن و به سمت قطعات بزرگ‌تر برو. برای آردوینو و استپر درایورها حتما از پین‌هدر و سوکت استفاده کن تا اگر آسیب دیدن، مجبور به لحیم‌کاری دوباره نشی. این‌طوری تعویض قطعات سوخته خیلی ساده می‌شه. زیر هر استپر درایور روی برد، سه تا پد لحیم‌کاری وجود داره که برای تنظیم میکرواستپینگ باید اتصالشون رو برقرار کنی.

برای موتور محور افقی، اتصال M1 (برای میکرو‌استپینگ 4) و برای موتور اسپیندل، اتصال M0 (برای میکرو‌استپینگ 2) رو با لحیم به هم وصل کن. سیم‌کشی داخلی:

برای سیم‌کشی‌ها بهتره از کانکتورهای مخابراتی یا ویفری استفاده کنی چون قفل می‌شن و پایداری مکانیکی بالایی دارن. سیم‌ها رو اول به اندازه مناسب ببر، سرشون رو حدود 2 تا 3 میلی‌متر لخت کن. پین‌های فلزی رو داخل آچار پرس قرار بده و سیم رو وارد پین کن.

حواست به جهت قرارگیری پین باشه. وقتی قسمت لخت سیم داخل باله‌های کوچیک‌تر قرار گرفت، آچار رو کامل فشار بده تا پین پرس بشه.

برای سیم‌کشی پنل پشتی هم از سرسیم‌های دوشاخ و گرد استفاده کن تا اگر نیاز به باز کردن قاب داشتی، راحت جدا بشن. فقط یادت نره تمام قسمت‌های لخت فلزی رو با وارنیش حرارتی کاملا عایق کنی تا اتصالی به وجود نیاد.

+2

اکسترودهای آلومینیومی (پروفیل‌ها) اسکلت اصلی دستگاه با پروفیل‌های آلومینیومی شیاردار 3030 و 2020 ساخته می‌شه. موقع اندازه‌گیری برای برش، حتما ضخامت تیغه اره رو در نظر بگیر تا طول قطعات دقیق دربیاد و قسمت‌های دورریز مشخص باشن. می‌تونی از اره پروفیل‌بر برای این کار استفاده کنی. بعد از برش، حتما لبه‌های تیز آلومینیوم رو سوهان بکش و کاملا تمیز کن.

بعضی از پروفیل‌ها نیاز به سوراخ‌کاری و قلاویزکاری دارن:

1. دو قطعه 30 سانتی‌متری پروفیل 2020: دو طرفشون باید با قلاویز M6 رزوه بشن و روی بدنه هم دو تا سوراخ خزینه‌دار 6 میلی‌متری با فاصله 15 میلی‌متر از لبه‌ها ایجاد بشه.
2. چهار قطعه 60 سانتی‌متری پروفیل 2020: فقط به یک سوراخ خزینه‌دار 6 میلی‌متری در فاصله 10 میلی‌متری از لبه پایینی نیاز دارن.
3. دو قطعه پروفیل 2020 محور افقی: دو طرفشون باید برای پیچ M6 قلاویز بشن.
4. مهره POM: با یک سوهان، چهار لبه عمودی این قطعه رو کمی پخ بزن تا خوب جا بیفته.

برای سوراخ‌کاری دقیق، اول با کولیس فاصله رو مشخص کن، یک خط کوچیک بنداز و بعد با سنبه نشان، محل دقیق سوراخ رو علامت‌گذاری کن تا مته لیز نخوره.

موقع سوراخ‌کاری حتما پروفیل رو محکم به گیره ببند و اول یه سوراخ کوچیک‌تر بزن. برای ایجاد خزینه (Countersink)، گیره رو باز نکن؛ فقط مته رو با یک سایز بزرگ‌تر (حدود 10 میلی‌متر) عوض کن و کمی روی همون سوراخ قبلی کار کن تا یک فرورفتگی برای نشستن گل‌پیچ ایجاد بشه.

برای قلاویز کردن هم، پروفیل رو توی گیره ببند، یکم روغن برش به قلاویز بزن و با فشار یکنواخت شروع به چرخوندن کن. به ازای هر یک دوری که می‌چرخونی، نیم‌دور برگرد تا براده‌ها بشکنن و رزوه خراب نشه. در مورد مهره POM هم همونطور که گفتم، برای اینکه به‌خوبی بین چرخ‌های V شکل قرار بگیره، باید لبه‌هاش رو با سوهان کمی پخ بزنی.

برای نصب صفحه کفی شاسی، باید چهار تا از براکت‌های زاویه‌دار 3030 رو سوراخ و قلاویز کنیم. از راهنمای پرینت سه‌بعدی‌شده کمک بگیر تا یک سوراخ 3 میلی‌متری روی یکی از وجه‌ها بزنی. بعد از اون، با قلاویز M4 اون سوراخ رو رزوه کن. یادت نره موقع کار، براکت رو محکم تو گیره ببندی.

برای براکت 90 درجه موتور Nema 23، باید با اره آهن‌بر قسمت اتصالی بین شکاف‌های نصب رو با دقت ببری تا بتونی اون رو به‌راحتی روی پروفیل نصب کنی. سعی کن برش رو همون اول خیلی صاف و مستقیم دربیاری و در آخر با سوهان یا سمباده نواری، سطح برش‌خورده رو کاملا نرم و یکدست کن.

برای شفت اصلی دستگاه، از یک میله فولادی ضدزنگ (استیل) 12 میلی‌متری استفاده می‌کنیم. موقع برش با فرز، چند میلی‌متر اضافه‌تر ببر تا جا برای سمباده‌زنی و صاف کردن لبه‌ها داشته باشی.

برای اینکه سر شفت رو برای سه‌نظام با استاندارد 20-½ UNF رزوه کنی، اول با دستگاه سمباده یک پخ 45 درجه بزرگ روی لبه شفت ایجاد کن. حتما از روغن برش به عنوان روان‌کننده استفاده کن. اگر به دستگاه تراش دسترسی داری، کار خیلی راحت‌تر و دقیق‌تر انجام می‌شه.

طول بخش رزوه‌شده باید حدود 30 میلی‌متر باشه. موقع رزوه کردن، فشار رو ثابت نگه دار و با حرکت یکنواخت پیش برو تا دنده‌ها خراب نشن یا رزوه روی هم نیفته.

پنل پایینی شاسی و قطعات هد سیم‌پیچ، نیاز به ورق‌های آلومینیومی دارن. پنل کف از ورق 1 میلی‌متری و براکت‌های هد سیم‌پیچ از ورق 3 میلی‌متری ساخته می‌شن که می‌تونی برای برش دقیقشون از دستگاه واترجت یا لیزر فلزات استفاده کنی.

فایل‌های الگو و DXF قطعات آماده هستن. اول جای سوراخ‌ها رو با سنبه نشان مشخص کن و بعد از سوراخ‌کاری، لبه‌ها رو حتما پلیسه‌گیری کن. اگر به برش آلومینیوم دسترسی نداری، به‌عنوان یه راه‌حل جایگزین می‌تونی همین قطعات رو پرینت سه‌بعدی هم بکنی، هرچند استحکام فلز رو نخواهند داشت.

برای اینکه پلیت محور افقی روی پروفیل گیر نکنه و فضای کافی برای حرکت داشته باشه، باید چهار تا از سوراخ‌های روی پلیت رو خزینه کنی تا پیچ‌های سرتخت M5 کاملا هم‌سطح بشن. اگر مته خزینه نداری، می‌تونی خیلی بااحتیاط از یک مته سایز بزرگ‌تر برای ایجاد فضای سرپیچ استفاده کنی.

برای محافظت از نمایشگر LCD و زیباتر شدن کار، به یک قاب نیاز داریم. می‌تونی دو تکه پلکسی‌گلاس 3 میلی‌متری رو با دستگاه لیزر برش بدی. یک راه ساده‌تر اینه که قاب بیرونی رو پرینت سه‌بعدی کنی و برای طلق روییش، از یه تیکه پلاستیک شفاف مثل طلق پوشه استفاده کنی تا روی نمایشگر رو بپوشونه.

برای ساخت نازل یا راهنمای عبور سیم، دو قطعه نازک از پلاستیک POM رو برش بزن و دو تا سوراخ با فاصله 15 میلی‌متر برای نصبشون دریل کن. بعد از اون، با یک سوهان مربعی‌شکل، شیارهای کوچیکی روی هر دو قطعه ایجاد کن تا وقتی روی هم قرار می‌گیرن، یک مسیر دقیق برای عبور سیم‌ها با ضخامت‌های مختلف به وجود بیاد.

+5

خب، حالا که همه قطعات پرینتی، براکت‌ها و پروفیل‌ها آماده شدن، بریم سراغ مونتاژ. قبل از شروع، چک کن که تمام پیچ‌ها، مهره‌ها و قطعات رو روی میز داشته باشی.

مرحله اول سرهم کردن اسکلت پروفیلی دستگاهه. یادت باشه تو این مرحله پیچ‌ها رو تا آخر سفت نکن تا بتونی در صورت نیاز، قطعات رو کمی جابه‌جا و تنظیم کنی. همچنین قبل از بستن پروفیل‌ها، حتما مهره‌های T شکل (T-nuts) رو داخل شیارها بنداز تا بعدا به مشکل نخوری.

برای اینکه شاسی کاملا تراز و گونیا دربیاد، حتما روی یک سطح کاملا صاف مثل یک میز چوبی کار کن و از یک گونیای فلزی برای تنظیم زاویه‌ها کمک بگیر. اول فریم پایینی رو بساز، بعد سه تا ستون عمودی (نگهدارنده‌های بلبرینگ 12 میلی‌متری) رو نصب کن و در نهایت پروفیل 2020 محور افقی رو سر جایش قرار بده.

موقع بستن پیچ‌های براکت‌های زاویه‌دار، حتما از واشر استفاده کن تا فشار پیچ روی سطح آلومینیوم پخش بشه و اتصال محکم‌تری داشته باشی.

+2

بعد از شاسی، نوبت به مونتاژ محور افقی می‌رسه. اول چرخ‌های V شکل و مهره POM رو روی پلیت متحرک نصب کن. حالا قطعات هد سیم‌پیچ رو سرهم کن و با استفاده از 4 تا پیچ سرتخت و اسپیسر، روی پلیت محکم ببند.

برای بخش تمیزکننده سیم، می‌تونی از چند تکه نمد کوچیک و فنر استفاده کنی تا روی سیم کشش مناسبی ایجاد کنه و پرزهای اون رو بگیره.

حالا دو تا براکت پرینت‌شده رو در دو انتهای پروفیل محور افقی نصب کن؛ حواست باشه قسمت برجسته براکت‌ها باید رو به بالا باشه و با پیچ‌های M6 بلند (15 میلی‌متری) بسته بشن. بلبرینگ‌های خطی 8 میلی‌متری رو داخل براکت‌ها قرار بده و با پیچ و مهره‌های M6 که توی شیارهای پرینت‌شده جا زدی، محکم‌شون کن.

سیم‌های لیمیت سوئیچ‌ها رو لحیم کن و اون‌ها رو با براکت‌های کوچیک مخصوص در دو طرف نصب کن. نکته خیلی مهم: قبل از اینکه براکت سمت چپ رو ببندی، حتما میله رزوه‌دار رو از داخل مهره POM رد کن و کل مجموعه متحرک رو روی ریل پروفیل قرار بده.

برای نصب سیستم نگهدارنده شفت، سه تا بلبرینگ 626zz رو بردار و با پیچ و مهره‌های 20 میلی‌متری M6 اون‌ها رو روی قطعه پرینتی ببند، بعد این مجموعه رو روی ستون عمودی سمت راست نصب کن. دو تا یاتاقان (Pillow bearing) 12 میلی‌متری رو هم روی دو تا ستون دیگه طوری نصب کن که لبه‌هاشون با بالای پروفیل کاملا هم‌سطح بشه.

وقتی می‌خوای شفت رو از داخل یاتاقان‌ها رد کنی، همزمان پولی و تسمه رو هم روی شفت قرار بده. اگر شفت راحت رد نشد، می‌تونی لبه‌هاش رو کمی پخ بزنی و پیچ‌های تنظیم (Set screws) روی یاتاقان‌ها رو کاملا شل کنی تا جا باز شه.

حالا صفحه آلومینیومی کفی رو با چهار تا پیچ 5 میلی‌متری M4 به زیر شاسی ببند. یک نکته ایمنی به‌شدت مهم: حتما سیم ارت (اتصال به زمین) بدنه رو دور یکی از این پیچ‌ها بنداز و محکم کن تا در صورت اتصالی، خطری تهدیدت نکنه.

+1

برای نصب محفظه الکترونیکی دستگاه، اول براکت 90 درجه سمت چپ رو با پیچ‌های M4 نصب کن و بعد پنل سمت چپ رو با پیچ‌های M3 بهش ببند. حالا منبع تغذیه (پاور)، براکت نصب اون و براکت 90 درجه استپر موتور رو سر جاشون قرار بده. قبل از اینکه پیچ‌های براکت موتور رو کامل سفت کنی، موتور رو کمی به عقب بکش تا تسمه کاملا سفت بشه و بعد پیچ‌ها رو ببند.

استپر موتور محور افقی رو با استفاده از لرزه‌گیر، اسپیسرهای 45 میلی‌متری و کوپلینگ شفت، به میله رزوه‌دار متصل کن. حالا پنل سمت چپی که برد الکترونیکی (PCB) روش نصبه رو نصب کن و تمام سیم‌کشی‌ها رو انجام بده.

در نهایت پنل مرکزی رو ببند. فقط یادت نره قبل از بستن کامل قاب، کدهای آردوینو رو روش آپلود کنی!

این پروژه از دو کتابخونه اصلی MenuSystem و AccelStepper استفاده می‌کنه. کتابخونه MenuSystem یک رابط کاربری ساده شبیه منوی گوشی‌های موبایل برات می‌سازه که صفحه‌های اصلی، تنظیمات و آیتم‌های مختلفی داره. هر آیتم تو این منو، به یک تابع خاص وصله که با انتخابش اجرا می‌شه. توابعی که در اون‌ها از فرمت MenuComponent*menu_component استفاده شده، مربوط به عملیات همین آیتم‌های منو هستن.

توی کدهای برنامه، ساختارهایی (Structs) تعریف شدن که پارامترهای فیزیکی دستگاه رو تو خودشون نگه می‌دارن. وقتی تو از طریق منو تنظیماتی مثل ضخامت سیم یا تعداد دور رو وارد می‌کنی، این مقادیر داخل همون ساختارها ذخیره و به‌روزرسانی می‌شن.

تفاوت حالت سیم‌پیچ تک‌لایه با چندلایه فقط تو اینه که حالت چندلایه یه نقطه پایان (End position) هم داره که برنامه خودش با توجه به ضخامت سیم و طول قرقره اون رو محاسبه می‌کنه.

وقتی دکمه شروع رو می‌زنی، برنامه چک می‌کنه که تنظیمات درست باشن، یک تست حرکت خشک (Dry run بدون سیم) انجام می‌ده تا مطمئن بشی نقطه شروع و پایان درسته و بعد تابع اصلی سیم‌پیچی رو فراخوانی می‌کنه.

تو زمان سیم‌پیچی، اسپیندل به عنوان محور اصلی (Master) و هد سیم‌پیچ به عنوان محور پیرو (Slave) عمل می‌کنن. برنامه مدام می‌شماره که اسپیندل چند قدم (Step) چرخیده و بر اساس ضخامت سیم، محاسبه می‌کنه که محور افقی تو همون لحظه چقدر باید حرکت کنه.

چون حرکت محور افقی معمولا کسری از یک قدم موتوره، برنامه این مقدارهای کسری رو جمع می‌کنه تا به یک قدم کامل برسه و بعد دستور حرکت رو می‌ده. وقتی هد سیم‌پیچ به انتهای عرض قرقره می‌رسه، جهت حرکتش برعکس می‌شه تا لایه بعدی با همون دقت شکل بگیره، در حالی که اسپیندل به‌نرمی به چرخیدن ادامه می‌ده.

این الگوریتم باعث می‌شه تغییر جهت‌ها و شتاب‌گیری‌های موتور کاملا دقیق و هماهنگ انجام بشه. کتابخونه AccelStepper دو روش اصلی برای کنترل موتورها داره: runSpeed() و run(). دستور runSpeed() موتور رو با یک سرعت ثابت به حرکت درمیاره و شتاب نداره. اما دستور run() موتور رو با یک شتاب کنترل‌شده به سمت موقعیت هدف می‌بره.

توی حالت run() تنظیم سرعت با SetSpeed() تاثیری نداره. همچنین با دستور setCurrentPosition، موقعیت موتور توی نرم‌افزار صفر می‌شه بدون اینکه موتور فیزیکی حرکتی بکنه. ما از تمام این قابلیت‌ها تو برنامه استفاده کردیم.

نکته: در حال حاضر ممکنه کدها تو ذخیره تنظیمات روی حافظه EEPROM چالش‌هایی داشته باشن که تو نسخه‌های بعدی حتما برطرف می‌شن. همه فایل‌های کد تو مخزن پروژه در دسترسه.

برای برنامه‌ریزی آردوینو نانو، باید کتابخونه‌های Keypad ،AccelStepper و LiquidCrystal_I2C رو روی نرم‌افزار Arduino IDE نصب کنی. اگر موقع آپلود کد به خطای Sync (ارتباط برقرار نشد) برخورد کردی، نگران نباش؛ کافیه از منوی Tools تو آردوینو، نسخه Bootloader رو تغییر بدی چون بردهای مختلف نانو ممکنه بوت‌لودر قدیمی یا جدید داشته باشن. کدهای کامل آردوینو برای آپلود آماده‌ست.

قبل از اینکه بخوای سیم‌پیچی رو شروع کنی، اول باید دستگاه رو کالیبره کنی. این کار فاصله دقیق حرکت محور افقی رو به میکروکنترلر می‌فهمونه تا محاسباتش رو کاملا درست انجام بده.

درایورهای DRV8825 یک پتانسیومتر کوچیک دارن که باید جریان خروجیشون رو تنظیم کنی. یادت باشه استپر موتورها با جریان کنترل می‌شن نه ولتاژ؛ پس اگر جریان رو درست تنظیم نکنی، موتور و درایور داغ می‌کنن یا قدرت کافی برای چرخوندن محور رو نخواهند داشت.

برای تنظیم جریان، باید ولتاژ مرجع (Vref) رو بین پتانسیومتر و پایه زمین اندازه بگیری. طبق فرمول Imax = Vref * 2 می‌تونی حداکثر جریان خروجی درایور رو مشخص کنی.

اگر موتورها دیتاشیت دارن، می‌تونی دقیقا جریان مورد نیازشون رو حساب کنی. یک راه عملی‌تر هم اینه که موقع کار کردن موتور، پتانسیومتر رو خیلی آروم بچرخونی تا جایی که موتور لرزش نداشته باشه و با بیشترین قدرت کار کنه. برای آموزش‌های دقیق‌تر تنظیم جریان درایورها، منابع زیادی وجود داره که می‌تونی ازشون کمک بگیری.

حل مشکلات رایج: اگر دیدی استپر موتور برعکس می‌چرخه، اصلا جای نگرانی نیست؛ کافیه جای دو تا از سیم‌های یک فاز موتور رو روی برد جابه‌جا کنی.

اگر دستگاه روشن نمی‌شه یا رفتار عجیبی داره، اول از همه ولتاژ ورودی برد رو چک کن. بعد تمام لحیم‌کاری‌ها، اتصالات سیم‌ها، نقشه‌خوانی و پین‌های پرس‌شده رو با دقت بررسی کن تا مطمئن بشی قطعی یا اتصالی وجود نداره.

ساخت این دستگاه سیم‌پیچ CNC یک پروژه به‌شدت جذاب و پر از چالش‌های فنی هیجان‌انگیزه. با انجام این پروژه، هم مهارت‌های مکانیکی و کار با پروفیل‌های آلومینیومی رو تمرین کردی، هم یه مدار کاربردی ساختی و با برنامه‌نویسی و هماهنگ کردن موتورهای پله‌ای کاملا آشنا شدی.

البته این پایان کار نیست! همیشه جای پیشرفت وجود داره. مثلا می‌تونی طراحی بخش هد سیم‌پیچ رو ارتقا بدی یا با اضافه کردن سنسورهای جدید، دستگاهت رو هوشمندتر کنی.

کدهای آردوینو هم کاملا متن‌باز هستن و دستت بازه تا امکانات رابط کاربری رو بیشتر کنی و گزینه‌های تنظیمات رو شخصی‌سازی کنی.

اگر این دستگاه رو ساختی یا ایده‌ای برای بهتر شدنش داری، حتما تو بخش کامنت‌های آیسی‌مدار برامون بنویس. خوشحال می‌شیم عکس‌ها و تجربیات جذابت از ساخت این سیم‌پیچ رو با بقیه الکترونیک‌کارها به اشتراک بذاری!