Rig Penumpukan Fokus Bangun yang Mudah: 11 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Komponen printer 3D yang digunakan kembali dan perangkat lunak FastStacker berbasis Arduino memungkinkan pembuatan rig susun fokus berfitur lengkap yang sederhana dan murah

Sergey Mashchenko (Pulsar124) telah melakukan pekerjaan yang baik dalam mengembangkan dan mendokumentasikan rel susun fokus berbasis Arduino DIY seperti yang dijelaskan pada wiki-nya (https://pulsar124.fandom.com/wiki/Fast_Stacker). Banyak orang telah membangun proyeknya dan seperti yang dia catat di wiki-nya, proyeknya telah didiskusikan secara luas di forum-forum yang relevan. Saya baru saja menyelesaikan versi build ini sendiri saat saya mendokumentasikan dalam komentar di wiki-nya. Saya membuat pengontrol di sekitar desain Pulsar124 menggunakan Arduino, keypad, driver stepper, dan layar LCD Nokia 5110. Ada banyak penyolderan yang terlibat dan LCD stok lama sangat bermasalah. Forum menunjukkan orang lain memiliki masalah dengan LCD juga. Perangkat lunak proyek Pulsar124 sangat bagus. Itu matang dan berfitur lengkap dan saya ingin membuatnya lebih mudah untuk membangun sistem yang menggunakannya. Saya mem-porting perangkat lunaknya untuk berjalan pada platform kontrol printer 3D yang terdiri dari mega Arduino, pelindung RAMPS 1.4, dan panel LCD pengontrol cerdas grafis penuh dengan kabel terkait. Saya menyediakan perangkat lunak itu di sini dengan instruksi untuk menyatukan pengontrol penumpuk yang dijalankannya. Untuk rel itu sendiri, alih-alih memulai dengan rel Velbon komersial seperti pada proyek aslinya, saya merancang rel berbasis printer 3D sederhana yang juga saya dokumentasikan di sini. Saya tidak bertanggung jawab atas kode atau desain ini jika ada yang mengacaukan kamera mereka atau apa pun.

Perlengkapan

Pengontrol Penumpuk

Bagian-bagian berikut dijual bersama dengan sangat murah sebagai "kit printer 3D" atau "kit RAMPS" tetapi Anda dapat membelinya secara terpisah atau mengaisnya dari printer 3D yang tidak digunakan.

• Arduino mega
• RAMPS 1.4
• 1 driver stepper (kit biasanya datang dengan setidaknya 4)
• Layar LCD Pengontrol Cerdas Grafis Penuh dengan papan konektor dan kabel pita. Jika membeli, pilih satu dengan potensiometer onboard untuk kontrol level lampu latar.
• jumper header untuk mengkonfigurasi driver stepper
• sakelar batas gaya repRap dan kabel terkait

Juga diperlukan untuk pengontrol:

• tombol sakelar 4x4

• bagian pembagi tegangan:

  • resistor 150K
  • 390K resistor
  • kapasitor 0,1 uf
  • 2 pin header laki-laki tunggal (opsional)
• Bagian papan relai antarmuka kamera
  • 2 reed relay- koil 10ma, dibangun di dioda snubber
  • colokan phono 1/8"
  • 3 pin 0.1" header
• Paket baterai AA 6-sel dengan baterai isi ulang NiMH untuk operasi bertenaga baterai
• Pasokan kutil dinding menghasilkan 9VDC nominal untuk operasi AC
• Kabel jumper atau rumah kabel/pin/pin konektor untuk membuat sambungan antara keypad dan header RAMPS. Diperlukan koneksi 8-pin ke 2 X 4-pin.
• Kabel atau kabel untuk menghubungkan sakelar batas ke header RAMPS. Saya menggunakan kabel yang disertakan dengan sakelar batas dalam kit RAMPS, memperpanjangnya seperti dijelaskan di bawah.
• Kabel untuk menghubungkan stepper ke header RAMPS. Saya menggunakan kabel stepper 59" dari Amazon.

• Kabel kontrol rana kamera manual yang berfungsi dengan jenis kamera Anda - temukan di ebay atau Amazon dengan harga beberapa dolar. Potong dan buang unit tombol tekan genggam dan simpan kabel dan konektor khusus untuk kamera Anda.

Rel Fokus

• Potongan cetak 3D menggunakan file STL yang disediakan - ujung motor, ujung jauh, dan kereta luncur.
• NEMA 17 stepper motor dengan 300mm T8 leadscrew ditampilkan atau preferensi panjang Anda. Jika sekrup timah tidak terintegrasi, gunakan coupler untuk menyambungkan stepper ke sekrup utama
• Mur kuningan untuk sekrup timah - anti-backlash polos atau pegas;
• 4 bantalan LM8U
• 2 batang baja 8mm dengan panjang 340mm atau berukuran sesuai dengan leadcrew Anda
• Pelat dasar 100mm x 355mm (atau panjang yang sesuai) Saya menggunakan sepotong stok aluminium 4" x 14" dengan permukaan yang dibersihkan. Banyak opsi dasar lain yang memungkinkan.
• Baut untuk memasang bagian ujung ke alas - saya menggunakan 1/4-20
• Mur/baut untuk memasang sakelar batas - 4-40 atau 3mm
• Sakelar batas gaya RepRap. Kit RAMPS sering datang dengan 3 atau 4 ini. Microswitch standar juga dapat digunakan dengan pola lubang pada bagian ujung yang menerima keduanya.

• Berikut ini, dalam urutan atas ke bawah mulai dari kamera, digunakan untuk memasang kamera Anda ke kereta luncur rel

  • Pelat sepatu cepat universal 50mm dengan 1/4 sekrup, cocok dengan standar Arca-Swiss (dipasang ke kamera)
  • Pelat rel fokus Nodal Slide 200mm dengan penjepit pelepas cepat untuk pemasangan Arca (menerima pelat di atas)
  • Penjepit Arca Swiss 50mm, penjepit pelat pelepas cepat, cocok dengan pelat gaya Arca (memasang pelat nodal geser ke kereta luncur)
• dasi ritsleting, 4"

Langkah 1: RAMPS dan Arduino

Gambar menunjukkan salah satu kit RAMPS khas.

Perangkat lunak untuk build ini ada di sini:

Instal perangkat lunak FastStacker ke papan mega. Sebelum mengkompilasi dan mengunggah perangkat lunak Faststacker ke papan, gunakan pengelola perpustakaan Arduino IDE untuk menginstal perpustakaan grafis u8g2lib ke lingkungan Arduino Anda. Jika Anda menggunakan rel yang berbeda, sakelar batas, dll., lihat Wiki versi asli untuk saran penyesuaian.

Pasang ketiga jumper pada spot driver motor stepper X RAMPS seperti pada gambar kemudian pasang driver motor stepper pada spot tersebut. Ini mengkonfigurasi untuk 16 operasi microstep. Pasang pelindung RAMPS ke mega Arduino. Hubungkan LCD grafis ke RAMPS dengan kartu antarmuka dan kabel pita yang disertakan dengan LCD dengan memperhatikan label pada konektor di setiap ujungnya. Perhatikan bahwa LCD ini tidak mendukung kontrol terprogram dari lampu latar sehingga fungsi dimatikan di port perangkat lunak.

Pada langkah-langkah berikut, beberapa koneksi dibuat ke papan RAMPS dengan menghubungkannya ke berbagai header. Diagram papan RAMPS merangkum koneksi ini untuk referensi dengan perincian lebih lanjut yang diberikan pada langkah selanjutnya.

Langkah 2: Pembagi Tegangan

Pengontrol penumpuk mencakup fungsionalitas untuk memantau tegangan baterai (atau apa pun sumber daya inputnya). Sebuah pembagi tegangan dibentuk dari 2 resistor dan kapasitor penekan kebisingan 0.1uf sesuai desain aslinya. Dalam build ini, pembagi tegangan dicolokkan ke pin header stepper y yang tidak digunakan. Referensi tegangan 2.56V internal mega digunakan untuk pengukuran.

Dua resistor pembagi disebut sebagai R3 dan R4 dalam dokumentasi dan kode proyek asli dan kami melanjutkannya di sini. Dengan asumsi R3 adalah yang terhubung langsung ke "+" baterai (Y header pin16) dan R4 terhubung ke ground (Y header pin 9), rasio pembagi adalah R4/(R3+R4). Build ini mengasumsikan input nominal rentang tegangan 6.9V hingga 9V. Saat beroperasi dari baterai, ia menggunakan 6 baterai isi ulang AA NiMH. Saat beroperasi dari AC, ia menggunakan kutil dinding nominal 9V. Kami akan menskalakan 9,2V hingga 2,56V dengan resistor ini: R4=150K, R3= 390K.

Bangun pembagi tegangan seperti yang ditunjukkan. Pin tidak sepenuhnya diperlukan, Anda dapat mencolokkan kabel resistor langsung ke header. Namun, kabel pada resistor yang saya miliki tampak kecil dan saya khawatir mereka mungkin tidak terpasang dengan baik, jadi saya menambahkan pin. Saya tidak yakin kapasitor benar-benar diperlukan - tampaknya berfungsi dengan baik tanpa seperti yang ditunjukkan pada gambar pembagi versi minimalis menggunakan sambungan solder tunggal.

Colokkan pembagi ke header Y-stepper pada RAMPS sebagai berikut dan seperti yang ditunjukkan pada gambar:

Pin 16 (Vcc) - kabel bebas resistor 390K.

Pin 9 (gnd) - kabel bebas resistor 150K

Pin 8 (Y stepper aktif, arduino A7) - ketuk pembagi tegangan

Langkah 3: Papan tombol

2 jenis keypad yang tersedia secara umum ditampilkan. File stacker.h menyertakan pemetaan kunci untuk keduanya dengan unit hitam/putih diaktifkan secara default. Batalkan komentar pada pemetaan lain jika Anda menggunakan salah satu jenis membran merah/biru. Lihat dokumentasi proyek asli jika milik Anda berbeda.

Jika Anda mengalami masalah dengan beberapa tombol yang tidak berfungsi, tetapi tidak satu baris atau kolom penuh, dan Anda menggunakan salah satu unit hitam/putih, ukur hambatan sambungan baris-kolom untuk semua tombol. Keypad gaya hitam/putih menggunakan semacam jejak karbon tercetak di papan dalam yang menyebabkan beberapa sambungan baris-kolom menjadi resistan tinggi yang menyebabkan beberapa tombol tidak merespons saat digunakan dengan beberapa platform, misalnya arduino pro mini.

Keypad memiliki konektor 8 pin. 4 pin ini terhubung ke satu header di RAMPS dan 4 lainnya terhubung ke header lain. Saya membuat kabel pita 8 pin to dual 4 pin untuk kedua jenis keypad seperti yang ditunjukkan pada gambar. Mereka sama kecuali untuk jenis kelamin pin yang terhubung ke keypad. Saya menggunakan rumah pin dan crimp pada pin jantan dan betina bersama dengan kawat dan alat crimp untuk membuat kabel tetapi kabel jumper atau opsi pra-kerutan lainnya dapat digunakan. Video dari Pololu ini menunjukkan banyak pilihan produk untuk membuat kabel semacam ini: https://www.pololu.com/category/39/cables-and-wir…. Kabel jumper dari jenis yang ditunjukkan adalah pilihan yang mudah.

Gunakan kabel untuk menghubungkan keypad ke RAMPS sesuai gambar dan sebagai berikut (penomoran pin keypad yang diberikan di bawah ini mengasumsikan pin 1 ke kiri saat melihat bagian depan keyboard, pin 8 ke kanan):

pin keypad 1-4 terhubung ke header RAMPS Servos, pin terdaftar secara berurutan, dari kiri ke kanan, mulai dari pin yang paling dekat dengan tombol reset. Ini menghubungkan sebagai berikut:

papan tombol 1- D11

papan tombol 2- D6

papan tombol 3- D5

papan tombol 4- D4

pin keypad 5-8 terhubung ke header endstop RAMPS dan membuat koneksi sebagai berikut:

keypad 5- Ymin- D14

keypad 6- Ymax- D15

keypad 7- Zmin - D18

tombol 8, Zmax- D19

Langkah 4: Antarmuka Kamera

Sebuah papan kecil memegang 2 relay buluh, header 3-pin dan jack audio 1/8 bertindak sebagai antarmuka antara RAMPS dan kamera. Saya sarankan menggunakan relay dengan built in dioda snubber. Tambahkan sendiri, jika tidak Pilih salah satu yang membutuhkan tidak lebih dari 10mA untuk mengaktifkan (kumparan 500ohm). Kebetulan saya memiliki beberapa relay Gordos 831A-4 yang saya gunakan, tetapi, misalnya, DigiKey memiliki Littlefuse #HE721A0510, Digi-Key Part Number HE101-ND yang terlihat cocok Skema ditampilkan.

Sebuah kabel dibuat dari kontrol rana manual dengan memotong dan melemparkan kontrol tombol tekan setelah mencatat kabel mana yang AF, rana, dan umum. Kabel ini terpasang ke steker audio 1/8 yang dicolokkan ke jack pada papan relai.

Papan relai terhubung ke RAMPS dengan kabel servo 3 kawat pendek seperti yang ditunjukkan. Anda dapat menggunakan kabel servo standar, menggunakan jumper, atau membuatnya sendiri. Papan relai antarmuka kamera dihubungkan ke header AUX-2 dari papan RAMPS, membuat koneksi berikut-

Aux 2, pin 8- GND

Aux 2, pin 7- AF- D63

Aux 2, pin 6 - rana- D40

Saya bereksperimen dengan menggunakan modul relai untuk fungsi ini agar tidak perlu membuat papan, tetapi modul yang tersedia secara umum saya coba mengkonsumsi terlalu banyak arus dari rel 5V.

Langkah 5: Koneksi Stepper

Colokkan kabel stepper ke header X stepper. Saya menggunakan kabel ekstensi stepper 59 seperti yang ditunjukkan pada gambar ke-2. Jika stepper berbelok ke arah yang salah, balikkan konektor stepper yang dicolokkan ke papan RAMPS.

Langkah 6: Batasi Sakelar

Perangkat lunak FastStacker tidak membedakan antara dua endstop dan tidak peduli mana yang terkena. Perangkat lunak penumpuk RAMPS dikonfigurasi untuk dapat bekerja secara langsung dengan 2 sakelar batas repRap standar dan kabel terkait yang dihubungkan ke posisi header endstop Xmin dan Xmax pada RAMPS. Gambar menunjukkan di mana colokan ini masuk. Dalam konfigurasi ini, setiap sakelar batas pada rel dihubungkan dengan +5V, GND, dan kabel sinyal individual dijalankan untuk setiap sakelar batas. Perangkat lunak ATAU dua input bersama-sama. Hal ini memungkinkan plug and play menggunakan kembali kabel yang disertakan dengan kit RAMPS dan memungkinkan indikator LED pada papan endstop repRap menyala ketika berhenti dipicu. Garis sinyal dari dua sakelar repRap tidak dapat dihubungkan bersama ketika papan menerima +5, jika ya, memicu satu dan bukan yang lain akan menyingkat +5 ke GND. Saya membuat rangkaian kabel yang ditunjukkan dari kabel asli, mengirimkan satu pasangan daya ke sakelar tetapi mempertahankan kabel sinyal masing-masing dan memperpanjang semua kabel. Ini masih menggunakan 4 kabel dalam menjalankan antara pengontrol dan rel.

Pendekatan yang lebih sederhana hanya menggunakan 2 kabel - GND dan salah satu dari pin header endstop Xmin atau Xmax yang dijalankan ke dua sakelar endstop Biasanya Terbuka, yang disambungkan secara paralel. Jika sakelar endstop dipicu, garis sinyal ditarik ke ground. Lebih sedikit kabel, tetapi tidak ada lampu LED saat sakelar dipicu.

Pola lubang pada bagian ujung rel juga mendukung microswitch ukuran standar (bukan yang mini seperti pada papan repRap) dalam hal ini, gunakan konfigurasi 2-kawat.

Langkah 7: Uji Daya dan Bangku

Terapkan nominal 7-9V ke konektor input daya RAMPS. Perhatikan pada gambar, rangkaian terminal mana pada konektor daya yang digunakan. Ini adalah rangkaian input Vcc daya rendah, bukan input daya tinggi yang menggerakkan MOSFET RAMPS. Sistem akan boot dan meminta Anda untuk menekan tombol apa saja untuk memulai kalibrasi. Ketika Anda melakukannya, stepper akan mulai berputar. Biarkan selama beberapa detik, lalu picu salah satu sakelar batas. Motor harus mundur. Biarkan berjalan selama beberapa 10 detik, lalu tekan sakelar batas lagi. Motor akan mundur lagi dan bergerak ke apa yang dianggapnya sebagai posisi 4mm. Pada titik ini, jalankan pengoperasian berbagai tombol pada keyboard, mengacu pada dokumentasi proyek asli, untuk memastikan semua tombol dibaca dengan benar. Perhatikan bahwa fungsi kontrol lampu latar dari proyek asli tidak didukung pada sistem ini- LCD tidak mendukungnya. Jalankan beberapa tumpukan dan dengarkan klik relai yang diaktifkan dan ketika semuanya tampak baik-baik saja, verifikasi antarmuka ke kamera Anda. Itu harusnya untuk elektronik.

Langkah 8: Rel

Tiga cetakan 3D adalah cetakan yang mudah dan lapisan halus tidak diperlukan- Saya menggunakan.28mm. Ini berjalan bersama seperti pada gambar. Harap dicatat bahwa beberapa gambar di Instructable ini menunjukkan iterasi sebelumnya dari desain rel sebelum saya memindahkan sakelar endstop dari atas bagian ujung ke bagian dalam bagian ujung. Kereta luncur mengakomodasi baik mur anti-backlash seperti yang ditunjukkan atau mur standar. Mulai dari ujung motor, pasang motor dan endstop, tambahkan rel, lalu geser kereta luncur dan putar sekrup timah dengan tangan untuk memasangnya pada mur. Dorong bagian ujung ke rel, tambahkan ikatan ritsleting, dan perakitan sebagian besar dilakukan kecuali untuk mengunci ke dasar apa pun yang Anda pilih. Ada banyak pilihan untuk pangkalan. Plat aluminium yang saya gunakan kuat dan mudah disadap untuk dipasang ke tripod. Ekstrusi aluminium atau kayu adalah kemungkinan lain.

Langkah 9: Kandang

Ada banyak kemungkinan cara pengemasan barang elektronik yang ditunjukkan pada gambar pertama. Ada banyak desain di Thingiverse untuk kotak yang menyimpan kombinasi RAMPS/mega/LCD yang bisa menjadi awal untuk versi cetak 3D. Saya menggunakan laser untuk membuat kotak gaya konsol akrilik dari desain yang diberikan dalam file SVG terlampir. Kotak dibuat menggunakan Boxes.py dan pola lubang ditambahkan di Lightburn. Ini dimaksudkan untuk bahan 2.8mm. Saya merancang kotak untuk menahan baterai di belakang barang elektronik dan memasukkan output dayanya ke bagian belakang. Tutup berengsel memungkinkan baterai dilepas dengan mudah. Soket input daya untuk sistem dibawa ke lubang di bagian belakang kotak di mana ia dilem dengan sangat baik. Saat menjalankan dari baterai, kabel baterai dicolokkan ke jack seperti yang ditunjukkan. Adaptor AC dihubungkan ke soket yang sama saat beroperasi dari AC. Baterai dapat diisi tanpa mengeluarkannya dari kotak seperti yang ditunjukkan pada gambar.

Langkah 10: Operasi

Di sini saya merujuk Anda kembali ke panduan pengguna Pulsar124 yang luar biasa: https://pulsar124.fandom.com/wiki/User_guide. Saya membuat lembar contekan yang dilaminasi seperti yang ditunjukkan untuk membantu saya mengingat perintah keyboard sampai saya terbiasa dengannya. Seperti disebutkan sebelumnya, LCD tidak mendukung kontrol kontrol lampu latar, sehingga perintah #-4 tidak berfungsi.

Lihat video terlampir untuk demo yang sangat cepat dari beberapa operasi dasar.

Langkah 11: Buat Catatan dan Pikiran

Port dimulai dengan FastStacker V1.16. Ini terutama karena itu adalah versi yang saya gunakan untuk build berbasis pro-mini saya. Itu karena saya tidak bisa mendapatkan V1.17 agar pas dengan pro-mini dan saya tidak terlalu peduli dengan kemampuan kontrol teleskop 1.17. Pada mega, versi ini, yang saya sebut 1.16a membutuhkan kurang dari 20% memori, jadi ada banyak ruang untuk V1.17 dan lebih banyak lagi. Port RAMPS melibatkan pemetaan pin dan penggantian driver LCD lama dengan driver grafis u8g2lib. LCD yang lebih besar memberikan kemewahan karakter tambahan yang saya gunakan untuk label, pesan, dan unit UI yang ada untuk membuatnya sedikit lebih mudah diakses oleh pengguna sesekali. Sebagaimana dicatat, LCD tidak mendukung kontrol lampu latar terprogram, sehingga perintah dimatikan. Saya membuat beberapa perubahan di area pemantauan tegangan, menggunakan referensi tegangan internal dan menambahkan konstanta tegangan batas kritis lainnya yang digunakan untuk memverifikasi tegangan rendah sebelum mematikan rel. Saya juga menargetkan desain untuk dijalankan dari 6 sel daripada 8 seperti pada versi aslinya. 6 sel lebih hemat daya, menggunakan lebih sedikit ruang, dan mengurangi tekanan pada regulator 5V pada mega tanpa berdampak pada kinerja fisik. Saya menggunakan pager pada LCD untuk memberikan bunyi bip singkat saat menampilkan salah satu pesan kesalahan. Saya meninggalkan angka backlash default di 0.2mm seperti aslinya, meskipun saya curiga itu kurang dengan mur anti-backlash, tetapi saya belum mencoba mengukurnya. Jika Anda menonaktifkan kompensasi serangan balik dan bekerja pada sudut yang curam, matikan hemat daya sehingga Anda yakin untuk mempertahankan posisi. Salah satu fitur yang saya harap ada dalam perangkat lunak ini adalah kontrol keyboard terhadap arah kompensasi serangan balik (tanpa membalikkan arah pengoperasian pengoperasian rel menggunakan perintah *-1). Ini dapat dipetakan ke penekanan tombol kontrol lampu latar yang tidak digunakan. Tergantung pada orientasi operasi, saya tidak yakin arah kompensasi saat ini selalu benar, yaitu, Anda selalu dapat berasumsi bahwa kereta luncur yang bergerak menjauh dari motor selalu merupakan arah yang tidak memerlukan kompensasi. Saya kira itu benar-benar tidak masalah untuk tumpukan besar. Kode dikonfigurasi untuk 16 mcrosteps. Ada konstanta dalam kode yang digunakan untuk memeriksa # bingkai yang wajar untuk tumpukan 1pt yang telah saya definisikan di stacker.h sebagai RAIL_LENGTH dan atur ke 180 yang merupakan perkiraan rentang perjalanan untuk rel ini. Ubah jika rel Anda berbeda.

Platform ini menawarkan kemampuan tambahan lain selain memori yang tidak disadap oleh build ini. Kemampuan grafis LCD dapat digunakan lebih dari sekadar menggambar indikator SOC baterai. Kenop encoder optik menggoda dan saya mencoba mengintegrasikannya ke dalam proyek. Saya menemukan driver yang bagus, mengintegrasikannya ke dalam build dan loop utama, dan mencoba memalsukan perangkat lunak dengan berpikir bahwa tombol "1" dan "A" sedang ditekan ketika kenop diputar. Ini semacam bekerja, tetapi herky-dendeng dan tidak memberikan kemampuan yang berguna jadi saya menariknya keluar. Ada beberapa tempat driver stepper yang tidak terpakai di papan RAMPS yang dapat digunakan untuk mengontrol stepper tambahan, jika itu bisa bermanfaat.

Pengontrol printer 3D seperti RAMPS memberikan titik awal yang bagus untuk pembuatan seperti ini dan saya harap lebih banyak orang dapat mengambil manfaat dari perangkat lunak keren Pulsar124 yang dihosting di platform yang mudah diintegrasikan ini.