PrintBot: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:58

PrintBot adalah printer dot-matrix yang dipasang iRobotCreate. PrintBot mencetak menggunakan bedak talek pada permukaan tanah apa pun. Menggunakan robot untuk pangkalan memungkinkan robot untuk mencetak ukuran yang hampir tidak terbatas. Pikirkan lapangan sepak bola atau lapangan basket. Mungkin para rival harus waspada terhadap segerombolan akhir pekan thanksgiving ini tahun depan. robot juga memungkinkan mobilitas printer, memungkinkannya melakukan perjalanan ke lokasi untuk mencetak, lalu pindah ke lokasi lain. Nirkabel disertakan, jadi remote control juga dimungkinkan. Seni trotoar dan iklan juga menjadi target pasar untuk perangkat ini.

Langkah 1: IRobot Buat

iRobot Create sangat mirip dengan iRobot's Roomba, tetapi tanpa vakum internal. Ini memungkinkan kami untuk menambahkan muatan yang lebih besar dan memberi kami lubang pemasangan yang nyaman. iRobot juga menyediakan antarmuka pemrograman lengkap ke Create yang membuat pengendalian robot menjadi sangat sederhana. Antarmuka adalah seperangkat perintah dan parameter sederhana yang dikirim ke robot secara serial. Baca spesifikasi Antarmuka Terbuka untuk info lebih lanjut. Untuk penggunaan sederhana kami, kami hanya memerlukan beberapa perintah. Setelah inisialisasi, perintah 128 harus dikirim untuk memberi tahu robot agar mulai menerima kontrol eksternal. Selanjutnya mode harus dipilih. Untuk kontrol penuh, kami mengirim perintah 132 ke Create. Catatan Anda harus mengirim semua data ke Buat sebagai bilangan bulat, bukan teks ascii biasa. Setiap opcode perintah adalah satu byte, nilai byte itu adalah nilai integer 128 atau apa pun. Jika Anda mengirim dalam teks ascii atau ansi, setiap karakter dalam 128 akan menjadi satu byte. Untuk pengujian atau kontrol melalui PC, kami merekomendasikan Realterm karena membuat semuanya menjadi sangat sederhana. Anda juga perlu mengatur kecepatan Baud ke 57600 seperti yang dinyatakan dalam dokumentasi Antarmuka Terbuka. Sekarang setelah Create diinisialisasi, kami menggunakan perintah 137 untuk mendorong robot ke depan. Wait Distance, 156 digunakan untuk menghentikan robot setelah jarak tertentu. Perintah skrip 152 dan 153 menyatukan semuanya dan membuat skrip sederhana yang dapat dijalankan berulang-ulang. iRobot menjual apa yang mereka sebut Modul Perintah yang pada dasarnya adalah pengontrol mikro yang dapat diprogram dan beberapa port serial yang dapat Anda gunakan untuk mengontrol Buat. Sebagai gantinya kami menggunakan Cypress Programmable System-on-a-Chip (PSoC) yang dikombinasikan dengan PC x86 yang sangat kecil yang disebut eBox 2300. Robot ini memiliki baterai 18V yang akan kami gunakan untuk memberi daya pada semua periferal kami.

Langkah 2: Pembongkaran Printer dan Kontrol Motor

Kami menggunakan printer ink-jet Epson lama untuk gerakan horizontal printer dan rakitan dudukan kepala cetak. Hal pertama yang harus dilakukan di sini adalah membongkar printer dengan hati-hati. Ini mengharuskan pelepasan semua komponen yang tidak penting sampai yang tersisa hanyalah rakitan track, motor, penahan kepala cetak, dan sabuk penggerak. Hati-hati jangan sampai merusak sabuk ini atau motor penggeraknya. Mungkin juga lebih bijaksana untuk melihat-lihat dengan volt-meter sebelum Anda merobek semua papan daya, tetapi kami sedikit terlalu bersemangat untuk itu. Perhatikan bahwa Anda tidak memerlukan rakitan pengumpanan halaman, kepala cetak atau kartrid yang sebenarnya, atau papan sirkuit apa pun. Setelah semuanya dibongkar, kita harus mencari cara untuk menggerakkan motor ini. Karena kami merobek semuanya sebelum menguji apa pun, kami perlu menemukan voltase yang tepat untuk memasok motor. Anda dapat mencoba menemukan spesifikasi motor secara online jika Anda dapat menemukan nomor model, tetapi jika tidak ada, hubungkan ke catu daya DC dan perlahan-lahan naikkan tegangan ke motor. Kami beruntung dan mendapati motor kami dapat berjalan pada 12-42V, tetapi untuk memastikannya kami mengujinya secara manual seperti yang dijelaskan. Kami dengan cepat menemukan bahkan pada 12V motor akan berjalan terlalu cepat. Solusinya disini adalah dengan menggunakan Pulse-Width-Modulation (PWM). Pada dasarnya ini menghidupkan dan mematikan motor dengan sangat cepat untuk memutar motor pada kecepatan yang lebih lambat. Baterai kami memasok 18V sehingga untuk mempermudah hidup, kami akan menjalankan motor dengan cara yang sama. Saat menggunakan motor DC yang harus membalikkan rangkaian, Anda akan mengalami arus balik yang besar di rangkaian Anda saat membalikkan motor. Pada dasarnya motor Anda bertindak sebagai generator saat berhenti dan mundur. Untuk melindungi pengontrol Anda dari ini, Anda dapat menggunakan apa yang disebut H-Bridge. Ini pada dasarnya adalah 4-transistor yang disusun dalam bentuk-H. Kami menggunakan produk dari Acroname. Pastikan driver yang Anda pilih dapat menangani arus yang dibutuhkan untuk motor Anda. Motor kami diberi peringkat 1A terus menerus, jadi pengontrol 3A memiliki banyak ruang kepala. Papan ini juga memungkinkan kita untuk mengontrol arah motor hanya dengan menggerakkan input tinggi atau rendah serta mengerem (menghentikan motor dan menahannya pada posisinya) motor dengan cara yang sama.

Langkah 3: Kepala Cetak

Sebanyak mungkin rakitan kepala cetak asli yang bisa dilepas. Kami ditinggalkan dengan kotak plastik yang memudahkan untuk memasang kepala cetak kami. Motor DC 5V kecil dipasang dengan mata bor. Mata bor dipilih agar memiliki diameter sedekat mungkin dengan corong. Ini akan memungkinkan bor untuk mengisi seluruh outlet corong. Saat bit berputar, bubuk memasuki alur dan berputar ke bawah menuju pintu keluar. Dengan memutar bit satu putaran, kita dapat membuat piksel berukuran konstan. Penyetelan yang cermat akan diperlukan untuk membuat semuanya pas. Awalnya kami punya masalah dengan bedak yang hanya disemprotkan ke mana-mana, tetapi dengan menambahkan corong kedua dan menaikkan mata bor, semakin lama jatuh sambil dibatasi ke corong membuat piksel bersih.

Karena motor ini hanya dapat dikontrol hidup atau mati, jembatan-H tidak diperlukan di sini. Sebagai gantinya kami menggunakan transistor sederhana secara seri dengan koneksi ground motor. Gerbang transistor dikendalikan oleh output digital dari pengontrol mikro kami sama seperti input digital jembatan-H. PCB kecil di sebelah motor DC adalah sensor hitam putih inframerah. Papan ini hanya mengeluarkan sinyal tinggi atau rendah digital ketika sensor melihat masing-masing hitam atau putih. Dikombinasikan dengan strip encoder hitam putih memungkinkan kita mengetahui posisi kepala cetak setiap saat dengan menghitung transisi hitam ke putih.

Langkah 4: Mikrokontroler

Cypress PSoC mengintegrasikan semua bagian perangkat keras yang terpisah. Papan pengembangan Cypress menyediakan antarmuka yang mudah untuk bekerja dengan PSoC dan menghubungkan periferal. PSoC adalah chip yang dapat diprogram sehingga kita benar-benar dapat membuat perangkat keras fisik dalam chip seperti FPGA. Cypress PSoC Designer memiliki modul yang telah dibuat sebelumnya untuk komponen umum seperti generator PWM, input dan output digital, dan port komunikasi serial RS-232.

Papan pengembangan juga memiliki papan proto terintegrasi yang memungkinkan pemasangan pengontrol motor kami dengan mudah. Kode pada PSoC menyatukan semuanya. Ia menunggu untuk menerima perintah serial. Ini diformat sebagai satu baris 0 dan 1 yang menunjukkan untuk mencetak atau tidak untuk setiap piksel. Kode kemudian loop melalui setiap piksel, memulai motor penggerak. Interupsi tepi-sensitif pada input dari sensor hitam/putih memicu evaluasi cuaca atau tidak untuk mencetak pada setiap piksel. Jika piksel aktif, output rem didorong tinggi, pengatur waktu dimulai. Sebuah interupsi pada timer menunggu selama.5 detik kemudian mendorong output dispenser tinggi, menyebabkan transistor menyala dan mata bor berputar, penghitung timer direset. Setelah setengah detik, interupsi memicu motor untuk berhenti dan motor penggerak bergerak lagi. Ketika kondisi untuk mencetak salah, tidak ada yang terjadi sampai encoder membaca tepi hitam ke putih lainnya. Ini memungkinkan kepala untuk bergerak dengan lancar hingga perlu berhenti untuk mencetak. Ketika akhir baris tercapai ("\r\n") sebuah "\n" dikirim pada port serial untuk menunjukkan ke PC bahwa siap untuk baris baru. Kontrol arah pada H-bridge juga dibalik. Buat dikirim sinyal untuk bergerak maju 5mm. Ini dilakukan melalui output digital lain yang terhubung ke input digital pada konektor DSub25 Create. Kedua perangkat menggunakan logika TTL 5V standar, sehingga antarmuka serial penuh tidak diperlukan.

Langkah 5: PC

Untuk membuat perangkat yang sepenuhnya independen, digunakan PC x86 kecil yang disebut eBox 2300. Untuk fleksibilitas maksimum, build kustom Windows CE Embedded telah diinstal pada eBox. Sebuah aplikasi dikembangkan di C untuk membaca bitmap skala abu-abu 8-bit dari drive USB. Aplikasi kemudian mengambil sampel ulang gambar dan kemudian mengeluarkannya satu per satu ke PSoC melalui port com serial.

Menggunakan eBox dapat memungkinkan banyak pengembangan lebih lanjut. Server web dapat memungkinkan gambar diunggah dari jarak jauh melalui nirkabel terintegrasi. Remote control dapat diimplementasikan, di antara banyak hal lainnya. Pemrosesan gambar lebih lanjut, bahkan mungkin driver cetak yang tepat dapat dibuat untuk memungkinkan perangkat mencetak dari aplikasi seperti notepad. Satu hal terakhir yang hampir kami lewatkan adalah kekuatan. Buat persediaan 18V. Tetapi sebagian besar perangkat kami berjalan pada 5V. Catu daya DC-DC Texas Instruments digunakan untuk secara aktif mengubah tegangan tanpa membuang daya menjadi panas, sehingga memperpanjang masa pakai baterai. Kami mampu mewujudkan lebih dari satu jam waktu pencetakan. Papan sirkuit khusus membuat pemasangan perangkat ini dan resistor dan kapasitor yang diperlukan menjadi mudah.

Langkah 6: Itu saja

Nah itu dia untuk PrintBot kami yang dibuat musim gugur 07 untuk kelas Desain Tertanam ECE 4180 Dr. Hamblen di Georgia Tech. Berikut beberapa gambar yang kami cetak dengan robot kami. Kami harap Anda menyukai proyek kami dan mungkin itu akan menginspirasi eksplorasi lebih lanjut! Terima kasih banyak kepada PosterBot dan semua iRobot Create Instructables lainnya atas inspirasi dan bimbingan mereka.