PrintBot: 6 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:55

PrintBot е монтиран на iRobotCreate матричен принтер. PrintBot отпечатва с талк на прах върху всяка повърхност. Използването на робота за база позволява на робота да отпечатва практически неограничен размер. Помислете за футболни фелдбори или баскетболни игрища. Може би съперниците трябва да бъдат нащрек за рояк от тези благодарствени уикенди догодина. роботът също така позволява на принтера мобилност, което му позволява да пътува до място за печат, след което да премине към друго. Включена е безжична връзка, така че е възможно и дистанционно управление. Тротоарното изкуство и рекламата също са целеви пазар за това устройство.

Стъпка 1: IRobot Създаване

IRobot Create е много подобен на Roomba на iRobot, но без вътрешния вакуум. Това ни позволява да добавим по -голям полезен товар и ни дава удобни монтажни отвори. iRobot също така предоставя пълен интерфейс за програмиране на Create, което прави управлението на робота много лесно. Интерфейсът е прост набор от команди и параметри, изпращани последователно до робота. Прочетете спецификациите на отворения интерфейс за повече информация. За нашата проста употреба се нуждаем само от няколко команди. При инициализация командата 128 трябва да бъде изпратена, за да каже на робота да започне да приема външно управление. След това трябва да бъде избран режим. За пълен контрол изпращаме командата 132 към Create. Обърнете внимание, че трябва да изпращате всички данни към Създаване като цели числа, а не обикновен текст ascii. Кодът на операционния код е един байт, стойността на този байт е целочислената стойност 128 или каквото и да е друго. Ако трябва да предавате в ascii или ansi текст, всеки знак от 128 ще бъде байт. За тестване или управление чрез компютър препоръчваме Realterm, тъй като прави всичко много просто. Също така ще трябва да настроите скоростта на предаване на 57600, както е посочено в документацията за отворен интерфейс. Сега, когато създаването е инициализирано, използваме командата 137, за да задвижим робота напред. Wait Distance, 156 се използва за спиране на робота след определено разстояние. Скриптовите команди 152 и 153 обединяват всичко и правят прост скрипт, който може да се изпълнява отново и отново. IRobot продава това, което наричат командния модул, който по същество е програмируем микроконтролер и няколко серийни порта, които можете да използвате, за да контролирате вашия Create. Вместо това използвахме програмируема система Cypress на чип (PSoC), комбинирана с много малък x86 компютър, наречен eBox 2300. Роботът има 18V батерия, която ще използваме за захранване на всички наши периферни устройства.

Стъпка 2: Разглобяване на принтера и управление на двигателя

Използвахме стар мастилено-струен принтер Epson за хоризонталното движение на принтера и монтажа на печатащата глава. Първото нещо, което трябва да направите тук, беше внимателно да разглобите принтера. Това изискваше премахване на всички несъществени компоненти, докато останаха само следната конструкция, моторът, държачът на печатащата глава и задвижващият ремък. Внимавайте да не счупите този колан или задвижващия му двигател. Може също да е по-разумно да се поразровите с волтметър, преди да разкъсате всички платки за захранване, но бяхме малко прекалено развълнувани за това. Обърнете внимание, че не се нуждаете от възел за подаване на страници, действителни печатащи глави или касети или всякакви платки. След като всичко бъде разглобено, трябва да разберем как да управляваме този мотор. Тъй като разкъсахме всичко, преди да тестваме нещо, трябваше да намерим подходящото напрежение за захранване на двигателя. Можете да опитате да намерите спецификациите на двигателя онлайн, ако можете да намерите номер на модел, но при липса на това го свържете към DC захранване и бавно увеличете напрежението към двигателя. Имахме късмет и открихме, че моторът ни може да работи на 12-42V, но за да сме сигурни, че го тествахме ръчно, както е описано. Бързо открихме, че дори при 12V моторът ще работи твърде бързо. Решението тук е да се използва Pulse-Width-Modulation (PWM). По принцип това включва и изключва двигателя много бързо, за да върти двигателя с по -ниска скорост. Нашата батерия захранва 18V, така че за да улесним живота, ще пуснем двигателя по същия начин. Когато използвате DC двигатели, които трябва да се обърнат във вериги, ще изпитате голям обратен ток във вашата верига, когато обърнете двигателя. По същество вашият двигател действа като генератор, докато спира и се движи назад. За да защитите вашия контролер от това, можете да използвате това, което се нарича H-Bridge. По същество това са 4-транзистори, подредени в H-образна форма. Използвахме продукт от Acroname. Уверете се, че избраният от вас драйвер може да издържи тока, необходим за вашия двигател. Нашият двигател беше оценен с 1А непрекъснато, така че 3А контролерът беше достатъчно място за глава. Тази платка също ни позволява да контролираме посоката на двигателя, просто като задвижваме вход високо или ниско, както и спиране (спиране на двигателя и задържане в положение) на двигателя по същия начин.

Стъпка 3: Печатащата глава

Толкова голяма част от оригиналния блок на печатащата глава, който можеше да бъде премахнат. Останахме с пластмасова кутия, която улесни поставянето на печатащата глава. Малък 5V DC мотор беше прикрепен със свредло. Битата е избрана да има възможно най -близък до същия диаметър като фуния. Това ще позволи на тренировката да запълни целия изход на фунията. Когато накрайникът се върти, прахът влиза в каналите и се завърта надолу към изхода. Чрез завъртане на бита едно завъртане бихме могли да създадем пиксел с постоянен размер. Ще бъде необходимо внимателно настройване, за да се направи всичко както трябва. Първоначално имахме проблеми с праха, който просто пръскаше навсякъде, но чрез добавяне на втора фуния и повдигане на свредлото, по -дългото падане, докато беше ограничено до фунията, направи чист пиксел.

Тъй като този двигател трябва да се управлява само при включване или изключване, H-мост тук не беше необходим. Вместо това използвахме сериен прост транзистор със земната връзка на двигателя. Портата на транзистора се управляваше от цифров изход от нашия микроконтролер, същият като цифровите входове на H-моста. Малката платка до DC двигателя е инфрачервен черно -бял сензор. Тази платка просто извежда цифров висок или нисък сигнал, когато сензорът види съответно черно или бяло. В комбинация с черно -бялата лента на енкодера ни позволява да знаем положението на печатащата глава по всяко време, като броим черно -белите преходи.

Стъпка 4: Микроконтролерът

Cypress PSoC интегрира всички отделни хардуерни компоненти. Платката за разработка на Cypress предоставя лесен интерфейс за работа с PSoC и свързване на периферни устройства. PSoC е програмируем чип, така че всъщност можем да създадем физически хардуер в чипа като FPGA. Cypress PSoC Designer има готови модули за общи компоненти като PWM генератори, цифрови входове и изходи и серийни RS-232 com портове.

Платката за разработка също има интегрирана прото-платка, която позволява лесен монтаж на нашите контролери за двигатели. Кодът на PSoC обединява всичко. Той чака да получи серийна команда. Това е форматирано като един ред от 0 и 1s, който показва, че трябва да се отпечата или не за всеки пиксел. След това кодът преминава през всеки пиксел, като стартира задвижващия двигател. Чувствително към ръбовете прекъсване на входа от черно-белия сензор задейства оценка на времето или не отпечатване на всеки пиксел. Ако пикселът е включен, спирачният изход се задвижва високо и се стартира таймер. Прекъсването на таймера изчаква 0,5 секунди, след което увеличава изхода на дозатора, което кара транзистора да се включи и свредлото да се върти, броячът на таймера се нулира. След още половин секунда прекъсване задейства двигателя да спре и задвижващият мотор да се движи отново. Когато условието за отпечатване е невярно, просто нищо не се случва, докато енкодерът не прочете друг черно -бял ръб. Това позволява на главата да се движи плавно, докато не се наложи да спре, за да отпечата. Когато се достигне края на ред ("\ r / n"), "\ n" се изпраща на серийния порт, за да покаже на компютъра, че е готов за нов ред. Управлението на посоката на H-моста също е обърнато. Създаването изпраща сигнала за придвижване напред 5 мм. Това става чрез друг цифров изход, свързан към цифров вход на конектора DSub25 на Create. И двете устройства използват стандартна 5V TTL логика, така че пълен сериен интерфейс не е необходим.

Стъпка 5: Компютърът

За да се създаде напълно независимо устройство, беше използван малък x86 компютър, наречен eBox 2300. За максимална гъвкавост на eBox беше инсталирана персонализирана версия на Windows CE Embedded. В C е разработено приложение за четене на 8-битова растрова картина в сив мащаб от USB устройство. След това приложението повторно взема проби от изображението и след това го извежда един ред по ред към PSoC през сериен com порт.

Използването на eBox може да позволи много по -нататъшни развития. Уеб сървърът може да позволи качването на изображения от разстояние чрез интегрирана безжична връзка. Наред с много други неща може да се приложи дистанционно управление. По -нататъшна обработка на изображения, вероятно дори подходящ драйвер за печат може да бъде създаден, за да позволи на устройството да печата от приложения като бележник. Последното нещо, което почти пропуснахме, беше захранването. Създаването захранва 18V. Но повечето от нашите устройства работят на 5V. Захранващото устройство DC-DC на Texas Instruments беше използвано за активно преобразуване на напрежението, без да се губи енергия за загряване, като по този начин се удължава живота на батерията. Успяхме да реализираме повече от час време за печат. Персонализираната платка улесни монтажа на това устройство и изисква резистори и кондензатори.

Стъпка 6: Това е

Е, това е всичко за нашия PrintBot, създаден на есен 07 за класа ECE 4180 Embedded Design на д -р Хамблен в Georgia Tech. Ето някои изображения, които отпечатахме с нашия робот. Надяваме се, че нашият проект ви харесва и може би той ще вдъхнови по -нататъшно проучване! Голямо благодаря на PosterBot и всички останали iRobot Create Instructables за тяхното вдъхновение и насоки.