Плата розширення ЧПУ Arduino Nano CNC Shield v4.0

Плата розширення CNC Shield v4.0 для контролера Arduino Nano.

Плата розширення ЧПУ Arduino Nano CNC Shield v4.0 використовується для створення на основі контролера Arduino Nano (інших контролерів сумісних по типорозміру) верстатів з числовим програмним управлінням, 3D принтерів, гравірувальною або фрезерної машини і т. п. Плата розширення CNC Shield v4.0 може працювати з Arduino Nano і драйверами двигунів за допомогою програмного забезпечення Arduino GRBL. Програмне забезпечення обмінюється інформацією з «залізом» за допомогою G-кодів. Програмне забезпечення можна завантажити тут.
Перед використанням CNC Shield v4.0 потрібно встановити на Ваш комп'ютер програмне забезпечення Arduino GRBL. Тепер треба підготувати до роботи CNC Shield v4.0. Для цього нам знадобляться джампери (в комплект поставки не входять). CNC Shield v4.0 має три слоти, по 16 контактів кожен, для підключення трьох драйверів двигунів. Для підключення трьох драйверів крокових двигунів A4988 (або аналогічних) біля кожного слота є синя колодка, яка складається з чотирьох контактів. Ці контакти дублюють контакти драйверів до них підключаються обмотки двигунів. Біля кожного слота для підключення драйвера двигуна є жовта колодка, що складається з шести пінів, для керування кроком двигуна. Ці піни на платі ніяк не позначені, умовно назвемо їх M0, M1, M2, причому пара M0 верхня.

Як згадувалося вище, CNC Shield v4.0 має три слоти, по 16 контактів кожен, для підключення трьох драйверів двигунів. Кожен слот відповідає за свою вісь. Слоти, позначені жовтим кольором, відповідають за осі X, Y, Z. На текстоліті плати є відповідні піктограми для ідентифікації осей.
На платі CNC Shield v4.0 є контакти для підключення кінцевих датчиків і аварійних кнопок зупинки всього процесу або окремої осі, кнопки паузи, продовження, повернення на вихідну позицію, включення подачі охолодження:

• Abort – кнопка повернення на вихідну позицію;
• Hold – пауза;
• Resume – кнопка продовження;
• X+ X - Y+ Y - Z+ Z – кнопка аварійної зупинки осей X, Y, Z;
• E-STOP – кнопка аварійної зупинки всього процесу;
• CoolEn – включення подачі охолодження.

Колодка D12 замикається для можливості керування кроком, колодка D13 замикається для можливості керування напрямком обертання.
Також на платі CNC Shield ver. 3.0 є кнопка скидання параметрів і перезавантаження, позначена RST.
Для розширення можливостей CNC Shield v4.0 на платі передбачено два інтерфейсу зв'язку UART і I2C.

Після налаштування і підготовки CNC Shield v4.0 з'єднуємо його з контролером Arduino Nano (або іншим сумісним) і з драйверами двигунів. Arduino Nano потрібно підключити так, щоб USB гніздо контролера було розташоване праворуч. Для перевірки підключення із зворотного боку CNC Shield v4.0 є терморегулятори Arduino Nano – контакти повинні збігатися. Драйвери A4988 потрібно підключити так, щоб настроювальні резистори були розташовані зліва.
Далі потрібно підключити Arduino Nano до комп'ютера і синхронізувати з програмним забезпеченням. Далі підключаємо харчування силової частини CNC Shield v4.0. Для цього на платі є вхід для зовнішнього джерела живлення. Гніздо для зовнішнього живлення вимагає штекер адаптера діаметром 2,1 мм, центральний контакт позитивний. Напруга живлення силової частини 12 – 24 Ст. Напруга живлення силової частини потрібно підбирати під наявні драйвера двигунів. Не всі драйвери двигунів працюють з високою напругою живлення і можуть вийти з ладу при подачі високої напруги.
Тепер можна підключати крокові двигуни і робити пробний запуск. Потрібно озброїться мультиметром і викруткою для настройки оптимальної напруги на контрольних точках драйверів двигунів. Під час проведення настройки, двигун повинен бути включений.

Напруга між цими двома точками повинно відповідати формулі V=I*0,4 (напруга дорівнює номінальному струму двигуна, помноженому на коефіцієнт 0,4). Напруга виставляємо налаштуванням потенціометра драйвера двигуна. Таку настройку потрібно провести окремо для кожної осі.
Для подачі живлення силової частини на двигуни потрібно замкнути джампером перемичку, позначену на платі Mot-VOT-Sel. Харчування логічної частини походить від контролера Arduino Nano і становить 5В. Напруга логічної частини можна переключити на 3,3 В. Для цього потрібно замкнути джампером перемичку, позначену на платі 3V3-GND.
    
Характеристики:

модель: CNC Shield v4.0;
контролер: Arduino Nano і інші сумісні;
кількість осей: 3 (X, Y, Z);
напруга живлення логічної частини: 3,3 - 5В;
напруга живлення силової частини: 12 – 24В;
сумісні драйвери двигунів: A4988, а також інші подібні;
зв'язок з іншими пристроями: UART, I2C;
програмне забезпечення: Arduino GRBL;
розміри: 72 х 59 х 20 мм;
вага: 31 р.