PrintBot: 6 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

PrintBot er en iRobotCreate-montert dot-matrix-skriver. PrintBot skriver ut med talkum på alle overflater. Ved å bruke roboten til basen kan roboten skrive ut en praktisk talt ubegrenset størrelse. Tenk på fotballkamper eller basketballbaner. Kanskje rivalene burde være på utkikk etter en sverm av denne takkehelgen neste år. roboten tillater også skriverens mobilitet, slik at den kan reise til et sted for å skrive ut, og deretter gå videre til en annen. Trådløs er inkludert, så fjernkontroll er også mulig. Fortauskunst og reklame er også et målmarked for denne enheten.

Trinn 1: IRobot Create

IRobot Create ligner veldig på iRobot's Roomba, men uten det interne vakuumet. Dette lar oss legge til en større nyttelast og gir oss praktiske monteringshull. iRobot tilbyr også et komplett programmeringsgrensesnitt til Create som gjør det enkelt å kontrollere roboten. Grensesnittet er et enkelt sett med kommandoer og parametere som sendes til roboten i serie. Les spesifikasjonene for Open Interface for mer informasjon. For vår enkle bruk trengte vi bare noen få kommandoer. Ved initialisering må 128 -kommandoen sendes for å be roboten om å begynne å godta ekstern kontroll. Deretter må en modus velges. For full kontroll sender vi kommandoen 132 til Create. Merk at du må sende alle dataene til Opprett som heltall, ikke vanlig ascii -tekst. Hver kommandokode er en byte, verdien av denne byten er heltallverdien 128 eller hva som helst. Hvis du skulle overføre i ascii- eller ansi -tekst, ville hvert tegn i 128 være en byte. For testing eller kontroll via PC anbefaler vi Realterm da det gjør alt veldig likt. Du må også sette Baud -hastigheten til 57600 som angitt i dokumentasjonen for åpent grensesnitt. Nå som Create er initialisert, bruker vi kommandoen 137 for å kjøre roboten fremover. Venteavstand, 156 brukes til å stoppe roboten etter en bestemt avstand. Skriptkommandoene 152 og 153 setter alt sammen og lager et enkelt skript som kan kjøres om og om igjen. IRobot selger det de kaller kommandomodulen, som i utgangspunktet er en programmerbar mikrokontroller og noen få serielle porter som du kan bruke til å styre din Create. I stedet brukte vi en Cypress Programmable System-on-a-Chip (PSoC) kombinert med en veldig liten x86 PC kalt eBox 2300. Roboten har et 18V batteri som vi vil bruke til å drive alle våre eksterne enheter.

Trinn 2: Demontering av skriver og motorstyring

Vi brukte en gammel Epson blekkskriver for horisontal bevegelse av skriveren og skriverhodemonteringen. Den første tingen å gjøre her var å demontere skriveren forsiktig. Dette krevde at alle ikke-essensielle komponenter ble fjernet til det eneste som var igjen var spormonteringen, motoren, skrivehodeholderen og drivremmen. Vær forsiktig så du ikke ødelegger beltet eller drivmotoren. Det kan også være kløver å stikke rundt med en voltmeter før du river ut alle strømkortene, men vi var litt for begeistret for det. Vær oppmerksom på at du ikke trenger noen av sidemateriene, de faktiske skrivehodene eller patronene eller noen kretskort. Etter at alt er demontert, må vi finne ut hvordan du driver denne motoren. Siden vi rev alt fra hverandre før vi testet noe, måtte vi finne riktig spenning for å forsyne motoren. Du kan prøve å finne motorens spesifikasjoner på nettet hvis du finner et modellnummer, men mangler det, koble den til en likestrømforsyning og sakte øke spenningen til motoren. Vi var heldige og fant ut at motoren vår kunne kjøre på 12-42V, men for å være sikker testet vi den manuelt som beskrevet. Vi oppdaget raskt at selv ved 12V vil motoren gå altfor fort. Løsningen her er å bruke Pulse-Width-Modulation (PWM). I utgangspunktet slår dette motoren på og av veldig raskt for å snurre motoren med lavere hastighet. Batteriet vårt leverer 18V så for å gjøre livet enkelt vil vi kjøre motoren av den samme. Når du bruker likestrømsmotorer som må reversere i kretser, vil du oppleve stor tilbakestrøm i kretsen når du reverserer motoren. I hovedsak fungerer motoren din som en generator mens den stopper og reverserer. For å beskytte kontrolleren mot dette kan du bruke det som kalles en H-Bridge. Dette er i hovedsak 4-transistorer arrangert i en H-form. Vi brukte et produkt fra Acroname. Sørg for at driveren du velger kan håndtere strømmen som trengs for motoren din. Motoren vår ble vurdert til 1A kontinuerlig, så 3A -kontrolleren var rikelig med plass. Dette brettet tillater oss også å kontrollere motorens retning ved ganske enkelt å kjøre en inngang høy eller lav samt å bremse (stoppe motoren og holde den i posisjon) motoren på samme måte.

Trinn 3: Skrivehodet

Så mye av den originale skriverhodet som kunne fjernes ble fjernet. Vi satt igjen med en plastboks som gjorde det enkelt å feste skrivehodet. En liten 5V likestrømsmotor ble festet med et bor. Boret ble valgt til å ha så nær samme diameter som en trakt som mulig. Dette gjør at boret kan fylle hele utløpet av trakten. Når boret snurrer, kommer pulver inn i sporene og roterer nedover boret mot utgangen. Ved å rotere biten én rotasjon kunne vi lage en piksel i konstant størrelse. Omhyggelig tuning vil være nødvendig for at alt skal passe akkurat. I utgangspunktet hadde vi problemer med at pulveret bare sprøytet over alt, men ved å legge til en annen trakt og løfte borekronen, ble det lengre fallet mens det var begrenset til trakten, en ren piksel.

Siden denne motoren bare må kontrolleres på eller av, var det ikke nødvendig med en H-bro her. I stedet brukte vi en enkel transistor i serie med motorens jordforbindelse. Porten til transistoren ble styrt av en digital utgang fra mikrokontrolleren vår på samme måte som de digitale inngangene til H-broen. Den lille kretskortet ved siden av likestrømsmotoren er en infrarød svart -hvit sensor. Dette kortet sender ganske enkelt ut et digitalt høyt eller lavt signal når sensoren ser henholdsvis svart eller hvitt. Kombinert med den sorte og hvite encoder -stripen lar vi oss alltid vite posisjonen til skrivehodet ved å telle svarte til hvite overganger.

Trinn 4: Mikrokontrolleren

Cypress PSoC integrerer alle separate deler av maskinvare. Et Cypress -utviklingsbord ga et enkelt grensesnitt for å jobbe med PSoC og koble til eksterne enheter. PSoC er en programmerbar brikke, slik at vi faktisk kan lage fysisk maskinvare i brikken som en FPGA. Cypress PSoC Designer har ferdiglagde moduler for vanlige komponenter som PWM-generatorer, digitale innganger og utganger og serielle RS-232 com-porter.

Utviklingskortet har også et integrert protokort som muliggjorde enkel montering av våre motorstyringer. Koden på PSoC bringer alt sammen. Den venter på å motta en seriell kommando. Dette er formatert som en enkelt linje med 0 og 1s som indikerer å skrive ut eller ikke for hver piksel. Koden går deretter gjennom hver piksel og starter motoren. Et kantfølsomt avbrudd på inngangen fra den svart/hvite sensoren utløser en vurdering av været eller ikke for å skrive ut på hver piksel. Hvis en piksel er på, blir bremseeffekten drevet høyt, en timer startes. Et avbrudd på timeren venter på. 5 sekunder, og driver deretter utmatingsutgangen høyt, noe som får transistoren til å slå seg på og borekronen snurrer, tidtelleren nullstilles. Etter ytterligere et halvt sekund utløser et avbrudd motoren til å stoppe og motoren til å bevege seg igjen. Når betingelsen for utskrift er falsk, skjer det ingenting før koderen leser en annen svart til hvit kant. Dette gjør at hodet kan bevege seg jevnt til det må stoppe for å skrive ut. Når enden av en linje er nådd ("\ r / n") sendes en "\ n" på serieporten for å indikere for PCen at den er klar for en ny linje. Retningskontrollen på H-broen er også reversert. Opprett sendes signalet om å gå 5 mm fremover. Dette gjøres via en annen digital utgang koblet til en digital inngang på Create's DSub25 -kontakt. Begge enhetene bruker standard 5V TTL -logikk, så et fullt serielt grensesnitt er unødvendig.

Trinn 5: PCen

For å lage en helt uavhengig enhet ble en liten x86 PC brukt eBox 2300. For maksimal fleksibilitet ble en tilpasset versjon av Windows CE Embedded installert på eBox. En applikasjon ble utviklet i C for å lese et 8-biters gråtonebitkart fra en USB-stasjon. Applikasjonen samplet deretter bildet på nytt og send det deretter ut en linje om gangen til PSoC via seriell com-port.

Bruk av eBox kan tillate mange videreutviklinger. En webserver kan tillate at bilder lastes opp eksternt via integrert trådløs. Fjernkontroll kan implementeres, blant mange andre ting. Videre bildebehandling, muligens til og med en skikkelig skriverdriver kan opprettes slik at enheten kan skrive ut fra programmer som notatblokk. En siste ting vi nesten savnet var strøm. The Create forsyninger 18V. Men de fleste av enhetene våre kjører på 5V. En Texas Instruments DC-DC strømforsyning ble brukt til aktivt å konvertere spenningen uten å kaste bort strømmen til varme, og dermed forlenge batterilevetiden. Vi klarte å realisere over en times utskriftstid. Et tilpasset kretskort gjorde monteringen av denne enheten og nødvendige motstander og kondensatorer enkel.

Trinn 6: Det er det

Det er det for vår PrintBot opprettet høst 07 for Dr. Hamblens ECE 4180 Embedded Design -klasse ved Georgia Tech. Her er noen bilder vi skrev ut med roboten vår. Vi håper du liker prosjektet vårt, og kanskje det vil inspirere til videre utforskning! Stor takk til PosterBot og alle de andre iRobot Create Instructables for deres inspirasjon og veiledning.