PrintBot: 6 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:58

PrintBot یک چاپگر dot-matrix است که روی iRobotCreate نصب شده است. PrintBot با استفاده از پودر تالک روی هر سطح زمین چاپ می کند. استفاده از ربات برای پایه به ربات اجازه می دهد تا اندازه ای تقریبا نامحدود چاپ کند. به بازیکنان فوتبال یا زمین های بسکتبال فکر کنید. شاید رقبا باید به دنبال گروهی از این آخر هفته شکرگزاری سال آینده باشند. این ربات همچنین قابلیت حرکت چاپگر را نیز دارد و به آن اجازه می دهد تا به مکانی برای چاپ سفر کرده و سپس به مکان دیگری حرکت کند. بی سیم موجود است ، بنابراین کنترل از راه دور نیز امکان پذیر است. هنر پیاده رو و تبلیغات نیز بازار هدف این دستگاه است.

مرحله 1: IRobot ایجاد کنید

iRobot Create بسیار شبیه Roomba iRobot است ، اما بدون خلاء داخلی. این به ما اجازه می دهد تا بار بیشتری را اضافه کنیم و سوراخ های نصب مناسب را به ما می دهد. iRobot همچنین یک رابط برنامه نویسی کامل برای ایجاد فراهم می کند که کنترل ربات را بسیار ساده می کند. رابط کاربری مجموعه ای ساده از دستورات و پارامترها است که به صورت سری به ربات ارسال می شود. برای اطلاعات بیشتر مشخصات Open Interface را بخوانید. برای استفاده ساده ما فقط به چند دستور نیاز داریم. پس از راه اندازی اولیه ، دستور 128 باید ارسال شود تا به ربات بگوید که کنترل خارجی را بپذیرد. در مرحله بعد باید یک حالت انتخاب شود. برای کنترل کامل ، فرمان 132 را به Creat ارسال می کنیم. توجه داشته باشید که باید همه داده ها را به عنوان صحیح به Creat ارسال کنید ، نه متن ascii معمولی. هر کد کد فرمان یک بایت است ، مقدار آن بایت مقدار صحیح 128 یا هر چیز دیگری است. اگر بخواهید متن ascii یا ansi را منتقل کنید ، هر کاراکتر در 128 یک بایت خواهد بود. برای آزمایش یا کنترل از طریق رایانه ، Realterm را توصیه می کنیم زیرا همه چیز را بسیار ساده می کند. شما همچنین باید نرخ Baud را روی 57600 تنظیم کنید ، همانطور که در مستندات Open Interface آمده است. اکنون که Creat اولیه می شود ، از دستور 137 برای جلو ربات استفاده می کنیم. Wait Distance، 156 برای توقف روبات بعد از یک فاصله مشخص استفاده می شود. دستورات اسکریپت 152 و 153 همه چیز را کنار هم قرار می دهد و یک اسکریپت ساده ایجاد می کند که می تواند بارها و بارها اجرا شود. iRobot آنچه را که ماژول فرمان می نامند که اساساً یک کنترلر کوچک قابل برنامه ریزی است و چند پورت سریال که می توانید برای کنترل Creat خود استفاده کنید ، می فروشد. به در عوض ما از Cypress Programmable System-on-a-Chip (PSoC) همراه با یک کامپیوتر x86 بسیار کوچک به نام eBox 2300 استفاده کردیم. این ربات دارای یک باتری 18 ولت است که از آن برای تغذیه همه لوازم جانبی خود استفاده خواهیم کرد.

مرحله 2: جدا کردن چاپگر و کنترل موتور

ما از یک چاپگر جوهر افشان قدیمی اپسون برای حرکت افقی چاپگر و مجموعه نصب سر چاپ استفاده کردیم. اولین کاری که در اینجا انجام شد این بود که پرینتر را با دقت جدا کنید. این امر مستلزم حذف تمام اجزای غیر ضروری است تا جایی که تنها قطعه مسیر ، موتور ، نگهدارنده سر چاپ و تسمه محرک باقی مانده بود. مراقب باشید این کمربند یا موتور محرک آن شکسته نشود. همچنین ممکن است قبل از پاره کردن تمام بردهای برق با ولت متر دور بزنید ، اما ما خیلی هیجان زده بودیم. توجه داشته باشید که به هیچ یک از مجموعه های تغذیه صفحه ، سرها یا کارتریج های چاپ واقعی یا هر برد مدار نیاز ندارید. پس از جدا شدن همه چیز ، باید نحوه رانندگی این موتور را دریابیم. از آنجا که ما قبل از آزمایش هر چیزی همه چیز را از هم جدا کردیم ، باید ولتاژ مناسب برای تامین موتور را پیدا کنیم. اگر می توانید شماره مدل را پیدا کنید ، می توانید مشخصات موتور را به صورت آنلاین پیدا کنید ، اما فاقد آن ، آن را به منبع تغذیه DC متصل کرده و به آرامی ولتاژ موتور را افزایش دهید. ما خوش شانس بودیم و متوجه شدیم که موتور ما می تواند با ولتاژ 12-42 ولت کار کند ، اما مطمئن باشید که آن را به صورت دستی آزمایش کردیم. ما به سرعت متوجه شدیم که حتی در ولتاژ 12 ولت نیز موتور خیلی سریع کار می کند. راه حل در اینجا استفاده از Pulse-Width-Modulation (PWM) است. اساساً این موتور را خیلی سریع روشن و خاموش می کند تا موتور را با سرعت کمتری بچرخاند. باتری ما 18 ولت را تأمین می کند بنابراین برای سهولت در زندگی ، موتور را به همان شکل خاموش می کنیم. هنگام استفاده از موتورهای DC که باید در مدارها معکوس شوند ، هنگام برگشت موتور ، جریان برگشتی زیادی را در مدار خود تجربه خواهید کرد. اساساً موتور شما در حالی که متوقف و معکوس می شود ، به عنوان یک ژنراتور عمل می کند. برای محافظت از کنترل کننده خود در این مورد ، می توانید از آنچه H-Bridge نامیده می شود استفاده کنید. این در اصل 4 ترانزیستور است که به شکل H آرایش یافته اند. ما از محصولی از Acroname استفاده کردیم. مطمئن شوید که راننده ای که انتخاب می کنید بتواند جریان مورد نیاز موتور شما را کنترل کند. موتور ما برای 1A پیوسته رتبه بندی شد ، بنابراین کنترل کننده 3A فضای کافی برای سر داشت. این برد همچنین به ما این امکان را می دهد که جهت موتور را به سادگی با بالا یا پایین ورودی ورودی و همچنین ترمزگیری (متوقف کردن موتور و نگه داشتن آن در موقعیت) موتور به همان شیوه کنترل کنیم.

مرحله 3: سر چاپ

به همان اندازه که مجموعه سر چاپ اصلی قابل حذف بود حذف شد. یک جعبه پلاستیکی برای ما باقی مانده بود که می توانست سر چاپ ما را به راحتی وصل کند. یک موتور کوچک 5 ولت DC با یک مته متصل شد. بیت انتخاب شد تا جایی که ممکن است نزدیک به قطر یک قیف باشد. این باعث می شود که مته کل خروجی قیف را پر کند. وقتی بیت می چرخد ، پودر وارد شیارها شده و بیت را به سمت خروجی می چرخاند. با چرخش چرخش بیت یک می توانیم پیکسلی با اندازه ثابت ایجاد کنیم. برای تنظیم همه چیز به درستی ، تنظیم دقیق لازم است. در ابتدا ما با پودر به سادگی در همه جا مشکل داشتیم ، اما با افزودن قیف دوم و بالا بردن بیت مته ، سقوط طولانی تر در حالی که محدود به قیف بود یک پیکسل تمیز ایجاد می کرد.

از آنجا که این موتور فقط باید روشن یا خاموش باشد ، در اینجا نیازی به پل H نیست. در عوض ما از یک ترانزیستور ساده به صورت سری با اتصال زمین به موتور استفاده کردیم. دروازه ترانزیستور توسط خروجی دیجیتالی از میکروکنترلر ما و ورودی های دیجیتالی پل H کنترل می شود. PCB کوچک در کنار موتور DC یک سنسور سیاه و سفید مادون قرمز است. هنگامی که سنسور به ترتیب سیاه یا سفید را می بیند ، این برد به سادگی یک سیگنال دیجیتال بالا یا پایین را خروجی می دهد. همراه با نوار رمزگذار سیاه و سفید به ما امکان می دهد با شمارش تغییرات سیاه و سفید در هر زمان موقعیت سر چاپ را بدانیم.

مرحله 4: میکروکنترلر

Cypress PSoC تمام قطعات سخت افزاری جداگانه را ادغام می کند. یک هیئت توسعه Cypress یک رابط کاربری آسان برای کار با PSoC و اتصال وسایل جانبی ارائه داد. PSoC یک تراشه قابل برنامه ریزی است ، بنابراین ما می توانیم مانند FPGA سخت افزار فیزیکی را در تراشه ایجاد کنیم. Cypress PSoC Designer ماژول های از پیش ساخته شده برای اجزای متداول مانند ژنراتورهای PWM ، ورودی ها و خروجی های دیجیتال و پورت های سریال RS-232 com دارد.

برد توسعه همچنین دارای یک برد اولیه است که امکان نصب آسان کنترلرهای موتور را فراهم می کند. کد PSoC همه چیز را با هم جمع می کند. منتظر دریافت دستور سریال است. این به صورت یک خط 0 و 1 ثانیه قالب بندی می شود که نشان می دهد برای هر پیکسل چاپ می شود یا نه. سپس کد از طریق هر پیکسل حلقه می شود و موتور محرک را راه اندازی می کند. وقفه حساس به لبه در ورودی سنسور سیاه/سفید باعث ارزیابی وضعیت آب و هوا یا عدم چاپ در هر پیکسل می شود. اگر پیکسلی روشن باشد ، خروجی ترمز بالا می رود و زمان سنج شروع می شود. وقفه ای در تایمر برای 5 ثانیه منتظر می ماند و سپس خروجی دیسپنسر را بالا می برد و باعث روشن شدن ترانزیستور و چرخش مته می شود ، شمارنده تایمر تنظیم مجدد می شود. پس از نیم ثانیه دیگر ، وقفه باعث می شود موتور متوقف شود و موتور محرک دوباره حرکت کند. وقتی شرط چاپ اشتباه است ، تا زمانی که رمزگذار لبه سیاه و سفید دیگری را نخواند ، هیچ اتفاقی نمی افتد. این اجازه می دهد تا هد به آرامی حرکت کند تا زمانی که نیاز به توقف برای چاپ باشد. وقتی به انتهای خط رسید ("\ r / n") یک "\ n" روی پورت سریال ارسال می شود تا به رایانه نشان دهد که برای خط جدید آماده است. کنترل جهت بر روی پل H نیز معکوس است. ایجاد سیگنال ارسال می کند تا 5 میلی متر به جلو حرکت کند. این کار از طریق خروجی دیجیتالی دیگر متصل به ورودی دیجیتالی در کانکتور Creat's DSub25 انجام می شود. هر دو دستگاه از منطق استاندارد 5V TTL استفاده می کنند ، بنابراین رابط سریال کامل غیر ضروری است.

مرحله 5: رایانه شخصی

برای ایجاد یک دستگاه کاملاً مستقل ، از یک رایانه کوچک x86 به نام eBox 2300 استفاده شد. برای حداکثر انعطاف پذیری ، یک سفارشی از Windows CE Embedded روی eBox نصب شد. برنامه ای برای خواندن نقشه بیت 8 مقیاس خاکستری از درایو USB در C توسعه داده شد. سپس برنامه از تصویر مجدد نمونه برداری کرده و سپس آن را به صورت خطی به صورت همزمان از طریق پورت com com به PSoC ارسال می کند.

استفاده از eBox می تواند توسعه های بیشتری را امکان پذیر کند. یک سرور وب می تواند اجازه دهد تصاویر از راه دور از طریق بی سیم یکپارچه بارگذاری شوند. از جمله موارد دیگر می توان کنترل از راه دور را پیاده کرد. پردازش تصویر بعدی ، احتمالاً حتی یک درایور چاپ مناسب نیز ایجاد می شود تا دستگاه بتواند از برنامه هایی مانند دفترچه یادداشت چاپ کند. آخرین چیزی که تقریباً از دست دادیم قدرت بود. منابع ایجاد 18 ولت. اما اکثر دستگاه های ما با ولتاژ 5 ولت کار می کنند. از منبع تغذیه DC-DC Texas Instruments برای تبدیل فعال ولتاژ بدون هدر دادن قدرت به گرما استفاده شد ، بنابراین عمر باتری را افزایش می دهد. ما توانستیم بیش از یک ساعت زمان چاپ را درک کنیم. یک برد مدار سفارشی باعث نصب این دستگاه شده و مقاومت و خازن های مورد نیاز را آسان می کند.

مرحله ششم: همین

خوب ، این برای PrintBot ما است که در پاییز 07 برای کلاس طراحی جاسازی شده ECE 4180 دکتر Hamblen در Georgia Tech ایجاد شده است. در اینجا تصاویری وجود دارد که ما با ربات خود چاپ کرده ایم. ما امیدواریم که از پروژه ما خوشتان بیاید و شاید این باعث اکتشاف بیشتر شود! با تشکر بزرگ از PosterBot و سایر iRobot Create Instructables برای الهام و راهنمایی آنها.