Forum Czytelników
Forum Czytelników
CNC - dla wszystkich
CNC - dla wszystkich
wiertarki, frezarki, grawerki
Sterować własnoręcznie wykonaną maszy- a jeszcze lepiej również w osi Z, zaczyna- W przedstawianej historii występuje
ną za pomocą komputera PC - oto ma- ją się piętrzyć trudności i zapał zanika. ważna myśl przewodnia. Ująłbym ją tak:
rzenie niejednego elektronika, mechanika, Nie łudz
my się - w sieci raczej nie znaj-  Chcieć - to móc .
majsterkowicza, ale również ... rzemieślni- dziemy gotowej recepty na działającą, Kiedyś uparłem się, że nie święci garn-
ka. Było to swego czasu i moim marze- uniwersalną maszynę CNC. Poza tym do- ki lepią i to się potwierdziło. Wrócę jeszcze
niem. Chciałem doprowadzić taki projekt brze jest dokładnie wiedzieć co się dzieje do lat 1990 - 1993, bo gdzieś w tym okresie
do końca i wykonać go, a nie spocząć na w naszym programie, aby w razie potrze- się tym zajmowałem. Wtedy nie było ta-
pobieżnych rozważaniach. Działo się to by przerobić np. frezarkę na wiertarkę, kich możliwości jak dziś, jeśli chodzi o sil-
przed ok. 9 - 10 laty, więc z tej perspekty- czy odwrotnie. niki krokowe, prowadnice i nakrętki bez-
wy mogę teraz opisać swoje zmagania Ja postanowiłem wykonać od podstaw luzowe, okrągłe śruby pociągowe itd. Zre-
z tym tematem. sterownik, napisać program, zrobić jakiś sztą nigdy za bardzo nie byłem  z mecha-
Na rynku (również i w Polsce) można podstawowy prototyp mechaniczny i prze- niką za pan brat . Dlatego swój prototyp
znalez
ć sporo różnego rodzaju sterowni- testować całość w akcji. frezarki wyciąłem i posklejałem ... z drew-
ków, elementów systemów sterowania sil- Za cel obrałem sobie nie byle co, bo wy- na! Dowodem niech będzie tych kilka fo-
nikami krokowymi, serwomotorów. Moż- konanie z drewna bukowego śmigieł do tografii zrobionych dopiero teraz, gdy zo-
na się też pokusić o wyszukanie w Inter- modeli latających, jako że się nimi swego stał mi tylko szkielet maszyny. Na tym dzi-
necie jakiegoś darmowego oprogramowa- czasu zajmowałem. Gdy teraz oglądam wolągu zrobiłem owe osławione śmigła.
nia. Z moich doświadczeń i dość licznej śmigła wykonane przed laty na tym proto-
korespondencji z amatorami konstruo- typie - śmigła zresztą bardzo dobrej jako- ... czego i Wam życzę...
wania tego rodzaju maszyn wynika jed- ści - muszę nieskromnie przyznać, że sam
nak, że po pierwszej fascynacji możliwo- się dziwię, że to zrobiłem od początku do
ściami sterowania w płaszczyz
nie X-Y, końca. Marek Klimczak
W prasie elektronicznej znajdujemy z rzadka szyldu reklamowego. Jest to zadanie nieco z reklamą wystarcza w zupełności. Wykorzy-
jakieś artykuły traktujące o sterowaniu silni- prostsze, niż zrobienie rzeczonego śmigła, stałem możliwość eksportu pliku roboczego
ków krokowych, ale z reguły kończy się na ale od czegoś trzeba zacząć. Omówimy zada- do formatu *.PLT, czyli pliku ploterowego.
możliwości zakręcenia wałkiem w lewo lub nia typu grawerowanie, wycinanie, frezowa- Plik ten zawiera w jawnej postaci zbiór par
prawo bez większego sensu. Niestety nie nie, wiercenie. współrzędnych kolejnych punktów, przez
wystarcza to do wykonania skoordynowane- które powinien przejść pisak plotera, a w na-
go ruchu wzdłuż zaprojektowanej krzywej Zasada sterowania szym przypadku - frez. Jeśli obiektem jest
na płaszczyz
nie X-Y, nie wspominając już Do projektowania obiektów przeznaczonych powiedzmy prostokąt
o osi Z. do wycięcia (wygrawerowania) posłużył mi (rysunek 1a), to plik
Ten artykuł niech więc będzie w miarę Corel. Na pewno można zrobić to samo będzie zawierał tylko
wyczerpującą instrukcją - jak wyfrezować, i w innych programach typu CAD. Ja używa- kilka wierszy, bo wy-
powiedzmy z twardej pianki PCV, litery do łem Corela, który do prac związanych np. starcza wtedy podanie Rys. 1a
Elektronika dla Wszystkich
54
Forum Czytelników
współrzędnych wierzchołków wielokąta. Chciałoby się opowiedzieć o wszystkim na
Plik prostokat.PLT wygląda następująco: raz, ale czeka Was po kolei trochę elektroniki,
Podprogram służący do transformacji pli- mechaniki, nieco matematyki oraz logiki.
ku prostokat.PLT musi ignorować jego po-
czątkowe wiersze aż do  LT; . Dopiero na- Program
stępne wiersze są dla nas istotne. Zacznijmy od samego komputera. Mamy do
Gdybyśmy narysowali bezpośredniej dyspozycji gniazdo portu rów-
choćby fragment krzywej noległego (drukarkowe), a w nim (pewnie nie
(rysunek 1b) - plik robi się każdy o tym wiedział) 12 wyjść i 5 wejść.
już spory, zawiera bowiem Póki co zainteresujemy się wyjściami.
kilkadziesiąt par współrzęd- Każde z wyjść i każdy jego bit, jest dostęp-
nych punktów. Jeżeli punkty ne z poziomu języka, w którym napisano
te połączymy odcinkami li- Rys. 1b program.
nii prostych, uzyskamy tę krzywą z całkiem
niezłym przybliżeniem, które w tego rodzaju
pracach jest aż nadto wystarczające. Otrzy-
many plik to krzywa.plt.
Problemy związane ze
prostokat.plt
skalą rysunku, przelicze- Fot. 4 Wózek poruszający się w osi Y
IN;VS32,1;
niem jednostek z pliku na wraz z wózkiem Z.
VS32,2;
kroki silników pozosta-
VS32,3;
wiam Wam do samodziel- VS32,4; A propos języka - mała dygresja. Zdaję so-
VS32,5;
nego rozwiązania ponie- bie sprawę z tego, że w tym momencie nie-
VS32,6;
waż wszystko zależy od za- którzy się może skrzywią z niesmakiem. Bę-
VS32,7;
stosowanych w konkretnej VS32,8; dzie im to wybaczone, bo nie wiedzą, co czy-
WU0;
konstrukcji układów me- nią. Domniemanym powodem skrzywienia
PW0.350,1;
chanicznych. jest Turbo Basic, w którym pisałem swoje pro-
PW0.350,2;
Jasna sprawa, tylko jak PW0.350,3; Fot. 1 śmigła z drewna bukowego do gramy. Tym, którzy się skrzywili, a znają kilka
PW0.350,4;
poprowadzić frez po pro- modeli samolotów wykonane za innych, nowszych, lepszych, czy może mo-
PW0.350,5;
stych łączących te punkty? pomocą opisywanego urządzenia. dniejszych języków powiem, że nie ma żad-
PW0.350,6;
PW0.350,7;
Na razie mamy tylko gołe Największe ma średnicę 56cm. nych przeszkód, żeby napisać to w dowolnym
PW0.350,8;
silniki i zbiór liczb w pliku. języku. Ja (przynajmniej wtedy) nie znałem in-
SP1;
Oczywiście na razie nie nych, pisałem więc w TBasicu. To już nie był
LT;
dostrzegamy też takich niu- PU-981 2604;
ten zwykły Basic z interpreterem, tylko kompi-
PD1353 2604;
ansów jak poprawka na lator. Efektem pracy był plik *.EXE. Wierzcie
PD1353 1217;
promień frezu, choć Corel mi - jeśli tylko ma się w danym języku coś cie-
PD-981 1217;
sobie z tym też radzi. Mo- PD-981 2604;
kawego do powiedzenia -  nie widzę żadnej
SP0;
żemy z nim również uzgo- różnicy . Tak jak w życiu... A teraz do pracy.
dnić, że np. wycinając literę
 A trzeba najpierw wyciąć wewnętrzny trój- Silniki
kąt, a dopiero póz
niej obrys całej litery, bo in- Aby zakręcić silnikiem krokowym trzeba wy-
aczej - nie będzie w czym dalej wycinać. słać na wyjścia PC-ta pewną sekwencję zer
i jedynek na czterech liniach wyjściowych.
PD1146 3555; PD1671 4811;
krzywa.plt Fot. 2 Widok frezarki w  prawie całej Sekwencję taką, aby na każdej kolejnej linii
PD1230 3620; PD1615 4846;
okazałości . Wzdłuż dolnych pojawiła się cyklicznie jedynka. Sterownik
PD1306 3683; PD1554 4872;
IN;
listew poruszał się wózek X może wtedy mieć postać jedynie wzmacnia-
PD1377 3745; PD1489 4888;
VS32,1;
PD1442 3806; PD1422 4896;
VS32,2; z przymocowanym do niego cza prądu. Uzyskujemy tzw. pracę pełnokro-
PD1501 3866; PD1353 4893;
VS32,3;
obrabianym materiałem. kową. W zastosowanym przeze mnie silniku
PD1555 3925; PD1285 4881;
VS32,4;
potrzeba 200 takich kroków na jeden obrót
PD1603 3982; PD1219 4858;
VS32,5;
PD1646 4038; PD1156 4824;
VS32,6; wałka. Od razu zaznaczę, że niektóre silniki
PD1684 4092; PD1126 4803;
VS32,7;
nie lubią tego rodzaju pracy, buntują się drga-
PD1717 4145; PD1097 4779;
VS32,8;
niami, a czasem i zerwaniem dokładności pra-
PD1745 4197; PD1069 4752;
WU0;
PD1769 4247; PD1044 4723;
PW0.350,1; cy. Lepiej więc zastosować od razu pracę pół-
PD1788 4295; PD1020 4691;
PW0.350,2;
krokową, czyli następującą sekwencję:
PD1803 4342; PD998 4655;
PW0.350,3;
krok prąd w fazach
PD1815 4387; PD978 4617;
PW0.350,4;
PD1822 4431; PD960 4576;
PW0.350,5; 1 0001
PD1825 4473; PD945 4531;
PW0.350,6;
2 0011
PD1826 4513; PD933 4484;
PW0.350,7;
3 0010
PD1822 4551; PD923 4433;
PW0.350,8;
PD1816 4588; PD917 4379;
SP1;
40110
PD1806 4623; PD913 4322;
LT;
5 0100
PD1794 4656; PD913 4262;
PU202 2977;
6 1100
PD1779 4686; SP0;
PD507 3146;
PD1762 4715;
PD748 3286;
Fot. 3 Widok wózka Y i Z od dołu. 7 1000
PD1742 4742;
PD858 3355;
A
ożyska o średnicy 15 mm 8 1001
PD1720 4767;
PD961 3423;
PD1697 4790; spełniały tu rolę bloczków do 9 0001
PD1057 3489;
linek napędowych i rolek. itd.
Elektronika dla Wszystkich
55
Forum Czytelników
Obrót podzielony jest teraz na 400
półkroków. Można więc uzyskać większą
rozdzielczość, praca jest spokojniejsza, cich-
sza. Daleko jej jeszcze do płynności, jak w
innego typu silnikach, ale mamy za to
możliwość poruszać mechanizmem posuwu
prawie za darmo i bezbłędnie.
Jest i pewne ALE. Zauważamy po chwili,
że do trzech silników wykorzystać musimy
wszystkie 12 linii wyjściowych. A co na
przykład z załączaniem silnika wrzeciona
z programu, czy innymi czynnościami, które
mogą się okazać niezbędne?
Jest na to prosta rada. Zatrudniłem do te-
go 3 dekodery z kodu BCD na  jeden z dzie-
sięciu , czyli po prostu 3 kostki 4028. Teraz
już tylko trzema liniami możemy sterować
położeniem wałka każdego silnika i pozo-
stają jeszcze 3 wolne wyjścia. Trzeba tylko
przesunąć poziom TTL do CMOS, co widać Rys. 2
na schemacie (rysunek 2). Ktoś zapyta, po
co tu jeszcze CMOS-y zasilane z 12V? Rys. 3 zowe ze względu na łatwość ich sterowa-
Otóż łatwo nimi wysterować bramki kluczy nia. Uzyskiwane przy ich pomocy prędko-
MOSFET, załączające uzwojenia silników. ści są do tych celów wystarczające.
Aby wytworzyć opisaną wyżej sekwencję O zasilaczu właściwie nie ma co wspo-
załączeń zastosowałem proste bramki OR minać; 12V/0,5A ze stabilizacją do CMOS-
z diod. Rezystory ściągają potencjał bramek ów i ok. 12 - 13V/ prąd zależny od zastoso-
do masy gdy na wszystkich wyjściach 4028 wanych silników - bez stabilizacji.
podłączonych do danej bramki przez diody,
jest poziom zero. Separacja
Teraz tabelka wygląda tak: Wiem, że aby zachować zasady sztuki na-
krok ABC WY 4028 = 1 abcd leżałoby jeszcze oddzielić galwanicznie
1 000 0 0001 sterownik od komputera za pomocą trans-
2 100 1 0011 optorów. Rozwiązanie takie - wprawdzie
3 010 2 0010 godne polecenia - szczerze mówiąc nigdy
4 110 3 0110 u mnie nie doczekało się realizacji. A
ączy-
5 001 4 0100 łem zawsze te dwa pudełka  miedzią
6 101 5 1100 i (odpukać!) nigdy nie udało mi się nic po-
7 011 6 1000 psuć. Mało tego - w kilku(nastu) warszta-
8 111 7 1001 tach produkcyjnych pracują maszyny mo-
9 000 0 0001 zwiększania częstotliwości. W moich kon- jej konstrukcji, połączone w ten sam sposób
itd. strukcjach stosowałem silniki średniej wiel- i jest z nimi wszystko w porządku. Radził-
Wyjść Q8 i Q9 nie wykorzystujemy. kości, tzn. średnica 60-90 mm i podobna dłu- bym na razie przyjąć takie uproszczenie,
Przy zasilaniu stałym napięciem silniki gość, które bez specjalnych zabiegów dają zwłaszcza gdy używa się starego PC-ta, który
pobierają prąd zmniejszający się w miarę się obracać z prędkościami od zera do 3-4 i tak wkrótce spocząłby na strychu. Zasadą
obrotów na sekundę. Aby przy maksymalnej powinno jednak być połączenie kablem dru-
częstotliwości uzyskać zadowalający prąd karkowym przed załączeniem obu urządzeń
R E K L A M A
(i moment obrotowy) należałoby zastosować do sieci i pewne połączenia masy.
rezystor R o dość małej wartości, a to z kolei To tyle na temat elektroniki, zajmijmy się
daje zbyt duży prąd, gdy silnik stoi. Zastoso- w końcu programem.
wanie prostego z
ródła prądowego rozwiązuje Ciąg dalszy w następnym numerze EdW.
ten problem (rysunek 3). Tranzystor z
ródła
wymaga solidnego chłodzenia. Marek Klimczak
Reasumując - mamy już prosty sterownik [e-mail]
umożliwiający sterowanie trzema silnikami
za pomocą 9 linii wyjściowych portu drukar- Od Redakcji. Osoby zainteresowane zapre-
ki, który daje prądy silników w miarę nieza- zentowanym fascynującym tematem znajdą
leżne od ich aktualnych prędkości obroto- na stronie internetowej EdW
wych. Zastosowałem silniki unipolarne, 4-fa- www.edw.com.pl/library/pliki/frezarki.zip
Errare Humanum Est
W EdW 9/2001 zwróciliście uwagę tylko na dwie Str. 52 rys. 5 - dodatkowe gniazda należy podłączyć do
drobne usterki (nie licząc kilku literówek): punktów B, E (a nie do E i A).
Str. 14 rys. 1 - kondensator C11 powinien być naryso- Nagrody otrzymują: Jan Markowski z Gdańska
wany odwrotnie. i Krzysztof Adamajtis z Jaworzna.
Elektronika dla Wszystkich
56