DIY迷你雕刻机说明

DIY迷你雕刻机（随DIY过程陆续更新）淘宝2家买的零件今天都到了。步进电机驱动芯片A3967SLBT，3片，5.70/片。为了摊运费，又买了6只晶振，0.22/只。本地买1￥/只。A3967SLB是美国Allegro公司生产的PWM恒流控制微步距驱动二相步进电机专用驱动器。它的工作电压可达30V,驱动电流达750mA，一个A3967SLB即可驱动一台二相步进电机,可实现8细分驱动。芯片内部的PWM电流控制电路可通过加在PFD的电压设置为慢、快、混合三种电流衰减模式。如果PFD端的电压高于0.6Vdd,则选择慢衰减方式。若低于0.21Vdd,则选择快衰减模式，处于两者之间为混合衰减模式。另外,A3967SLB还能提供完善的保护措施，包括抑制瞬态电压,过热保护、防止电流直通、欠电压自锁等功能。

A3967SLB可以通过MS1/MS2的电平，设置驱动器为全步，半步，1/4步、1/8步，也就是最高可达8细分。

该芯片采用EasyStepper接口,将8条控制线减少到2条（步长和方向）,只要简单地输入控制步进电机的脉冲,其内嵌的转换器就可以实现对步进电机的控制。线路图：图中就是按8细分接法。步进电机带滑台、滑块四条线是自己另外焊上的同样，搭几只小元件。自锁按键0.20/只，2051单片机2.00/片。本地贵，2051要6元/片。丝杆75mm，行程70mm，差不多是光驱上的一倍长了、滑台材料黄色PVC板，用502胶粘成。滑块材料白色POM板，整个做工很精致的。POM塑料为聚甲醛树脂（俗称赛钢~特灵），POM的摩擦因数小，耐磨性好，自润滑性好。这个丝杆的螺距是3mm(有点大，昨天拆的软驱的是2mm，光驱是3mm）。这个步进电机的步进角是18度，就是走一步，电机转了18度。360度一圈，行程3mm。一步行程＝3mmX18/360=0.15mm，这样，8细分的行程＝0.15/8=0.01875mm。原想用前天那线路装个单片机电路测试，但是，一没8550三极管，二是有点麻烦。于是想到直接用软驱驱动线路，没想到还真好用。电机上自焊的4条线直接焊到软驱线路板的电机接线处，送电，电机快速转动，滑台滋地一声走到底。确认收货，并请教了老板一些问题，得到满意回答11.01开始焊驱动板，仍采用洞洞板焊接。考虑到电机电流300~500mA，所以不敢用细漆包线连线。大电流部分用多芯细胶质线，小电流部分仍用漆包线。因为A3967是贴片芯片，脚间距仅1.27mm，洞洞板孔间距为2.54mm，刚好一个点的铜箔小刀切割，分成2个，芯片脚对上刚好。但间距太小，焊接有点难度。手稍一抖，2脚就被焊锡锡连上。现在24脚已焊了19脚，有点熟练了。11.02试用曲线锯，锯4mm有机玻璃。锯出锯路不直，有点失望。下午继续曲线锯操作，调正了锯片。给橱柜加了2个层板，练习用锯，有进步，但还时有稍偏画线。11.03在电子城又买了一些元件。12￥，其中一些是做接口板用的。图中2片20PIN芯片是74HC244，本来可不用，但考虑是用笔记本电脑，并口信号较弱，所以加一级整形放大。另外，还在五金城买了M3和M2螺丝、螺帽和平垫片一包，3￥。不知放到哪了，一直找都没找到。忽然想起，已被我收到小盒子里了，难怪到处找不到。11.04研究了手动控制，基本了解到用30HZ左右的方波输入STEP端，即可让步进电机转动。昨天试了个555的仿真，成功了。想做个实物，只是电容误差太大，担心出来的频率差得太多。后来想还是用单片机做个。555和单片机做的30HZ中心频率的方波发生器。11.05A3967驱动板终于焊接好一路了，不敢试机，明天再最后仔细检查一遍。那个贴片的芯片很不好焊，可别弄烧了。准备先试下手动。今天调试好单片机程序。以30HZ为中心向上、下小范围调整以改变步进电机的转角。8细分后就是3.75HZ即3.75步/秒，亦即转了3.75X18°＝67.5°。丝杆螺距3mm，刚每秒行程67.5°X3mm/360°=0.5625mm。11.06通电调试A3976驱动板。先用软驱的步进电机试，通电后，电机抖动严重。怪的是，未按下单片机的RUN按钮，电机就转了。偶然间立起线路板，震动没了，电机也不走了。有时用手握住单片机至驱动板的方波信号线，震动也消失。由此可断定是干扰引起。忽然想起，单片机生成的方波信号的频率才30hz，比工频频率还低，肯定是受交流电源的干扰了。找到一段话筒屏蔽线，换下那根普通电线。好了，从此世界安静了。按下RUN按钮，电机平稳地走着。电机和A3967温升少许。接上买的带滑台的电机，无力，时走时停。第二台，不走，调大电流，右行时走时停，左行根本不走。用的电源的是小变压器－桥式整流、滤波－7812－7805，电源问题？找出一个5V/5A的开关电源，接上，好了。第一台电机很有力，滑台上放把斜口钳，仍正常行走。电机和A3967温升较大。接第二台，不走，调大电流（调的幅度不小）右行正常，左行仍不行。不好办了，两台差这么多？暂时没法了。结论：这种电机电流较软驱大的多，明天再试试光驱电机。发现电机端无轴承，悬浮式？11.07因为用了开关电源，将7805拆了。然后，整天就研究电机左行不顺的原因（上图电机在左侧那张）。最后判断是设计问题。丝杆上的那条钢丝设计的很巧妙，丝杆和光杆就是不在一个平面且稍不平行，也没事，钢丝有让位的余地量。致使的问题是钢丝不在中间，而在偏右，这样，左行时，阻力比右行大（卸掉钢丝用手推，明显感觉到）11.08焊接好第2路驱动，未调试。仔细阅读A3967的datasheet，关于电流的调整总算明白，这几天调试时貌似常超过最大750ma。刚测了微调电阻下电阻为1.6K，还好。ThemaximumvalueofcurrentlimitingissetbytheselectionofRSandthevoltageattheVREFinputwithatransconductancefunctionapproximatedby:

ITRIPmax=VREF/8RS

TheDACoutputreducestheVREFoutputtothecurrent-sensecomparatorinprecisesteps(seetable2for%ITRIPmaxateachstep).

RS=0.5欧时:VREF=750maxX8X0.5=3V(10K+6.8k)/(6.8K+R)=5/33X16.8=5X(6.8+R)，这里R为微调电阻下电阻，即2脚到A3967REF脚的电阻。Rmax=(3X16.8-5X6.8)/5=3.28K这只是考虑A3967的最大电流，如果步进电机的额定电流小，最大不能超过500ma的话（买的这个电机电阻才5欧，电流特大，看网上用一般光驱步进电机做的，电流150ma就够了），那电阻粗估不能大于2K了。11.09一大早起来就准备试机。检查线路无误，接上电源，电机无反应。忽闻一阵焦味，摸芯片，滚烫，关电源。一看，电源接反了。-_-|||那个的心呀，那温度绝对和芯片温度成反比的。重新焊好电源线，上电，电机走了。只是觉得不是很顺畅，随着每个步进，有明显的停顿。新问题又来了……，先饭去。继续。拆下电机和丝杆，直接用手左右拨动滑台，明显感觉不顺滑。想起是前一天加的缝纫机油引起？那时因为滑台左行不顺而加在丝杆加上缝纫机油。（话说，这事还和老板交流过，问能不能加润滑油，回说可以，还送我一个大姆指的表情）。用纸巾擦干丝杆上的机油，装上电机、滑台，有改善。忽然想起一个神器：嘿嘿，这个东西不错的，以前像钥匙不好插进锁孔，自动锁的舌头阻力太大，不好关门等等，都是用铅笔往钥匙齿或自动锁舌头斜面涂几下，就好用多了。家里大多是HB的，好不容易找到一把3B的（看起来要买一支6B的备用）。用小刀刮些粉末在滑块和丝杆的缝隙，用手拨动，左右都很顺畅。上电，好了，滑块左右正常行走。滑台上放一把斜口钳也能正常行走。嘿嘿，真是乐极生悲，否极泰来！困扰好几天的问题，终于解决了。11.10驱动板2路完成，接口板准备中。驱动板制作过程中，觉得没有事先规划好，导致元件位置排放不好，原没计划用插座，现在决定装一些插座，不要直接焊接的，这样位置就不好排了。现在，接口板至少要安排好元件位置了。网上看到一个洞洞板布线软件LochMast3.0，好玩。就用它画个接口板的布线图吧。线太多，很多没画出，主要是元件的安放位置。正面反面11.11开始焊接接口板。有了图纸好焊多了，发现一处错误，改回。11.12更新了洞洞板：增加了标注。接口板X、Y轴部分已好，明天准备联机。11.13还是先熟悉一下MACH3软件。昨晚试了很久不能用，不论G代码手动输入还是自动运行，数字读出器上的X、Y、Z都无动静。在群里问朋友，问及急停按钮按了没。很不解，我用的汉化软件上是RESET按钮（这个没汉化），到处找急停按钮没找到。今天问到一个朋友，说就是这RESET。奇怪，这个已经按了。他发了他用的软件给我，安装后居然正常了。试运行了几个G代码，都能模拟刻出图案来。于是在本本（XP系统）里装上MACH3软件，怪事又来了。按急停没作用。百度到因为是模拟运行，没有外接急停按钮，设置里有ESTOP默认为1（高电平）的改为0（低电平）就可以了。试试，果然可以了。11.14电气电路连接电脑测试。下图左为联机电脑，PIII800的老本本，显示屏坏了，外接了LCD。右为现在使用电脑的LCD，正在模拟运行MACH3自带的G代码例子CROSS.tap，嘿嘿，骷髅。设置X、Y轴的并口的引脚，通电。先用手动点动（上图左边屏幕靠右那即为手动控制器，左右红、绿箭头按键为X轴左右行走，上下红、绿按键为Y轴前后行走），电机没反应。查看MACH3使用手册，找出问题。原来是没设置好，即STEP和DIR的端口设置，软件默认是0，改为1后，通电。步进电机动作了，滑台左右前后都可正常行走。只是点一下，就走了总行程1/3。下面再继续研究具体设置。朋友要看我的线路板，拍2张现下丑。11.15做机架，还差一点。11.16森林公园行山暂停一天11.17粘机架，固定电机。11.22几天没更新了。用M3螺丝固定，买了丝锥，攻好6个牙，螺丝居然直接穿了过去。太山寨了，这套丝锥，还只用了头攻。第二天又买了套比较好的丝锥，攻好几个螺孔，可以使用。只是旋了几次也不行了。就小小的2个垫块，花了3天时间。最后找到2个M2自攻螺丝，很快搞定，先解决Y轴。还差2个自攻螺丝，家里找不到了。X轴的垫块有一个孔也滑牙了，晢时先用着。用胶带固定一支水笔，画出CROSS了。今天固定好水笔，滑台阻力大多了，原来，胶带固定的笔较松，滑台精度差些影响不大。水笔固定对精度要求就高了，还得继续……。11.23使用记号笔比一般水笔好用多了。测试视频。1：49处本来想展示一下刀路，不知怎么了，忽然没了，软件BUG?来张特写，看起来有点粗糙。骷髅。MACH3自带的刀路G代码画的。11.24试用ArtCAM2008Pro软件。11.27停用几天，发现滑块阻力太大，几乎不能走了。由于光轴支座是用502胶S的，只好强行拆解了。侧面钻个小孔，慢慢挖通，终于取出光轴。一看，滑块孔内积满铅笔粉，应该算是油泥了。用金相砂纸WAW7(05)打磨内孔后，用手左右拨动，顺滑。装机。11.29制作Z轴。笔记本软驱步进电机，含支架，固定。因软驱水平放置，且属无接触式的，负荷很小，Z轴为垂直安装，压在丝杆上的那不锈钢弹性压片太软，向下稍一用力，就滑下了。找到一段光纤入户时收藏的光缆，取出一小段钢丝（粗了点），压在丝杆的螺纹上，不错。11.30将Z轴电机接在Y轴驱动线路上，试机。力气还挺大的。12.01Z轴完成。前几天改的用光缆的钢丝粗了点，压力不好调。试试找根小弹簧，弄直，装上，觉得太细了，不好用。找到一只回形针（这可不好找到的），弄一小段，装上。好用。下一步准备装Z轴驱动线路了。12.03Z轴电路板完成。2只681电容少了一只，不知什么时候掉了。翻箱倒柜没找到合适的，只好用2只330并联，不知影响不。明天通电试机。12.04三轴完成，测试。工作平台和X轴不平行，还得精调。上一张全身照12.11三轴仿针式点阵打字12.24主轴启停线路。原图三极管为PNP型，继电器接于发射极。手中没有PNP管，改用NPN管，并改接于集电极，这样的线路是高电平有效了。输出设置。输出信号，因为只有一个启停控制，所以只有一个输出。Output#1，使能勾选，低电平激活不要勾选（因为电路改为高电平有效）。设置好主轴启停，便可试试了。菜单\设置\主轴校准主轴开关复用的继电器常开接点接一串有680欧电阻的LED。按一下开，LED亮，再按一下，LED灭。再试人工输入数据：M3启动M5停止。测试成功。其实，这个线路可将LED（或主轴）接于常闭触点，即可实现低电平有效。但设置中ActiveLow就要勾选了。12.25今天老婆生日。拆了mini小雕，搭个十字滑台，上面装只红色LED，黑色胶带包住，只留一小孔。用Artcam做了个HappyBirthday&MerryXmas刀路。演示如下：再作手工修改，Z轴动作前后加了关/开代码，这样就可光绘，再用相机B门长曝拍下。/47okey/item/a1a88ec2b705e00e0ad93a9a代码如下修改：T1M6

G0Z1.100

G0X0.000Y0.000S15000

G0X21.390Y8.066

Z1