begin februari 2006

CNC!

Elk jaar op oudjaarsavond dromen Edgar, Michael en Jos dat hemey ooit gitaren in een computergestuurde freesbank gaan maken. We zijn het er steeds onderling over eens dat we zoiets best zelf kunnen maken, maar we beginnen er nooit aan. Edgar had daar onderhand genoeg van, hij wilde gaan frezen. Om Michael en Jos te stimuleren eens te beginnen maakt hij in zijn schuur het mechanisch deel van een mini CNC bank. Vervolgens zet hij het ding bij Jos neer met de opmerking "bel maar als de electronica klaar is". Hij weet natuurlijk wel dat als er zo'n ding eenmaal staat dat Michael en Jos daar niet van af kunnen blijven. Als we dit ding aan de praat kunnen krijgen dan durven we ook geld uit te geven voor een groter model waar we complete gitaarbodies en halzen mee kunnen frezen.


Allereerst moeten we maar eens proberen een stappenmotor vanuit een computer te laten draaien. Om de motor te bekrachtigen bestellen we een goedkope aansturingskaart voor stappenmotoren (SMC800) bij conrad.


De Centronics connector op deze kaart heeft 9 ingangen (8 DATA signalen en een STROBE puls), een input reference schakelaar en een aantal pinnen aan de massa. 2 ingangen selecteren de motor (1, 2 of 3). Nadat de motor geselecteerd is worden voor beide spoelen 3 ingangen gebruikt om de stroomrichting en de grootte van de stroom in te stellen (0, 20%, 60%, 100%).

We zetten de potentiometers voor de stroombegrenzing staan in de middenstand.

De kaart wordt gevoed met 24 [V]. Tijdens rust trekt de kaart (met onze motoren) zo'n 0.5 [A]

De aansturing zoals beschreven is niet echt geschikt voor aansturing door CAM programma's; die werken per motor met een pen om de draairichting aan te geven en een anderee pen om met een pulsje om een stap te zetten. CONRAD heeft daar ook wel iets voor, de SMC1500 in combinatie met een extra interface board SMC1500Z, maar dat vonden we boven budget voor een eerste poging een CNC machine te bouwen.

Gelukkig ligt er in de kast nog een BASIC stamp (jawel, die van de experimenten met het electronisch drumstel!). Niet de meest geschikte controller die je kunt hebben (langzaam, duur, geen interrupts) maar voor een eerste proto goed genoeg. Hij is in ieder geval eenvoudig te programmeren en te debuggen, en dat is ook wat waard!


Op de generieke BASIC stamp experimenteerprint (die voor andere doeleinden gebouwd was) hebben we connectoren gesoldeerd voor een Centronics connector (naar de conrad kaart) en een parallel-interface (naar de computer).

De pennen voor de CONRAD SMC800 interface zijn afgetapt van de aansturing van een aantal LEDjes (die al aanwezig waren voor een ander project), daarmee krijgen we gratis een mooie debug mogelijkheid. De pennen (1,2,4,5,7 en 8) van de parallel interface naar de PC worden rechtstreeks met BASIC stamppoorten verbonden. In de BASIC stamp komt nu een tabel met de gewenste stroom per fase voor elke stap in de cyclus. We kunnen de standaard van 4 stappen per cyclus hanteren:

stap stroom fase A richting fase A stroom fase B richting fase B
1 100% + 0% +
2 0% + 100% +
3 100% - 0% -
4 0% - 100% -


De software in de BASIC stamp houdt de pennen van de parallelpoort van de computer in de gaten, zodra er een klokpuls op een van de motoren komt wordt in de tabel gekeken op welke stap in de cyclus die motor zich bevindt, en afhankelijk van de gewenste richting opgezocht wat de stromen moeten zijn voor de volgende resp. de vorige stap. Die worden vervolgens op de dataingangen van de CONRAD SMC800 kaart gezet. Tot slot nog een STROBE puls naar de SMC800 kaart om de nieuwe stroominstelling te bevestigen en door te voeren.

We hebben in de software ook nog een tabel toegevoegd die we kunnen gebruiken als we 8 halve stappen per cyclus willen toepassen. De motoren lopen dan soepeler, maar helaas wel op de halve snelheid.

stap stroom fase A richting fase A stroom fase B richting fase B
1 60% + 60% -
2 100% + 0% +
3 60% + 60% +
4 0% + 100% +
5 60% - 60% +
6 100% - 0 -
7 60% - 60% -
8 0% - 100% -


We sluiten een stappenmotor uit een of andere oude printer aan en gaan testen met de trial versie van KCAM3 v3.0.34 op een oude Windows 98 computer. Het motortje gaat draaien als je op de in KCAM op start klikt! Werkelijk magie!

Volgende stap is stappenmotoren op de mini CNC freesbank bouwen en deze aansluiten op de protoelectronica