Лучшие платы с ЧПУ для Arduino

платы с ЧПУ для Arduino

Когда вы собираете бюджетный ЧПУ станок, платы для Arduino станут отличным выбором в качестве контроллера.

Для управления ЧПУ с помощью Arduino используется прошивка GRBL. Она бесплатна и обладает обширной пользовательской поддержкой. Однако для её работы на Arduino вам потребуется CNC Shield.

В этой статье я сделаю обзор наиболее надёжных и эффективных CNC-щитов для Arduino, применяемых в ЧПУ системах.

Я также объясню, почему предпочтительно использовать CNC-плату для Arduino вместо подключения шаговых драйверов напрямую к Arduino.

В следующем разделе я перечислю ключевые моменты, которые следует учесть при выборе лучших CNC-щитов.

Драйверы шаговых двигателей

Существуют платы с интегрированными драйверами и модели без встроенных драйверов. У первой категории драйвера припаяны прямо к плате, и их сложно починить в случае поломки.

Также OEM драйверы могут вызвать дополнительные сложности, но если их характеристики вас устраивают, можно их использовать.

На таких платах есть порты для подключения выбранных вами драйверов шаговых двигателей, что даёт гибкость в подборе компонентов в зависимости от необходимого тока и напряжения.

Если у вас плата с внешними драйверами, вы легко замените их, если они выйдут из строя.

Номинальные параметры: напряжение и ток

Начните с выбора шаговых двигателей, а затем подбирайте подходящий драйвер. Плата ЧПУ должна обеспечивать необходимые параметры напряжения и тока для двигателей, которые вы планируете использовать.

Убедитесь, что выбранная плата поддерживает драйвер, соответствующий вашим двигателям.

Если бюджет позволяет, стоит рассмотреть вариант с повышенными значениями номинального напряжения и тока, что может быть полезно при модернизации вашего станка в будущем.

Порты ввода/вывода

Чем больше портов, тем лучше. Эти разъёмы дают возможность подключить ограничительные выключатели, кнопки аварийной остановки, функции паузы и возобновления работы, что существенно повышает удобство и безопасность управления ЧПУ станком.

Также следует обратить внимание на наличие поддержки ШИМ (широтно-импульсной модуляции). Arduino поддерживает ШИМ, и отсутствие такой функции на плате — это упущение важной возможности.

Небольшие шпиндели можно подключать прямо к ШИМ и управлять ими через него.

Некоторые платы для Arduino с ЧПУ оснащены цифровыми выходами, которые можно использовать для управления внешними устройствами.

Например, один из них может включать насос охлаждающей жидкости во время резки или подключаться к реле для автоматического запуска шпинделя.

Наличие этих возможностей расширяет функционал вашей системы, поэтому при выборе платы стоит учитывать необходимые вам функции.

Лучшие CNC-платы для Arduino, совместимые с GRBL

Этот список составлен на основе анализа качества сборки, надежности, поддержки драйверов, доступных функций и клиентской поддержки для каждой платы.

Плата CNC
CNC плата V3/V4
Keyestudio V4.0
Synthetos gShield V5
Лучшие GRBL-совместимые Arduino CNC щиты

CNC плата V3/V4

CNC плата V3/V4
CNC плата V3/V4

Эта плата является одной из самых популярных среди Arduino CNC Shield и универсальна в применении.

Она разработана для установки прямо на плату Arduino Uno или другие платы с аналогичными выводами.

На плате нет встроенных драйверов шаговых двигателей, поэтому нужно подключить драйвера, такие как A4988 или DRV8825, в зависимости от потребностей вашего проекта.

Драйвера не припаяны и подключаются через разъемы, что облегчает их замену в случае поломки.

Плата поддерживает до четырех двигателей для управления четырьмя осями и рассчитана на совместимость с популярными драйверами шаговых двигателей, такими как A4988 и DRV8825.

Также имеются контакты для подключения до шести концевых выключателей (по два на каждую ось) и два контакта для внешних устройств, таких как шпиндель, Z-зонд или насос охлаждения.

Плата может управлять двигателями с током до 2,6 А и напряжением от 1 до 3 В.

Пользователи могут выбирать разные режимы микрошага (вплоть до 1/32) с помощью перемычек.

Для связи с другими устройствами она оснащена портами I2C и UART, что позволяет интегрировать её с другими платами, такими как Arduino.

Совместима с прошивкой GRBL 0.9, проста в установке и настройке.

Keyestudio V4.0

Keyestudio V4.0
Keyestudio V4 Arduino CNC Shield

Keyestudio V4.0 использует схожую с V3 конструкцию, но предназначен для работы с Arduino Nano и прошивкой GRBL.

Он может управлять до тремя двигателями, что делает его идеальным для небольших фрезерных и гравировальных станков.

Для фрезерных станков с ЧПУ с большой площадью резки лучше использовать четыре мотора. Это связано с тем, что необходимо использовать двойной привод для оси Y, чтобы контролировать перекатывание широкого портала.

Вы можете использовать драйверы шагового двигателя, такие как A4988, и плата поддерживает до 1/16 микрошага.

Однако для этой платы рекомендуется использовать 42-шаговый шаговый двигатель.

Для работы этой системы требуется источник питания на 12 В постоянного тока, предназначенный для питания как Arduino Nano, так и шаговых двигателей.

Это означает, что вы не сможете использовать шаговые двигатели с напряжением 24 В или 36 В с этой платой ЧПУ.

На плате есть шесть выводов для подключения до шести концевых выключателей, по два на каждую из трех осей.

Keyestudio – китайский бренд, и вы можете приобрести эту плату менее чем за 10 долларов.

Обратите внимание, что драйверы для Arduino или шагового двигателя не входят в комплект.

Synthetos gShield V5

Synthetos gShield V5 — это расширительная плата для Arduino, предназначенная для управления шаговыми двигателями в системах ЧПУ (числовое программное управление). Она совместима с программным обеспечением GRBL, которое обрабатывает команды G-кода и управляет шаговыми драйверами для осей X, Y и Z. Рассмотрим её преимущества и недостатки.

Преимущества:

  1. Компактность: gShield V5 монтируется непосредственно на плату Arduino Uno, что позволяет создавать компактные решения для ЧПУ без лишних проводов и элементов.
  2. Простота подключения: Плата предоставляет три драйвера для управления шаговыми двигателями по осям X, Y и Z. Это упрощает процесс настройки и программирования системы.
  3. Совместимость с GRBL: Плата gShield V5 работает с популярным и бесплатным ПО GRBL, что упрощает управление станками с числовым программным управлением через G-код.
  4. Настройка микрошагов: Плата поддерживает настройку микрошагов (1/16 шаг), что позволяет добиться более плавного движения шаговых двигателей и высокой точности.
  5. Доступность: В сравнении с более сложными системами, gShield доступен по цене и широко поддерживается сообществом.
  6. Защита от перегрева: Плата оборудована термической защитой, что помогает избежать перегрева драйверов двигателей при интенсивных нагрузках.

Недостатки:

  1. Ограничение по мощности: Драйверы на gShield могут работать с шаговыми двигателями только определённой мощности. Для более мощных двигателей или систем с высокой нагрузкой может потребоваться отдельный драйвер или система.
  2. Отсутствие обратной связи: Система не предоставляет встроенных датчиков для обратной связи по положению осей. Это значит, что система управления не знает, если двигатель пропустил шаг, что может привести к ошибкам в работе.
  3. Зависимость от Arduino Uno: Производительность системы ограничена вычислительными мощностями Arduino Uno. Если требуется больше производительности, может понадобиться переход на другие системы с более мощным процессором.
  4. Ограниченное количество осей: gShield поддерживает управление только тремя осями. Для систем с более чем тремя осями требуется использование дополнительных плат или других решений.
  5. Ограничения по напряжению: gShield может работать с напряжением только до 30 В, что может ограничивать выбор шаговых двигателей и мощность системы в целом.

Аналог CNC Shield

Более эффективная, но дорогая альтернатива платы с ЧПУ для Arduino — это контроллер ЧПУ.

Контроллеры ЧПУ, как правило, намного мощнее и требуют гораздо меньше усилий для настройки.

Некоторые из наиболее дорогих решений — это plug-and-play системы.

Зачем нужна плата с ЧПУ для Arduino

Зачем использовать ЧПУ-плату, если можно управлять шаговым двигателем напрямую с помощью Arduino? Ведь Arduino может выполнять множество задач самостоятельно.

Первая проблема, которая возникает при подключении шагового двигателя напрямую к Arduino — это номинальное напряжение и ток, которые требует шаговый двигатель.

Шаговый двигатель для любительских станков ЧПУ обычно требует как минимум 12 В для каждой фазы.

Arduino не может напрямую обеспечивать такие высокие значения напряжения и тока.

Кроме того, шаговый двигатель имеет как минимум четыре контакта для подачи сигналов на каждую фазу. Для 3-осевого станка вам понадобится как минимум 12 аналоговых выходных контактов на Arduino.

Здесь на помощь приходит драйвер шагового двигателя. Этот чип преобразует низковольтные сигналы от контроллера в сигналы с нужным напряжением и током для управления двигателями.

Это упрощает процесс, поскольку требуется только два контакта Arduino для управления шаговым двигателем — один для направления вращения, другой для подачи импульсов. Каждый импульс приводит к движению двигателя на один шаг.

Но подключение шагового двигателя через драйвер не всегда легко. Обычно требуется дополнительный источник питания, конденсаторы и правильные сигналы для настройки микрошага.

Все это требует пайки, подключения и тестирования компонентов, что может быть сложным процессом.

Arduino-чипы не поддерживают управление всеми этими сигналами одновременно, и настройка нескольких двигателей может стать трудоемкой.

Именно здесь и нужны платы с ЧПУ для Arduino. Эти платы устанавливаются на Arduino Uno и имеют порты для подключения драйверов и двигателей без необходимости пайки.

Обычно установка занимает не более 30 минут, и вы можете легко подключить до четырех шаговых двигателей.

Вам может также понравиться...

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


Срок проверки reCAPTCHA истек. Перезагрузите страницу.