Плата розширення ЧПУ Arduino UNO CNC Shield v3.0

Плати розширення ЧПУ для Arduino UNO CNC Shield версії 3.0 використовують, коли створюють на базі контролерів Arduino UNO (чи інших з аналогічним типорозміром) верстати з ЧПУ, 3D-принтери, фрезерні або гравіювальні машини тощо. При роботі плати розширення CNC Shield версії 3.0 з Arduino UNO і драйвером двигуна використовують програмне забезпечення Arduino GRBL. Це ПЗ застосовує G-коди для обміну даними із «залізом».
Перед тим, як використовувати CNC Shield v3.0, встановіть на ПК спеціалізоване ПЗ Arduino GRBL.
Потім підготуйте до роботи саму CNC Shield v3.0. Доведеться скористатися джамперами (їх немає в комплекті поставки). У CNC Shield v3.0 наявні 4 слоти, в кожного 16 контактів, до них підключають 4 драйвери двигунів. Щоб під'єднати 4 крокові двигуни, скористайтеся колодками, які знаходяться поруч зі слотами. На колодках є 4 контакти: STEP, GND, DIR і VCC. Усі слоти, куди підключають драйвери двигунів, обладнані колодками з 6 пінами, які керують кроком двигунів. Можливе об'єднання пінів у пари. Пари пінів позначені як M0, M1 і M2.
Кожен із чотирьох слотів CNC Shield ver. 3.0 під драйвери двигунів несе відповідальність за власну вісь. Жовті слоти розпоряджаються осями X, Y і Z, а слот червоного кольору – віссю А. Текстоліт плати оснащений відповідними піктограмами, що допомагають ідентифікувати осі.
Вісь А може виступати в ролі дубліката осі X, Y або Z – тоді на неї ставиться додатковий двигун – або ж її використовують у ролі незалежної додаткової осі. Іноді вісь А передає сигнал в екструдер (якщо йдеться про використання з 3D-принтером), запускає роботу шпинделя тощо. Дублювання осі X, Y або Z налаштовують за допомогою колодок контактів плати CNC Shield ver. 3.0, позначених як X, Y, Z, D12 і D13. Щоб дублювати осі, потрібно встановити джампери на відповідні колодки.
Колодку D12 замикають, щоб керувати кроком, а колодку D13 замикають, щоб обирати напрям обертання.
Наявне нині ПЗ GRBL не дозволяє запустити вісь А, але це завдання можливо реалізувати, скориставшись CNC Shield v3.0.
Плата CNC Shield v3.0 оснащена контактами, до яких підключають аварійні кнопки, що зупиняють весь процес або окрему вісь, кнопки для паузи і продовження, для повернення до вихідної позиції, кнопки, що вмикають шпиндель і міняють його напрям, а також ті, що запускають охолодження.
Перелік кнопок:
    E-STOP – аварійна зупинка процесу;
    Abort – повернення до вихідної позиції;
    Hold – кнопка паузи;
    Resume – запуск продовження;
    X+ X- Y+ Y- Z+ Z- – аварійна зупинка осі X, Y або Z;
    SpnEn – вмикає шпиндель;
    SpnDir – визначає напрям шпинделя;
    CoolEn – вмикає охолодження.

Плата CNC Shield v3.0 обладнана контактами, до яких підключають кінцеві давачі. Ці давачі запобігають ударам двигунів об стінки корпусів верстатів або 3D-принтерів.
Розширити можливості CNC Shield v3.0 дозволяють інтерфейси зв'язку I2C і UART, наявні на платі:
    - список контактів I2C: SDA, SCL, RST і GND;
    - список контактів UART: TX, RX, 3V3 і 5V.
Крім того, плата CNC Shield v3.0 оснащена кнопкою RST, яка скидає параметри і здійснює перезавантаження.
Після того, як Ви налаштуєте і підготуєте CNC Shield v3.0, до нього слід під'єднати контролер Arduino UNO (чи інший сумісний) і драйвери двигунів. Здійснюючи підключення, помилитися складно, оскільки всі типорозміри стандартні.
Після цього Arduino UNO підключають до ПК і синхронізують із ПЗ. Потім підводять живлення на силову частину CNC Shield v3.0. Корпус плати обладнаний 2 клемами-затисками для цього. Силова частина потребує живлення з напругою від 12 до 36 В. Точний показник напруги живлення підбирається з врахуванням драйверів двигунів. Деякі драйвери несумісні з високими показниками напруги живлення і виходять із ладу при його подачі.
Сумісні з CNC Shield v3.0 такі драйвери двигунів, як DRV8825, A4988 та інші схожі.
Потім слідує підключення крокових двигунів і здійснення пробного запуску. Налаштуйте оптимальну напругу на кожній контрольній точці драйвера двигуна за допомогою мультиметра і викрутки. При налаштуванні двигун повинен бути ввімкненим. Напруга налаштовується шляхом встановлення щупів мультиметра на відповідні точки.
Напруга між точками повинна узгоджуватися з формулою V = I х 0,4 (номінальний струм двигуна множимо на 0,4 – отримуємо напругу). Щоб виставити напругу, налаштовують потенціометри драйверів двигунів. Налаштування здійснюється для всіх осей окремо.

Характеристики:

найменування моделі: CNC Shield v3.0;
типорозмір під Arduino UNO та інші сумісні;
4 осі: X, Y, Z і A;
показник напруги живлення для логічної частини: 5 В;
показник напруги живлення для силової частини: від 12 до 36 В;
сумісна з драйверами двигунів: DRV8825, A4988 та іншими схожими;
з іншими пристроями зв'язується через: I2C і UART;
використовує програму: Arduino GRBL;
габарити: 6,5 х 5,5 х 2 см;
вага плати: 32 г.