當前位置:米奇創意網>生活小發明>電子DIY>

平面繪圖儀,你的私人圖形專家手工電子DIY教程

電子DIY 閲讀(8.75K)

平面繪圖儀,你的私人圖形專家

這個平面繪圖儀有兩個可控制的座標軸,也可以調整畫筆的高低。繪圖儀底部有一個小孔,可以把筆從中穿過去。這樣就可以保證在紙面、地面、牆面、各種表面上作畫。兩個座標軸都以步進電機和傳送帶作為動力裝置,通過伺服電機控制畫筆高度。所有電子設備都由Arduino控制,由12伏電源適配器供電。

 

項目由科羅拉多大學博爾德分校的Tommaso Buvoli, Kristina Callaghan, Bruce Deakyne, and Phillip Dunlap在2011年春天完成。


 

1   工具和材料1.1   工具● 激光切割機,能夠加工18英寸長的材料

● 帶鋸

● 鑽牀

● 螺絲刀

 

1.2   原材料○ 幾張1/4英寸厚的壓克力板(一條邊至少18英寸長)

○ 一小片1/8的椴木(校注:原文沒有單位.1/8英寸?,而且文中未使用椴木)

○ 幾個1/4英寸的銷釘(金屬或木質都可,至少18英寸長)

○ 14個小長螺栓和螺母

○ 28個墊圈

電子設備

○ 2個 齒輪組

○ 2個 大扭矩步進電機

○ 2個步進電機驅動芯片(ULN2003A)

○ 1塊麪包板

○ 1個2.5V大電流電源

○ 1個5V電源(給Arduino供電,符合USB標準)

○ 1個EasyDriver 步進電機驅動器

 

2   裝配底座準備好至少18英寸*7英寸,1/4英寸厚的壓克力板(底座大小)。 附件 裏有4個部件的圖紙,它們組成了相應的底座和支架,可以下載參考。 

底座在四個角各用兩個螺絲和螺母固定。根據使用的螺栓型號自行調整支柱(豎着的那個半橢圓形的東東)上小孔的尺寸和支柱縫隙的寬度。完事後就在激光切割機上切割好基本部件。 

開始組裝! 

底座就像是中心被切掉的正方形,樣子有點像規規矩矩的相框。如圖所示,把四邊的壓克力板用螺栓連接起來。螺栓應該很容易插入小孔,再用螺母固定住。在底座的每個支柱上插入兩個木製銷釘。 

3   組裝X軸移動盒底座這麼組裝就OK了。那現在就要搭建可以沿X軸移動動的“移動盒”(可以下載 附件 )。 

給製作移動盒準備一個底,六塊兒面。 

同樣,根據螺絲大小調整一下小孔尺寸。按圖上的簡略結構,把6個面組裝在底座上,把木銷穿過小孔固定住。 

4   組裝Y軸移動盒 

 

 

沿Y軸移動的“移動盒”是我們要製作的最後一個移動裝置。它裝有伺服電機,可以調整畫筆的高低。這個“移動盒”安裝在兩個木銷上(就是上面第三幅圖中灰色的部分),伺服電機安裝在“移動盒”頂上,通過“移動盒”上面的小孔固定住。

附件:

 

5   固定記號筆接下來做一個簡單的小配件。它用來固定記號筆,控制畫筆的升降。(下載 ,查看裏面兩個部件的圖紙。) 

根據需要,調整正方形夾子的大小。要是你習慣用大號記號筆畫畫,那就調大夾子的間距。把這兩個部件簡單拼接在一起,最後成型就是圖中所示。把固定標記筆的四個螺絲擰緊,筆就不會滑落了。 

6   齒輪組和傳動帶現在我們需要鑽兩個帶齒輪軸的孔,建議手動鑽孔,比較容易控制間距。我們需要的間距大概是11.75英寸,但是同樣還是要根據你的齒輪帶的長度調整。最重要的是保證齒輪帶夠緊,防止鬆弛;但又不能太緊,會產生較大摩擦。 

安裝X軸電機:最好讓支柱的位置接近齒輪後方。把小齒輪用膠水或者樹脂膠站在電機軸上後,對準傳帶齒輪和電機齒輪。如圖所示,步進電機裝好後應該是翻過來的。調整高度使兩個齒輪平齊。用樹脂或膠水把支柱的一邊固定在電機上,最好是能讓電線對着Y軸方向的一邊。 

連好電機後,調整支柱的位置使齒輪對齊。把齒輪固定住,移動齒輪帶;如果你的齒輪不在正中間,那就要調整一下電機的位置。只要找到最佳位置,齒輪就可以均勻咬合了。把兩個新加螺絲的小孔位置標記出來。鑽孔,並安裝支柱。我們發現,在X軸底部增加2個壓克力”引導塊”,可以讓X軸移動的更平滑。在Y軸上重複同樣的製作過程。注意為Y軸電機在另一邊加上適當的配重。 

7   電路這個電路算是相當簡單了。把兩個ULN2003A驅動芯片安裝在麪包板上。Arduino上的PWM管腳提供數字輸出。具體的引腳在下一步中的軟件中可以自定義。驅動每個步進電機需要四個Arduino的管腳(稱作數模引腳pins A-D,由軟件中選擇的PWM輸出管腳決定)。每個電機的每個線圈需要兩個引腳。連接Arduino的數模管腳和ULN2003的1-4管腳。將8管腳接地,9管腳接2.5V大電流電源。

按下面的順序連接彩色步進電機線和驅動芯片:

16管腳:橙色15管腳:黑色14管腳:紅色13管腳:黃色9管腳:白色

另附 步進電機數據表和ULN2003輸出管腳 。

電機連接在由Arduino驅動的EasyDriver電機驅動器上。用於來回移動記號筆的代碼如下:
int stepPin = 2;int dirPin = 3;int LEDpin = 13;int ii = 0;void setup(){pinMode(2, OUTPUT);pinMode(3, OUTPUT);pinMode(13,OUTPUT);digitalWrite(stepPin, HIGH);digitalWrite(dirPin, HIGH);}void loop() {digitalWrite(dirPin, HIGH);for(ii = 0; ii
 

8   進一步的軟件設計

我們的計劃是用RepRap固件來驅動電機。RepRap是一個開放源代碼項目,作為一個三軸G代碼解釋器,最初用於3D打印機。儘管G代碼需要針對特定設備做修改,但因為它的簡潔和佔用空間小,在我們的平面繪圖儀中已經夠用了。我們打算用ReplicatorG(一個開放源代碼項目,同樣用於3D打印機)生成我們的G代碼。它可以讀取標準的svg文件,然後通過連接的裝置(比如我們的平面繪圖儀)將圖形描繪出來。

相關材料在 和中可以瞭解到。

 

9   拓展工作

這個項目展示了設計和製作平面繪圖儀的基礎工作。在此之上還可以做些改進:

儘量精簡平台,齒輪帶,電機,畫筆架等等,做出更簡潔更cool的平面繪圖儀。使用更高扭矩的電機。寫一個可以在瓷磚上打印svg文件中圖案的程序。

按現狀來説,這個項目的意義在於:如果想用比較容易找到的材料繪製各式各樣的圖形,可以用平面繪圖儀來實現……