Dotter - Imprimante matricielle basée sur Arduino : 13 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Salut, bienvenue dans cette instructable:) Je suis Nikodem Bartnik 18 ans maker. J'ai fait beaucoup de choses, des robots, des appareils au cours de mes 4 années de création. Mais ce projet est probablement le plus gros en termes de taille. C'est aussi très bien conçu je pense, bien sûr il y a encore des choses qui peuvent être améliorées mais pour moi c'est génial. J'aime vraiment ce projet, à cause de son fonctionnement et de ce qu'il peut produire (j'aime ce pixel/point comme les graphiques), mais il y a beaucoup plus dans ce projet que le Dotter. Il y a une histoire sur la façon dont je l'ai fait, comment j'ai eu une idée et pourquoi l'échec était une grande partie de ce projet. Es-tu prêt? Attention, il peut y avoir beaucoup de choses à lire dans ces instructables, mais ne vous inquiétez pas, voici la vidéo à ce sujet (vous pouvez également la trouver ci-dessus): LIEN VERS LA VIDEO Commençons !

Étape 1: L'histoire de l'échec: (et comment j'ai trouvé une idée pour ça

Vous pourriez vous demander pourquoi l'histoire d'échec si mon projet fonctionne ? Parce qu'au début il n'y avait pas de Dotter. Je voulais faire peut-être une chose un peu similaire mais beaucoup plus sophistiquée - une imprimante 3D. La plus grande différence entre l'imprimante 3D que je voulais faire et presque toutes les autres imprimantes 3D était qu'au lieu des moteurs pas à pas standard nema17, elle utilisera des moteurs 28BYJ-48 bon marché que vous pouvez acheter pour environ 1 $ (oui un dollar pour un moteur pas à pas). Bien sûr, je savais qu'il serait plus faible et moins précis que les moteurs pas à pas standard (en ce qui concerne la précision, ce n'est pas si simple, car la plupart des moteurs des imprimantes 3D ont 200 pas par tour, et 28BYJ48 a environ 2048 pas par tour révolution ou même plus dépend de la façon dont vous les utilisez, mais ces moteurs sont plus susceptibles de perdre des pas et les engrenages à l'intérieur ne sont pas les meilleurs, il est donc difficile de dire s'ils sont plus ou moins précis). Mais je croyais qu'ils le feraient. Et à ce stade, vous pouvez dire attendez qu'il existe déjà une imprimante 3D qui utilise ces moteurs, oui, je sais qu'il y en a même peu en fait. La première est bien connue, c'est Micro by M3D, petite et très belle imprimante 3D (j'adore ce design simple). Il y a aussi ToyRep, Cherry et probablement bien d'autres que je ne connais pas. Donc, une imprimante avec ces moteurs existe déjà, mais ce que je voulais rendre différent et plus proche de moi, c'était le code. La plupart des gens utilisent des firmwares open source pour les imprimantes 3D, mais comme vous le savez peut-être si vous avez vu mon projet de drone Ludwik basé sur Arduino, j'aime faire les choses à partir de zéro et apprendre par cela, donc je voulais créer mon propre code pour cette imprimante. J'ai déjà développé la lecture et l'interprétation du Gcode à partir de la carte SD, en faisant tourner les moteurs selon Gcode et l'algorithme de ligne de Bresenham. Une grande partie du code de ce projet était prête. Mais en le testant, j'ai remarqué que ces moteurs surchauffent beaucoup et qu'ils sont tellement lents. Mais je voulais toujours le faire alors j'ai conçu un cadre pour cela dans Fusion360 (vous pouvez en trouver une image ci-dessus). Une autre hypothèse dans ce projet était d'utiliser des transistors au lieu d'un pilote de moteur pas à pas. J'ai trouvé quelques avantages des transistors par rapport aux pilotes pas à pas:

1. ils sont moins chers
2. Il est plus difficile de les casser, j'ai déjà cassé quelques pilotes pas à pas lors de la construction d'un Egg-Bot contrôlé par Arduino, car lorsque vous déconnectez un moteur du pilote en cours d'exécution, il se brisera probablement.
3. Les pilotes sont simples à contrôler, vous pouvez utiliser moins de broches pour cela, mais je voulais utiliser Atmega32, il a suffisamment de broches pour utiliser des transistors, donc ce n'était pas important pour moi. (Je voulais utiliser atmega32 dans un projet d'imprimante 3D, enfin dans le dotter il n'y a pas besoin de l'utiliser donc j'utilise juste Arduino Uno).
4. Le bonheur est beaucoup plus grand lorsque vous créez vous-même un pilote pas à pas avec des transistors que de simplement l'acheter.
5. En apprenant comment ils fonctionnent en expérimentant, j'ai utilisé des transistors dans mes projets précédents, mais la pratique rend parfait et la meilleure façon d'apprendre est d'expérimenter. BTW n'est-il pas si étrange que nous ne sachions pas comment fonctionne la plus grande invention du monde ? Nous utilisons des transistors tous les jours, chacun en a des millions dans sa poche, et la plupart des gens ne savent pas comment fonctionne un seul transistor:)

Pendant ce temps, j'ai eu 2 nouvelles imprimantes 3D et pendant que j'imprimais dessus, j'ai simplement augmenté la vitesse d'impression tout le temps pour faire des impressions aussi vite que possible. J'ai commencé à réaliser qu'une imprimante 3D avec des moteurs 28BYJ-48 sera trop lente et n'est probablement pas la meilleure idée. J'aurais peut-être dû m'en rendre compte plus tôt, mais j'étais tellement concentré sur le code de ce projet et sur le fonctionnement exact des imprimantes 3D, que je n'ai pas pu le voir d'une manière ou d'une autre. Grâce aux choses que j'ai apprises en construisant cette chose je ne regrette pas le temps investi dans ce projet.

Abandonner n'est pas une option pour moi, et j'ai 5 steppers qui traînent donc j'ai commencé à penser à ce que je peux faire avec ces pièces. En enterrant de vieilles choses dans ma garde-robe, j'ai trouvé mon dessin de l'école primaire réalisé en utilisant la technique du pointillisme aussi appelée pointillisme (vous pouvez voir mon dessin ci-dessus). Ce n'est pas une œuvre d'art, ce n'est même pas bon:) Mais j'ai aimé cette idée de créer une image à partir de points. Et ici, j'ai pensé à quelque chose dont j'avais entendu parler auparavant, une imprimante matricielle, en Pologne, vous pouvez trouver ce type d'imprimante dans chaque clinique, ils émettent un son étrange et fort:D. C'était assez évident pour moi qu'il devait y avoir quelqu'un qui a fait quelque chose comme ça, et j'avais raison Robson Couto a déjà fait une imprimante matricielle Arduino, mais pour le faire, vous devez trouver des composants parfaits qui peuvent être difficiles, mais nous avoir un 2018 et l'impression 3D devient de plus en plus populaire alors pourquoi ne pas faire une version imprimée en 3D facile à reproduire, mais ce serait toujours similaire. J'ai donc décidé de le faire grand, voire ÉNORME ! Pour le rendre capable d'imprimer sur un grand papier que tout le monde peut acheter - rouleau de papier d'Ikea :) ses dimensions: 45cm x 30m. Parfait!

Quelques heures de conception et mon projet était prêt pour l'impression, il mesure 60 cm de long donc trop grand pour être imprimé sur une imprimante standard, je le divise donc en plus petits morceaux qui grâce à des connecteurs spéciaux seront faciles à connecter. De plus, nous avons un chariot pour un marqueur, des poulies pour la courroie GT2, des roues en caoutchouc pour maintenir le papier (également imprimé en 3D avec du filament TPU). Mais parce que nous ne voulons pas toujours imprimer sur un papier aussi gros, j'ai rendu l'un des moteurs de l'axe Y mobile afin que vous puissiez facilement l'ajuster à la taille du papier. Il y a deux moteurs sur l'axe Y et un sur l'axe X, pour déplacer le stylo de haut en bas, j'utilise un micro servo. Vous pouvez trouver des liens vers les modèles et tout dans les prochaines étapes.

Ensuite, j'ai conçu un PCB comme toujours, mais cette fois au lieu de le fabriquer à la maison, j'ai décidé de le commander chez un fabricant professionnel, pour le rendre parfait, plus facile à souder et juste pour gagner du temps, j'ai entendu beaucoup de bonnes opinions sur PCBway alors j'ai décidé d'aller avec ça. J'ai trouvé qu'ils ont un programme de bourses grâce auquel vous pouvez faire vos planches gratuitement, je télécharge mon projet sur leur site et ils l'acceptent ! Merci beaucoup PCBway d'avoir rendu ce projet possible:) Les cartes étaient parfaites, mais au lieu de mettre un microcontrôleur sur cette carte, j'ai décidé de faire un shield Arduino pour que je puisse simplement l'utiliser, c'est aussi plus simple à souder à cause de ça.

Le code du dotter est écrit en Arduino, et pour envoyer les commandes de l'ordinateur au Dotter, j'ai utilisé Processing.

C'est probablement toute l'histoire de l'évolution de ce projet, et à quoi il ressemble maintenant, félicitations si vous y êtes arrivé:)

Ne vous inquiétez pas maintenant, ce sera plus facile, il suffit de construire des instructions !

J'espère que vous apprécierez cette histoire du projet The Dotter, si c'est le cas, n'oubliez pas de la réconforter.

*sur les rendus ci-dessus, vous pouvez voir le chariot X avec 2 stylos, c'était mon premier design, mais j'ai décidé de passer à une version plus petite avec un stylo pour le rendre plus léger. Mais la version avec 2 stylos peut être intéressante car vous pourriez faire des points de différentes couleurs, il y a même de la place pour un deuxième servo sur le PCB donc c'est quelque chose à considérer pour dotter V2:)

Étape 2: De quoi aurons-nous besoin ?

Ce dont nous aurons besoin pour ce projet, c'est une excellente question ! Voici la liste de tout avec des liens si possible:

1. Pièces imprimées en 3D (liens vers les modèles à l'étape suivante)
2. Arduino GearBest | BangBon
3. 28BYJ48 moteurs pas à pas (3 d'entre eux) GearBest | BangBon
4. Micro servomoteur GearBest | BangBon
5. Courroie GT2 (environ 1,5 mètre) GearBest | BangBon
6. Câbles GearBest | BangBon
7. Roulement GearBest | BangBon
8. Deux tiges en aluminium d'environ 60 cm de long chacune

9. Pour faire un PCB:

   1. PCB évidemment (vous pouvez les commander, les fabriquer vous-même ou les acheter chez moi, j'ai des cartes qui traînent, vous pouvez les acheter ici:
   2. Transistors BC639 ou similaire (8 d'entre eux) GearBest | BangBon
   3. Diode de redressement (8 d'entre eux) GearBest | BangBon
   4. LED verte et rouge GearBest | BangBon
   5. Certains en-têtes se détachent GearBest | BangBon
   6. Kit d'en-tête empilable Arduino GearBest | BangBon
   7. Quelques résistances GearBest | BangBon

Probablement la chose la plus difficile à obtenir pour vous sont les pièces imprimées en 3D, demandez à vos amis, à l'école ou dans une bibliothèque, ils peuvent avoir une imprimante 3D. Si vous souhaitez en acheter un, je peux vous recommander le CR10 (lien pour acheter), CR10 mini (lien pour acheter) ou Anet A8 (lien pour acheter).

Étape 3: Aussi grand que possible, aussi simple que possible (modèles 3D)

Comme je l'ai dit, une grande partie de ce projet était la taille, je voulais le rendre grand et rester simple en même temps. Pour ce faire, je passe beaucoup de temps dans Fusion360, heureusement, ce programme est incroyablement convivial et j'adore l'utiliser, donc ce n'était pas un gros problème pour moi. Pour s'adapter à la plupart des imprimantes 3D, j'ai divisé le cadre principal en 4 parties qui peuvent être facilement connectées grâce à des connecteurs spéciaux.

Les poulies pour courroies GT2 ont été conçues avec cet outil (c'est cool, allez voir):

J'ai ajouté les fichiers DXF de ces 2 poulies juste pour votre référence, vous n'en avez pas besoin pour réaliser ce projet.

Aucun de ces modèles n'a besoin de supports, les poulies ont des supports intégrés, car il serait impossible de retirer les supports de l'intérieur de la poulie. Ces modèles sont assez faciles à imprimer, mais cela prend du temps, car ils sont assez gros.

Les roues qui déplaceront le papier doivent être imprimées avec un filament flexible pour mieux le faire. J'ai fait une jante pour cette roue qui doit être imprimée avec du PLA et sur cette roue vous pouvez mettre une roue en caoutchouc.

Étape 4: Assemblage

C'est une étape facile mais aussi très agréable. Tout ce que vous avez à faire est de connecter toutes les pièces imprimées en 3D ensemble, de mettre les moteurs et les servos en place. À la fin, vous devez mettre des tiges d'aluminium dans le cadre imprimé en 3D avec un chariot dessus.

J'ai imprimé une vis à l'arrière du support de moteur en Y qui est mobile pour le maintenir en place mais il s'avère que le bas du cadre est trop mou et qu'il se plie lorsque vous serrez la vis. Donc, au lieu de cette vis, j'utilise un élastique pour maintenir cette pièce en place. Ce n'est pas la façon la plus professionnelle de faire ça mais au moins ça marche:)

Vous pouvez voir la taille du stylo que j'ai utilisé pour ce projet (ou peut-être que c'est plus comme un marqueur). Vous devez utiliser la même taille ou aussi près que possible, pour que cela fonctionne parfaitement avec le chariot X. Vous devez également monter un collier sur le stylo pour laisser le servo le déplacer de haut en bas, vous pouvez le fixer en serrant une vis sur le côté.

Il n'y a pas grand-chose à expliquer, alors jetez un œil aux photos ci-dessus et si vous avez besoin d'en savoir plus, laissez un commentaire ci-dessous !

Étape 5: Schéma électronique

Ci-dessus, vous pouvez trouver un schéma électronique pour ce projet si vous souhaitez acheter un PCB ou le faire, vous n'avez pas à vous soucier du schéma, si vous souhaitez le connecter sur la maquette, vous pouvez utiliser ce schéma pour le faire. Je vous ai dit que ce serait assez désordonné sur cette planche à pain, il y a beaucoup de connexions et de petits composants donc si vous en êtes capable, l'utilisation d'un PCB est une bien meilleure option. Si vous rencontrez des problèmes avec le PCB ou si votre projet ne fonctionne pas, vous pouvez le résoudre avec ce schéma. Vous pouvez trouver le fichier. SCH à l'étape suivante.

Étape 6: PCB en tant que pro

C'est probablement la meilleure partie de ce projet pour moi. J'ai fait beaucoup de PCB à la maison, mais je n'ai jamais essayé de les commander chez un fabricant professionnel. C'était une excellente décision, cela fait gagner beaucoup de temps, et ces planches sont tout simplement bien meilleures, elles ont un masque de soudure, elles sont plus faciles à souder, elles sont plus belles et si vous voulez faire quelque chose que vous voulez vendre, il n'y a aucun moyen de vous fabriquera des PCB à la maison, donc je suis un pas de plus vers la création de quelque chose que je pourrai produire à l'avenir, au moins je sais comment fabriquer et commander des PCB. Vous pouvez profiter de belles photos de ces cartes ci-dessus, et voici le lien vers PCBWay.com

J'ai des planches de rechange donc si vous voulez me les acheter vous pouvez les acheter sur tindie:

Étape 7: Souder, Connecter…

Nous avons un excellent PCB, mais pour le faire fonctionner, nous devons souder des composants dessus. Ne vous inquiétez pas c'est très facile ! J'ai utilisé uniquement des composants THT, donc il n'y a pas de soudure super précise. Les composants sont gros et faciles à souder. Ils sont également faciles à acheter dans n'importe quel magasin d'électronique. Parce que ce PCB n'est qu'un blindage, vous n'avez pas besoin de souder un microcontrôleur, nous allons simplement connecter le blindage à la carte Arduino.

Au cas où vous ne voudriez pas faire de PCB, vous pouvez trouver un schéma ci-dessus avec toutes les connexions. Je ne recommande pas de le connecter sur la maquette, cela aura l'air vraiment désordonné, il y a beaucoup de câbles. PCB est un moyen beaucoup plus professionnel et plus sûr de le faire. Mais si vous n'avez pas d'autre option, il vaut mieux se connecter sur la maquette que ne pas se connecter du tout.

Lorsque tous les composants sont soudés sur le PCB, nous pouvons y connecter des moteurs et des servos. Et passons à l'étape suivante ! Mais avant cela, arrêtez-vous une seconde et jetez un œil à ce magnifique PCB avec tous les composants dessus, j'adore l'apparence de ces circuits électroniques ! Bon, on continue:)

Étape 8: Code Arduino

Lorsque le shield est prêt, tout est connecté et assemblé, nous pouvons télécharger le code sur l'Arduino. Vous n'avez pas besoin de connecter le blindage à l'Arduino à cette étape. Vous pouvez trouver le programme dans la pièce jointe ci-dessous. Voici une explication rapide de son fonctionnement:

Il obtient les données du moniteur série (code de traitement) et chaque fois qu'il y a 1, il fait un point quand il y a 0, ce n'est pas le cas. Après chaque donnée reçue, il se déplace pour quelques étapes. Lorsqu'un nouveau signal de ligne est reçu, il revient à sa position de départ, déplacez le papier sur l'axe Y et créez une nouvelle ligne. C'est un programme très simple, si vous ne comprenez pas comment cela fonctionne, ne vous inquiétez pas, téléchargez-le simplement sur votre Arduino et cela fonctionnera !

Étape 9: Traitement du code

Le code de traitement lit l'image et envoie les données à l'Arduino. L'image doit avoir une certaine taille pour être imprimée sur le papier. Pour moi, la taille maximale du papier A4 est d'environ 80 points x 50 points. Si vous modifiez les étapes par révolution, vous obtiendrez plus de points par ligne mais aussi un temps d'impression beaucoup plus long. Il n'y a pas beaucoup de boutons dans ce programme, je ne voulais pas le rendre beau, il fonctionne juste. Si vous voulez l'améliorer, n'hésitez pas à le faire !

Étape 10: Au début, il y avait un point

Test final du Dotter !

Point, point, point…..

Des dizaines de points plus tard, quelque chose s'est mal passé ! Quoi exactement? On dirait qu'Arduino s'est réinitialisé et a oublié son nombre d'étapes. Cela a très bien commencé, mais à un moment donné, nous avons un problème. Qu'est-ce qui ne va pas ? Deux jours de débogage plus tard, j'ai trouvé une solution pour cela. C'était assez simple et évident mais je n'y avais pas pensé au début. Qu'est-ce que c'est? Nous le saurons à l'étape suivante.

Étape 11: L'échec n'est pas une option, cela fait partie d'un processus

Je déteste abandonner, alors je ne fais jamais ça. J'ai commencé à chercher une solution à mon problème. En déconnectant un câble de mon Arduino tard dans la nuit, j'ai senti qu'il faisait vraiment chaud. Puis j'ai réalisé ce qui est un problème. Parce que je laisse les moteurs de l'axe Y allumés (sur la bobine de ces moteurs), le stabilisateur linéaire de mon Arduino devient vraiment chaud à cause d'un courant constant assez important. Quelle est la solution pour ça ? Éteignez simplement ces bobines pendant que nous n'en avons pas besoin. Solution super simple pour ce problème, c'est super et je suis de retour sur la bonne voie pour terminer ce projet !

Étape 12: Victoire

Est-ce la victoire ? Mon projet marche, enfin ! Cela m'a pris beaucoup de temps mais enfin mon projet est prêt, il fonctionne comme je le voulais. Maintenant, je ressens un pur bonheur d'avoir terminé ce projet ! Vous pouvez voir certaines des images que j'ai imprimées dessus ! Il y a beaucoup plus à imprimer, alors restez à l'écoute pour voir des mises à jour à ce sujet.

Étape 13: La fin ou le début ?

C'est la fin des instructions de construction mais pas la fin de ce projet ! C'est open source, tout ce que j'ai partagé ici, vous pouvez utiliser pour construire cette chose, si vous ajoutez des mises à niveau, n'hésitez pas à les partager mais n'oubliez pas de mettre un lien vers cette instructable faites-moi également savoir que vous avez amélioré mon projet:) Cela ce sera cool si quelqu'un fait ça. Peut-être qu'un jour, si je trouve le temps pour cela, je l'améliorerai et posterai un Dotter V2, mais pour le moment, je ne suis pas sûr.

N'oubliez pas de me suivre sur instructables si vous voulez être au courant de mes projets, vous pouvez aussi vous abonner à ma chaîne YouTube car je poste ici quelques vidéos sympas sur la réalisation et pas seulement:

goo.gl/x6Y32E

et voici mes comptes sur les réseaux sociaux:

Facebook:

Instagram:

Twitter:

Merci beaucoup d'avoir lu, je vous souhaite une bonne journée!

Bonne fabrication !

P. S.

Si vous aimez vraiment mon projet, votez pour lui dans les concours:D

Finaliste au Epilog Challenge 9

Deuxième prix au concours Arduino 2017