En esta parte vamos a ver como instalar el hadware necesario para controlar la máquina.
Materiales
3 Chips A4988 Pololu Robotics
1 Arduino UNO
1 Fuente alimentación ATX
1 Ventilador (opcional)
1 placa PCB
3 motores paso a paso (elegid el modelo que os apetezca)
Soldador
Estaño
Fundente
Como expliqué en la primera parte del tutorial los chips A4988 de Pololu son unos controladores de motores paso a paso, que mediante las señales enviadas por Arduino controlarán los motores.
La explicación de como funciona un motor paso a paso está también en el tuto anterior y la podéis consultar.
Lo primero que vamos ha hacer es plantear como vamos a diseñar la placa PCB, yo compré esta en dx.com y sobre ella soldé los componentes.
Toda la electrónica debería quedar así:
Aquí otra imagen desde más cerca:
Aquí dejo una foto de la placa PCB sin el ventilador: (Me decidí por cables en vez de pistas, una chapucilla).
Os dejo una imagen de como deben ir todas las conexiones y os adjunto el archivo de Fritzing (programa con el que he hecho la imagen) para que os lo descargueis y lo veais más de cerca. Pinchad aquí para descargar el archivo. En este otro enlace os dejo la web para descargar Fritzing.
Los chips A4988 deben estar conectados como se explica en este vídeo:
La fuente que vamos a utilizar es una ATX (una fuente de ordenador) con la que podremos alimentar desde los chips hasta los motores y la fresadora. He elegido una ATX ya que es la más barata y ademas la podéis sacar de un ordenador viejo. Para hacerla funcionar necesitais puentearla y para ello os dejo este vídeo:
La fuente tiene salidas de diferentes voltajes para poder conectar toda la electrónica a la misma ATX y así solo usamos una toma de corriente a la pared.
Los voltajes de las diferentes salidas de la fuente se muestran es la siguiente imagen:
Os dejo una descripción de los voltajes del chip (también se ven en el vídeo) y de la utilidad de cada pin:
VDD -- Entrada de corriente del chip: 3,3 V / 5 V cables naranja o rojo de la ATX. (Podéis elegir entre ambos voltajes aunque recomiendo 3,3 V)
GND -- Tierra del A4988. Se conecta con la tierra de la ATX, cables negros de la ATX.
VMOT -- Entrada de alimentación para los motores paso a paso. 7 V / 36 V (el voltaje depende del motor y debe corresponder con el del motor, ya que es este voltaje el que se le pasará al motor para que se mueva.)
GND -- Es la tierra del motor. Esta debe estar conectada con la tierra de los A4988!!!.
RESET -- Resetea el chip para devolverlo a las condiciones iniciales. Y cambia entre los modos Stand-bye y Enable.
En esta imagen se ven las conexiones:
IMPORTANTE: Para evitar el mal funcionamiento de la máquina todas las tierras deben estar conectadas entre sí, es decir, que la tierra de los A4988 debe estar conectada con la de los motores paso a paso y con la tierra de Arduino. No es problema que los voltajes sean diferentes, aunque el chip tenga 5 V y el motor 12 V las tierras se pueden interconectar entre sí. Eso sí, esto funciona si la fuente es una ATX, no he probado si es peligroso con otras fuentes asi que si no usais una ATX, no conectéis nada entre sí y probad antes. Aunque para mi la mejor opción es una ATX ya que es la más económica y potente que encontré.
Una vez todos los A4988 esten conectados a la fuente y los motores estén conectados a los A4988, podemos proceder a conectar los cables de pulsos de Arduino.
Control de los A4988 mediante Arduino
Arduino controlará los chips mediante los pines de salidas digitales. De cada chip, vamos a usar 3 entradas digitales (STEP,DIR y RESET), y por tanto, harán falta, 3 salidas digitales de Arduino. Cuando arduino envíe un pulso a STEP el motor avanzará un paso. Si DIR recibe señal, el motor girará en sentido de las agujas del reloj, si no recibe, en sentido contrario. El pin RESET se usa para resetear el chip.
Los pines que vamos a usar de nuestro Arduino son los siguientes:
Pines 2, 4 y 7 para el los pines STEP de los A4988
Pines 3, 5, y 6 para los pines DIR de los chips
Pines 9, 10, 11 para los pines RESET de nuestros A4988
A continuación os dejo un esquema de las conexiones del chip:
Como se puede observar los pines DIR usan salidas PWM de Arduino, y los demás simplemente usan salidas normales, por lo tanto no es obligatorio seguir este esquema sino simplemente conectar a PWM los DIR y los demás a donde os apetezca.
Opcionalmente podemos colocar un ventilador o un disipador a los chips debido a que si el motor es de más de 1 Amp el chip A4988 se calienta y puede quemarse. Para motores de menos de 1 Amp esto no es necesario.
La programación de Arduino y de la máquina así como el software necesario para mecanizar piezas lo veremos en el próximo artículo.