linux中怎么使用Arduino制作一個繪圖儀

這篇文章主要介紹了linux中怎么使用Arduino制作一個繪圖儀，具有一定借鑒價值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。

由于我是一個很懷舊的人，我真的很喜歡最初的 Arduino Uno。下面是我用到的其它東西的一個清單（僅供參考，其中一些我也不是很滿意）：

• FabScan shield：承載步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器。

• SilentStepSticks：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，因為 Arduino 自身不能處理步進(jìn)電機(jī)所需的電壓和電流。因此我使用了一個 Trinamic TMC2130 芯片，但它是工作在單獨(dú)模式。這些替換為 Pololu 4988，但是它們運(yùn)轉(zhuǎn)更安靜。

• SilentStepStick 保護(hù)裝置：一個防止你的電機(jī)驅(qū)動器轉(zhuǎn)動過快的二極管（相信我，你肯定會需要它的）。

• 步進(jìn)電機(jī)：我選擇的是使用 12 V 電壓的 NEMA 17 電機(jī)（如，來自 Watterott 和 SparkFun 的型號）。

• 直線導(dǎo)桿

• 木制的基板

• 木螺絲

• GT2 皮帶

• GT2 同步滑輪

這是我作為個人項目而設(shè)計的。如果你想找到一個現(xiàn)成的工具套件，你可以從 German Make 雜志上找到 MaXYposi。

硬件安裝

正如你所看到的，我剛開始做的太大了。這個繪圖儀并不合適放在我的桌子上。但是，沒有關(guān)系，我只是為了學(xué)習(xí)它（并且，我也將一些東西進(jìn)行重新制作，下次我將使用一個更小的橫梁）。

帶 X 軸和 Y 軸軌道的繪圖儀基板

皮帶安裝在軌道的側(cè)面，并且用它將一些輔助輪和電機(jī)掛在一起：

電機(jī)上的皮帶路由

我在 Arduino 上堆疊了幾個組件。Arduino 在最下面，它之上是 FabScan shield，接著是一個安裝在 1 和 2  號電機(jī)槽上的 StepStick 保護(hù)裝置，SilentStepStick 在最上面。注意，SCK 和 SDI 針腳沒有連接。

Arduino 堆疊配置（高清大圖）

注意將電機(jī)的連接線接到正確的針腳上。如果有疑問，就去查看它的數(shù)據(jù)表，或者使用歐姆表去找出哪一對線是正確的。

軟件配置

基礎(chǔ)部分

雖然像 grbl 這樣的軟件可以解釋諸如像裝置移動和其它一些動作的 G-codes，并且，我也可以將它刷進(jìn) Arduino 中，但是我很好奇，想更好地理解它是如何工作的。（我的 X-Y 繪圖儀軟件可以在 GitHub 上找到，不過我不提供任何保修。）

使用 StepStick（或者其它兼容的）驅(qū)動器去驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，基本上只需要發(fā)送一個高電平信號或者低電平信號到各自的針腳即可。或者使用 Arduino 的術(shù)語：

digitalWrite(stepPin, HIGH);delayMicroseconds(30);digitalWrite(stepPin, LOW);

在 stepPin 的位置上是步進(jìn)電機(jī)的針腳編號：3 是 1 號電機(jī)，而 6 是 2 號電機(jī)。

在步進(jìn)電機(jī)能夠工作之前，它必須先被啟用。

digitalWrite(enPin, LOW);

實際上，StepStick 能夠理解針腳的三個狀態(tài)：

• Low：電機(jī)已啟用

• High：電機(jī)已禁用

• Pin 未連接：電機(jī)已啟用，但在一段時間后進(jìn)入節(jié)能模式

電機(jī)啟用后，它的線圈已經(jīng)有了力量并用來保持位置。這時候幾乎不可能用手來轉(zhuǎn)動它的軸。這樣可以保證很好的精度，但是也意味著電機(jī)和驅(qū)動器芯片都“充滿著”力量，并且也因此會發(fā)熱。

***，也是很重要的，我們需要一個決定繪圖儀方向的方法：

digitalWrite(dirPin, direction);

下面的表列出了功能和針腳：

在我們使用這些針腳之前，我們需要在代碼的 setup() 節(jié)中設(shè)置它的 OUTPUT 模式。

pinMode(enPin1, OUTPUT);pinMode(stepPin1, OUTPUT);pinMode(dirPin1, OUTPUT);digitalWrite(enPin1, LOW);

了解這些知識后，我們可以很容易地讓步進(jìn)電機(jī)四處移動：

    totalRounds = ...    for (int rounds =0 ; rounds < 2*totalRounds; rounds++) {       if (dir==0){ // set direction         digitalWrite(dirPin2, LOW);       } else {         digitalWrite(dirPin2, HIGH);       }       delay(1); // give motors some breathing time       dir = 1-dir; // reverse direction       for (int i=0; i < 6400; i++) {         int t = abs(3200-i) / 200;         digitalWrite(stepPin2, HIGH);         delayMicroseconds(70 + t);         digitalWrite(stepPin2, LOW);         delayMicroseconds(70 + t);       }    }

這將使滑塊向左和向右移動。這些代碼只操縱一個步進(jìn)電機(jī)，但是，對于一個 X-Y 繪圖儀，我們要考慮兩個軸。

命令解釋器

我開始做一個簡單的命令解釋器去使用規(guī)范的路徑，比如：

"X30|Y30|X-30 Y-30|X-20|Y-20|X20|Y20|X-40|Y-25|X40 Y25

用毫米來描述相對移動（1 毫米等于 80 步）。

繪圖儀軟件實現(xiàn)了一個 持續(xù)模式 ，這可以允許一臺 PC 給它提供一個很大的路徑（很多的路徑）去繪制。（在這個視頻中展示了如何繪制 Hilbert 曲線）

設(shè)計一個好用的握筆器

在上面的***張圖中，繪圖筆是細(xì)繩子綁到 Y 軸上的。這樣繪圖也不精確，并且也無法在軟件中實現(xiàn)提筆和下筆（如示例中的大黑點(diǎn)）。

因此，我設(shè)計了一個更好用的、更精確的握筆器，它使用一個伺服器去提筆和下筆?？梢栽谙旅娴倪@張圖中看到這個新的、改進(jìn)后的握筆器，上面視頻鏈接中的 Hilbert 曲線就是使用它繪制的。

圖中的特寫鏡頭就是伺服器臂提起筆的圖像

筆是用一個小夾具固定住的（圖上展示的是一個大小為 8 的夾具，它一般用于將線纜固定在墻上）。伺服器臂能夠提起筆；當(dāng)伺服器臂放下來的時候，筆就會被放下來。

驅(qū)動伺服器

驅(qū)動伺服器是非常簡單的：只需要提供位置，伺服器就可以完成所有的工作。

#include <Servo.h> // Servo pin#define servoData PIN_A1 // Positions#define PEN_UP 10#define PEN_DOWN 50 Servo penServo; void setup() {  // Attach to servo and raise pen  penServo.attach(servoData);  penServo.write(PEN_UP);}

我把伺服器接頭連接在 FabScan shield 的 4 號電機(jī)上，因此，我將用 1 號模擬針腳。

放下筆也很容易：

  penServo.write(PEN_DOWN);

進(jìn)一步擴(kuò)展

我的進(jìn)一步擴(kuò)展的其中一項就是添加一些終止檢測器，但是，我也可以不用它們，進(jìn)而使用 TMC2130 的 StallGuard 模式來代替。這些檢測器也可以用于去實現(xiàn)一個 home 命令。

以后，我或許還將添加一個真實的 Z 軸，這樣它就可以對一個木頭進(jìn)行銑削雕刻，或者鉆一個 PCB 板，或者雕刻一塊丙烯酸塑料，或者 … （我還想到了用激光）。

感謝你能夠認(rèn)真閱讀完這篇文章，希望小編分享的“l(fā)inux中怎么使用Arduino制作一個繪圖儀”這篇文章對大家有幫助，同時也希望大家多多支持億速云，關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，更多相關(guān)知識等著你來學(xué)習(xí)!