基板設計
基板については今後の拡張性を考えて、各機能をモジュール化することとします。
①ステッピングモータドライバのステッピングモジュール(ステッピングモーター1個につき1基板)
②制御に使うステッピング制御モジュール(Arduino Unoにつけるシールド)
③今回コントロール用に使うキャパシティブセンサーのキャパシティブモジュール
の3つのモジュール化された基板を作ります。
ステッピングモーターは秋月のバイポーラ ステッピングモーター
SM-42BYG011
を使うこととします。
ステッピングモジュール
基板設計ソフトの
Eagle
を使って基板設計し、
SRM-20
用のデータを
mods
を使って作成しました。
このモジュールの入力端子は今後複雑な制御をすることも考え、Enable, Direction, Stepの3つを用意した。今回はEnableとDirectionだけを使って制御することとし、Stepはドライバ内であらかじめ指定しました。
SRM-20用のデータ(rml)
回路データ(stepperドライバ)
外枠データ(stepperドライバ)
※SRM-20を使用しない場合は
pngファイル(stepper)
を使用してツールパスを作成します。
制御モジュール
制御モジュールはArduino Unoに取り付けて使うシールドとした。
機能としては、
・入力デバイス(今回はキャパシティブモジュール)から信号を受け取り、2つのモータドライバに回転指示の信号を送る
・12V電源の供給
将来的に複雑な制御をする場合は入力デバイスに接続せずに、ArduinoをPCに接続してプログラムを書き換え制御できる構造にしてある。
SRM-20用のデータ(rml)
回路データ(制御モジュール)
外枠データ(制御モジュール)
※SRM-20を使用しない場合は
pngファイル(制御モジュール)
を使用してツールパスを作成します。
キャパシティブモジュール
キャパシティブセンサーモジュールは、モジュール内で2つのキャパシティブセンサーのタッチを検出し、2つあるアウトプット端子にそれぞれ、ON-OFF(HIGH-LOW)を出力する。
SRM-20用のデータ(rml)
回路データ(キャパシティブモジュール)
外枠データ(キャパシティブ
モジュール)
※SRM-20を使用しない場合は
pngファイル(キャパシティブモジュール)
を使用してツールパスを作成します。
基板の作成
回路の切削には
1/64inchのエンドミル
、外枠の切削には
1/32エンドミル
を使用します。
(mmではなく、inchのエンドミルを使うのはファブラボの標準機材に合わせるためです。)
SRM-20でinchエンドミルを使うにはコレットを標準の6mm径シャンク用コレットではなく、
3.175mm径シャンク用コレット
を使用します。
基板設計のステップにある回路データ、外枠データを使ってSRM-20で基板を切削します。
ステッピングモジュール
1個あたりの必要部品は下記の通りです。2つ作るので倍の数が必要になります。
マイコン ATTiny 84 (1 個)
コンデンサ 1uF (3 個)
サイズ:inch(1206) mm(3216)
コンデンサ 10uF (2 個)
サイズ:inch(1206) mm(3216)
チップ抵抗 10KΩ (1 個)
サイズ:inch(1206) mm(3216)
レギュレータ 5V LM 3480IM3-5.0(1個)
6 ピンヘッダ(2 個)
4 ピンヘッダー (1 個)
Hbrige A4953(2 個)
プログラム
Arudino IDEで↓のプログラムを書き込みます。
stteper_module.ino
ステッピングモーターの接続
この色に対応してステッピングモータを接続
制御モジュール
4ピンヘッダー(2個)
6ピンヘッダー(2個)
折って使えるピンヘッダー
プログラム
Arudino IDEで↓のプログラムを書き込みます。
stepper_sheild.ino
キャパシティブモジュール
マイコン ATTiny 44 (1 個)
コンデンサ 1uF (1 個)
サイズ:inch(1206) mm(3216)
チップ抵抗 10KΩ (1 個)
サイズ:inch(1206) mm(3216)
チップ抵抗1M(4個)
サイズ:inch(1206) mm(3216)
DCオス電源ピグテール
2.1×5.5mm
6 ピンヘッダ(1 個)
4 ピンヘッダー (2 個)
プログラム
Arudino IDEで↓のプログラムを書き込みます。
capasitive_module.ino
コントローラー
今回はGコードを読み取るものではなく、コントローラーを使って手動で2軸を動かす。
コントローラーはボタンの代わりに、銅箔テープを利用したキャパシティブセンサー を使う。
テッピングモーター(正転、反転)×2で4つのキャパシティブセンサーが必要になる。
キャパシティブモジュール1つにつき2つのキャパシティブセンサー を接続できるので、2つのキャパシティブモジュールを使用する。
コントローラーボディを作成
5mmのアクリル
を使ってレーザーカッターでボディを作ります。
ボディのデータ(aiファイル)
銅箔テープ
写真のように
銅箔テープ8mm
をボディにつけ、ボディ裏面にキャパシティブモジュールの線を銅箔テープでとめます。