Автономная плата управления 5 осевым станком с ЧПУ.

Продолжаю цикл статей по платам и контроллерам на основе микроконтроллера ESP32 и прошивки FluidNC. В этой статье опишу автономную плату управления 5 осевым станком с ЧПУ. По сути это шилд, в который втыкаются мелкие драйвера шаговых двигателей, которые используются в 3Д принтерах.

Тема на форуме https://r13-project.ru/chat_room/index.php?topic=37.0

При использовании винта с трапецеидальной резьбой диаметром 8 мм шагом 4мм получим передаточное число равное ((8-4)*3,14159)/2=4.5 (точку приложения брал не по внешнему или внутреннему диаметру винта, а по середине зуба). Даже мелкий шаговый двигатель способен при такой передаче управлять маленьким хоббийным фрезерным или токарным станком с ЧПУ. Скорости будут не большие, но для токарного дела или фрезеровки большие скорости не так важны. Плата рассчитывалась на ток 2А на 1 драйвер, с учетом того, что сама плата прогреется на температуру 20 градусов относительно комнатной (10А должна выдерживать) На плате не нанесена паяльная маска на силовые дорожки, их необходимо жирно залудить (наплавить припоя с горкой).

Напряжение питания платы 12 вольт.
На плате конденсатор обозначенный как 16V — стоит подбирать емкостью от 330мкф и выше (чем больше, тем лучше). При напряжении питания 12 вольт конденсатор необходимо установить на напряжение 16 вольт. Расстояние между выводами 5мм, диаметр корпуса 8мм.
Драйвера шаговых двигателей чаще всего идут на напряжение в 24 или 35 вольт, в зависимости от микросхемы-контроллера. Если на дравере написано 35 вольт это не значит, что его нужно питать этим напряжением, он прекрасно будет работать и на 12 и на 24 вольтах. Это максимальное напряжение питания.
Преобразователь напряжения я использовал нерегулируемый на выходное напряжение 5 вольт. контроллер ESP32 питается от 3,3 вольта, а вот некоторые датчики часто требуют напряжение не ниже 5 вольт, поэтому 3,3 вольта получаются из 5 вольт линейным стабилизатором ams1117-3.3 на 3,3 вольта. На плате дополнительно выведены разьемы с выходными напряжениями на 5 и 3,3 вольта (вдруг понадобится запитать что то внешнее от платы).

Теперь что потребуется для сборки:
Конденсаторы:

https://alli.pub/6l 6oze

С1 — керамический в корпусе 0805 на емкость от 1 до 4,7 мкф. 8 шт.

https://alli.pub/6l6p1c
16V — электролитический шаг ножек 5мм, диаметр корпуса 8мм емкость 330-1000 мкф, на напряжение 16 вольт 1шт.

Резисторы:

Я давно взял вот такой вот набор. https://alli.pub/6l6p3v но так как они почти все не обязательны можно не покупать
1к — 1 КОм в корпусе 0603 1шт. (для ограничние тока через светодиод, если не нужна индикация запуска программы на плате, можно не распаивать)
10к — 10 КОм в корпусе 0603 9шт. (можно не впаивать, контроллер сам подтягивает внутренние линии к + питания, ставятся на случай если в контроллере выгорели внутренние схему подтяжки выводов. Для работы платы достаточно впаять только один резистор под драйвером оси Х, она разрешает работу контроллера, остальные не обязательны)
100к — 100 КОм в корпусе 0603 1шт.
100 — 100 Ом в корпусе 0603 1шт.

Светодиод

Светодиод в корпусе 0603 1шт.

Светодиод загорается когда программа запущена и погасает, когда завершена https://alli.pub/6l8l7f

Транзисторы:

VT1 — полевой мосфет в корпусе SOT-23 — IRLML2502TRPBF https://alli.pub/6l6p5m (максимальный ток 4А)
данный мосфет управляет лазерным модулем без дополнительного пина управления, просто зажигая или выключая лазер. Если у вас лазерный модуль с 3мя выводами (имеет вход для шим сигнала), то можно не впаивать. Так же можно не впаивать и резисторы на с маркировкой 100 и 100К, они нужны для нормальной работы мосфета.

Микроконтроллер:

ESP32 — 1шт. https://alli.pub/6l6p67

Разьемы:

2-контактный клеммный блок с шагом 5 мм 1шт https://alli.pub/6l6p7k
XH2.54 2p Straight needle — 6 шт https://alli.pub/6l6p94
XH2.54 3p Straight needle — 6 шт https://alli.pub/6l6p94
XH2.54 4p Curved needle — 5 шт https://alli.pub/6l6p94