網頁

基於GRBL的CNC之擴充板篇



GRBL shield v3.0,這是一塊擴充板可以疊在燒錄好GRBL的UNO板上,方便進行機器的配線以及調整。與其叫它擴充板我其實比較傾向於稱呼它為轉接板,因為它的功能就是把所有GRBL上的腳位給拉出來,同時把A4988的工作電與訊號電整理好。

說真的我覺得每個想玩GRBL的人,都應該買這樣一塊電路板來玩玩看,這個板子比起自己做省下太多時間了,同時又很好用(真心不騙)。只是如果是第一次使用的話,對這塊板子一大堆的接腳肯定會有些暈頭轉向,所以以下我要對這塊板子的一些接腳依序地做介紹。

由於版權問題,不方便把電路圖直接放上來,因此我把連結放在下方。閱讀這篇文章務必把電路圖搭配著一起看,這份電路圖非常非常非常重要(重要要說三次)。
Arduino CNC Shield – 100% GRBL Compatable

如果本身有這塊電路板的話,建議搭配著一起看。

首先是右邊那排黑色的接腳,那排全部都是GND,而旁邊白色的則是對應的接腳。
X+與X-(X軸限位開關)對應Arduino D9
Y+與Y-(Y軸限位開關)對應Arduino D10
Z+與Z-(Z軸限位開關)對應Arduino D11
SpnEn(主軸開關)對應Arduino D12
SpnDir(主軸旋轉方向)對應Arduino D13
CoolEn(冷卻液開關)對應Arduino A3
Abort(停止開關)對應Arduino A0
Hold(暫停開關)對應Arduino A1
Resume(啟動/繼續)對應Arduino A2
E-STOP(緊急停止)對應到Arduino RES(也就是RESET腳)

而右上方黃藍的腳就與Arduino板本身標示的相同,分別為RX、TX、5V、3.3V、SCL(A5)、SDA(A4)、GND、RST。

右邊藍色那顆電阻為10歐姆的5V連接到Stepper Enable腳(D8)與A4988的Enable腳,這可以讓A4988步進馬達控制晶片平常保持在不過電的狀態,當D8輸出LOW時才啟動A4988晶片並致動步進馬達。

而中間四塊A4988的插槽,各有一顆100uF的電容在外部電源(12~36V)做穩壓。同時那3根短路pin分別代表A4988的微步劃分,一般都是全部插上代表著1/16微步。短路pin會直接將MS與5V接通,代表下表的H。



而每個驅動晶片旁由上而下代表著2B、2A、1A、1B,兩相的步進馬達直接接上就可以了。而其它的接腳除了RESET與SLEEP我還不太了解之外,VDD就接UNO的5V,而VMOT接外部電源的正電,除此之外其它腳位都還蠻好懂的就不加以贅述。


接著在X與Z的A4988驅動晶片插槽中間有一根保險絲,這個規格我在網路上查不到,而且有些賣家賣的的shield還是直接拉一根電線連接的,所以這個應該是因應使用者而定的一個腳位,反正正常使用下應該都不會燒才是。

而左邊藍白色的排針依序下來分別是EN/GND,把這兩支短路就能讓馬達保持永遠通電的狀態,一般不會使用。而X.STEP/DIR一直到Z.STEP/DIR分別是把UNO上的步進脈波與方向腳獨立出來,因為不是每個人使用的都是A4988或DRV8825等等剛好合適這塊板子的驅動器,所以這樣獨立出來就可以自己在拉線過去。

至於A.STEP/DIR的部分要特別注意,這個腳位必須要在下方也有進行短路選擇才能使用,舉例來說有些機器的架構是雙Z軸馬達,因此我如下圖把Z軸的STEP與DIR都短路,這樣上面的A.STEP/DIR就會跟Z軸的訊號連通,而如果短路pin是接在D12、D13那邊(最下面),則訊號就會抓Arduino上的D12與D13訊號,這是作者規劃使用第四軸的功能,不過目前好像並沒有很切確的指令與軟體來支援第四軸,所以一般都還是用在同一軸有兩顆馬達的驅動上。


眼尖的人應該就能知道四個驅動器的插槽中,紅色的區塊(A軸)是幹嘛的了,就是上圖短路pin所選擇出來的軸。而最左下角的電源插口也不用多說,就是外部電源的輸入孔(12~36V),這是給A4988所使用的,基本上最好還是到24V就好了,因為A4988的最大電壓為35V,用太大的電壓怕會燒掉。

值得一提的是這塊板子並不像RAMPS1.4(3D印表機所使用的驅動板)那樣有將外部電源直接拉到控制板的Vin上在進行降壓到5V,也因此當輸入外部電源時控制板是沒有電的,我覺得這也是因為GRBL必須要依賴電腦端控制,也因此沒有這樣子設計。而3D印表機因為有SD卡讀取的功能,所以才這樣子設計,如果之後我打算使用無線(如藍芽或WIFI模組)傳送時,可以把外部電加上一顆二極體後連接到shield的Vin上,這樣就可以讓控制板獨立供電。

要注意的是不管RAMPS或GRBL shield這兩張擴充板,在外部電源都不能超過12V,因為Arduino板上的降壓晶片最高就是12V,超過的話就會燒晶片了。

看完這篇文章後是不是對GRBL shield有比較了解了,弄懂上面的接腳後在接線才不會出錯,要自己進行改裝也會比較方便。