Como hacer una fresadora CNC casera de 3 ejes (parte 2 – Hadware)

Bienvenidos a la segunda parte del tutorial de como hacer una fresadora CNC casera de 3 ejes. Para los que aun no habeis visto la primera parte del tutorial, aquí os dejo un enlace.

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.
Un saludo!!!

 

15 pensamientos en “Como hacer una fresadora CNC casera de 3 ejes (parte 2 – Hadware)

      1. del

        Muchas gracias por los enlaces, no ví que estaban publicados en los comentarios, por eso los pedí, lo siento.

        Sería interesante ver correr la maquina en windows… algun tutorial fiable?

        Responder
  1. del

    ya me contesto yo sólo, estaban los enlaces en una respuesta a los comentarios jaja ok… pero que pena que no este todo el software para windows… siempre hay alguna pega joo…

    Responder
  2. Anonymous

    Felicitaciones por el proyecto! La verdad que está muy bueno! Estoy ancioso por la programación de Arduino, tenés idea para cuándo va a estar? Gracias

    Responder
  3. Diego Arancibia

    Estimado,

    ¿Quisiera saber si es posible conectar dos chip A 4988 a los mismos pines del arduino uno, esto es para no forzar el motor del eje de la base ya que con un solo motor, dada la dimensión de mi fresadora, avanza de una forma muy imprecisa, por esto se me ocurrió en ves de uno, conectar dos chip a la placa con el propósito de que ambos motores se muevan de igual forma?

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  4. IgnacioRojas

    Hola,

    Creo que lo que quieres decir es que vas a poner dos motores en vez de uno para dar mas fuerza a la CNC. Si es así, no creo que haya ningún problema en duplicar las salidas de los pines. Aunque no se como pretendes transmitir la potencia de ambos motores a un solo eje, pero eso ya es cosa tuya.

    Un saludo

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  5. Anonymous

    Ante todo mi mas grata felicitación por este tutorial tan didáctico y completo.Me queda una duda en principio para verlo en su globalidad y es que no veo claras las conexiones  en la placa PCB  Con los 3 A49888(cableado negro) Y Luego hay 2 tiras de regletas perpendiculares de 6 regletas  con salidas a motores (cableado blanco)y el cableado de la fuente(varios colores)y el ventilador. hay algún esquema que me he perdido .Perdona mi ignorancia lo mio es más la mecánica.un saludo.

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  6. Anonymous

    Hola Ignacio, lo primero.. felicitarte por el trabajo y agradecerte el haberlo compartido.
         Despues de cacharrear un tiempo con arduino me han entrado ganas de fabricarme una CNC como la tuya, ahora estoy en proceso de compra pero tengo una duda con los drivers, tengo unos motores de 5V y he visto en la web de Pololu este otro driver http://www.pololu.com/catalog/product/2134 , pace ser igual que el A4988 pero para motores de menor voltage, lo unico que no veo ningun pin reset, pero no se si es que tiene otro nombre o simplemente no lo tiene.. podrias hecharle un vistazo y decirme que te parece?
    sino siempre esta la opcion de usar el A4988, pero veo mas comodo el otro por no tener que handar regulando el voltage de salida.. por que si te digo la verda soy mecanico y no termino de sentirme 100×100 comodo con la electronica.
    aunque me imagino que solo sera conectar un polimetro a la salida del chip e ir jugando con el potenciomtro hasta conseguir una caida de 5v, no?
    gracias y un saludo!

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  7. IgnacioRojas

    Hola,

    Pues puedes usar ese driver, lo unico que debes conectarlo tal y como dice en la web de Pololou y ya esta. Cuando programes el firmware le dices cuales son los pines step y dir y enable. Y por lo demás todo listo. También puedes usar los A4988 y se regula facilmente con un voltimetro.

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  8. Carlos91

    Hola de nuevo, acabo de ver un comentario que hay anterior, y dices que se pueden utilizar otros controladores para motores de mas bajo voltaje, hay que conectar los pines enable en vez de los reset como haces con los A4988, ya que estos controladores no tienen pin RESET??

     

    Gracias de nuevo

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  9. Carlos91

    Hola, queria hacer una consulta sobre el controlador pololu:

    Tengo unos motores de 3.6 voltios y 2A, pero veo que la alimentacion minima es de 8voltios en el pololu.

    He visto que en el video dices que hay que modificar el amperaje con el potenciometro del controlador, pero no tengo claro lo que tengo que hacer exactamente,  ya que la electronica se me resiste un poco, espero que me puedas ayudar

    Gracias

    Un saludo

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