T.C. MARMARA ÜNİVERSİTESİ BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJELERİ KOMİSYON BAŞKANLIĞI DESIGN OF RAPID PROTOTYPING MACHINE FOR FDM TECHNOLOGY

Transkript

1 T.C. MARMARA ÜNİVERSİTESİ BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJELERİ KOMİSYON BAŞKANLIĞI Bilim Alanı FEN BİLİMLERİ Proje No FEN-YYP DESIGN OF RAPID PROTOTYPING MACHINE FOR FDM TECHNOLOGY PROJE YÜRÜTÜCÜSÜ Yrd. Doç. Dr. Bülent Ekici ( Mühendislik Fakültesi) YARDIMCI ARAŞTIRICILAR...(...Fakültesi)...(...Fakültesi)...(...Fakültesi) İstanbul

2 T.C. MARMARA ÜNİVERSİTESİ BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJELERİ KOMİSYON BAŞKANLIĞI Bilim Alanı FEN BİLİMLERİ Proje No FEN-YYP DESIGN OF RAPID PROTOTYPING MACHINE FOR FDM TECHNOLOGY PROJE YÜRÜTÜCÜSÜ Yrd. Doç. Dr. Bülent Ekici ( Mühendislik Fakültesi) YARDIMCI ARAŞTIRICILAR...(...Fakültesi)...(...Fakültesi)...(...Fakültesi) İstanbul

3 İÇİNDEKİLER ŞEKİL LİSTESİ...ii TABLO LİSTESİ...ii ÖZET... 1 ABSTRACT...2 GİRİŞ...3 DENEL BÖLÜM (YÖNTEM)... 3 FDM Teknolojisi:...3 Hızlı Prototip Sistemi Tasarımı Ve Üretimi...5 Adım Motor, Sürücü Ve Paralel Port Arabirimi...7 PIC Devresinin Programlanması...7 Güç Kaynağı Ünitesi...8 Yazılım...8 Mekanik Parçalar ve Montajı...9 SONUÇLAR VE TARTIŞMA...14 BULGULAR VE YORUM...17 REFERANSLAR...18 EKLER...19 Sürücüler ve Paralel Port Arabirimi için parça listeleri Arabirim ve Motor Sürücülerinin Şemaları...20 PIC Devrelerine Yüklenen ASM Kodu...22 Bilyeli Mil Somunu Çizimi...26 Lineer Kızak Çizimi...26 i

4 ŞEKİL LİSTESİ Şekil 1 FDM Çalışma Prensibi... 4 Şekil 2 Kasanın CAD programıyla yapılmış genel görünümü... 6 Şekil 3 PIC Programlayıcı ve PIC16F628A... 7 Şekil 4 Güç Kaynağı Şeması... 8 Şekil 5 TurboCNC yazılımı... 8 Şekil 6 CAD programıyla yapılmış tasarım Şekil 7 Test sırasında çekilmiş bir resim... 9 Şekil 8 Y ekseni elemanlarını gösteren üst görünüş Şekil 9 X ve Z elemanlarını gösteren yan görünüş Şekil 10 Y ekseni elemanlarının görünüşü Şekil 11 X ve Z ekseni elemanlarının görünüşü Şekil 12 Montajın patlamış görüntüsü Şekil 13 X ekseni motor ve bilyeli mil bağlantısı Şekil 14 Y ekseni adım motor ve bilyeli mil bağlantısı Şekil 15 X ekseni için vidalı mil montajı Şekil 16 Test Çizimi Şekil 17 Test Çizimi Şekil 18 Bilyeli Mil Somunu Şekil 19 HGW 20 Lineer Kızak TABLO LİSTESİ Tablo 1 Adım Motor Parametreleri... 7 Tablo 2 Hassas kontrol elemanları Tablo 3 Hassasiyet Tablosu...13 ii

5 ÖZET Bu projenin amacı hızlı prototipleme teknolojisini, avantajlarını, hızlı prototipleme (HP) makinelerinin teknolojisini, HP makinelerinin kontrolünü açıklamak ve FDM tipi bir hızlı prototipleme makinesin tasarımı ve üretimini yapmaktır. HP teknolojisi hakkında genel bilgiler açık bir şekilde açıklandı ve HP teknikleri detaylı bir şekilde şematik çizimler kullanılarak tanımlandı. Her tekniğin önemli noktaları listelendi ve avantaj-dezavantajlarından bahsedildi. Tasarlanan makine nümerik olarak kontrol edilmeliydi. Kafanın X,Y ve Z yönlerinde hareket etmesi için 3 hareket kaynağına ihtiyaç vardır. Step motorlar uygun fiyatları ve isabet oranları münasebetiyle hareket kaynağı olarak seçildi. Nümerik kontrol temelleri ve step motorlarla ilgili temel bilgiler üretime başlamadan önce açık bir şekilde anlatıldı. Step motorların hareket kaynağı olarak seçilmesinden sonra, bu motorların sürücü birimleri yapıldı. Bu sürücülerin aynı zamanda bilgisayar ile bağlantıya geçmesi gerekir. Bunu sağlayabilmek için, paralel port ara yüzü üretildi. Step motorlar direk akıma(da) ihtiyaç duyarlar. Bu akımı sağlayabilmek için yüksek dereceli güç kaynağı ünitesi yapıldı. Kontrolör ünitenin ve güç kaynağının bir kasaya montajından sonra, TUBOCNC programı yön ve step miktarı için gerekli sinyalleri üretmekte kullanıldı. Elektrik ve elektronik işlerinden sonra, FDM makinesinin şasesi çelik profiller ve sac metal kullanılarak üretildi. Çelik profiller ve sac metaller lineer kızaklara ve vidalı millere gerekli kaideyi oluşturmaları için birbirine kaynaklandılar. Şasenin imalatından sonra, lineer kızaklar ve vidalı miller gerekli yardımcı parçalar ile birlikte şaseye monte edildiler. 3 dairesel hareket vidalı mil ve lineer kızaklar kullanılarak lineer harekete dönüştürüldü. Aynı zamanda rezistanslar da sac metal gövdeye tutturuldu ve gövde özel bir seramik fiber yalıtım malzemesiyle kaplandı. Mekanik montajın tamamlanmasından sonra step motorlar ve sürücüler makineye eklendi. 1

6 ABSTRACT The aim of this project is to explain the rapid prototyping technology, advantages, technology of rapid prototyping (RP) machines, control of RP machines and design and produce a FDM type rapid prototyping machine. General information about RP technology is explained clearly, and RP techniques are described in detail with figures. Highlights of each technique listed and advantagesdisadvantages are mentioned. The designed machine has to be numerically controlled. For the movement of head at X, Y and Z direction three motion sources are needed. Stepper motors are chosen as motion source because of their suitable cost and accuracy range. Numerical control principles and basic information about stepper motors are explained clearly before starting to produce the machine. After the decision of stepper motors as motion source, driver units of these motors were built. Also these drivers need to communicate with the computer. In order to achieve this, parallel port interface card was produced. Stepper motors need direct current (DC) to supply the direct current high rating power supply unit (PSU) was built. After the installation of controller units and power unit to a case, TURBOCNC program was used to generate signals for direction and step amount from parallel port. Afterwards electric and electronic works, the chassis of the FDM machine is built using steel profiles and sheet metal. Steel profiles are welded to each other in order to obtain the required base for the linear guideways and ballscrews. After production of the chassis, linear guideways and ballscrews are assembled to the chassis. Three rotary motions converted to linear motion by using ballscrews and linear guideways. Also resistances are mounted to the sheet metal body. And the body is covered with a special ceramic fiber isolation element. After completion of the mechanical assembly step motors and drivers are added to the machine. 2

7 GİRİŞ FDM teknolojisi Hızlı Prototipleme tekniklerinden tabaka tabaka yığma tekniğini kullanır. Karmaşık şekillerde normal üretim zamanını %30-%50 azaltmasından dolayı önemi büyüktür[1] yılında stereolithography olarak bilinen hızlı prototipleme cihazının duyurulmasıyla, dünya çapında HP makineleri olarak yeni sistemler yapılmaya başlandı ve pazara sürüldü[2]. Hızlı Prototipleme tekniklerinden biri olan FDM modeli aşağıdan yukarıya ABS gibi plastik malzemeleri yarı erimiş halde katman katman dökerek üretir[3]. Yüksek verimlilik ve güvenilirliğe ulaşmak için kafanın hareketinin mikrometre hassasiyetinde kontrol edilmesi gerekir[4]. FDM cihazlarında kafanın hareket ettirilmesi için nümerik kontrol kullanılır. Bilgisayarda çizilmiş modelden kafanın hareket edeceği yol çıkartılır ve yolların bulunduğu dosya makine üzerindeki kontrol kartına gönderilir. FDM tekniğini kullanan hızlı prototipleme cihazı, kafa ünitesi, kafayı hareket ettirmek üzere yapılmış mekanik sistem, nümerik kontrol sistemi, sıcaklık kontrol sistemi ve kasadan oluşmaktadır. Günümüzde Türkiye hızlı prototipleme sistemlerinde ve bunların sarf malzemelerinde sadece ihracatçı olarak bulunmaktadır. Bu projenin amacı FDM tekniğini kullanan hızlı prototip cihazının dizaynını yapmak ve Türkiye de üretimini gerçekleştirmektir. DENEL BÖLÜM (YÖNTEM) FDM Teknolojisi: FDM teknolojisi stereolithography tekniğinden sonra en çok kullanılan hızlı prototipleme teknolojisidir. Yaklaşık 0.15mm kalınlığındaki ABS plastikten üretilmiş tel sarılmış şekilde depolanır(a) ve açılarak ekstrüzyon kafasına(b) gönderilir. Ekstrüzyon kafası da yatay ve dikey olarak hareket edebilen bir tablaya (C) bağlanmıştır. Tabla (D) üzerinde istenilen geometride hareket ettirilen ekstrüzyon kafası ABS teli eritir ve ince tabakalar halinde yığarak katmanları oluşturur. Plastik eritici kafadan akar akmaz sertleşerek bir alt katmana bağlanır. Tüm system plastik telin erime sıcaklığının hemen alt seviyesinde tutulur. Bu sayede az miktarda ısı enerjisi ile ekstrüzyon kafası plastiği eritmesi sağlanır. Bu işlem yöntemin daha kontrollü olmasını sağlar. 3

8 Şekil 1 FDM Çalışma Prensibi Yapı malzemesi erime sıcaklığından 0.5 C fazla ısıtılarak ekstrüzyon kafasından çıktıktan 0.1 sn sonra soğuyup alt katmanlara yapışması sağlanır. Burada sağlanması gereken faktörler kafanın sabit hızda hareketi ve malzemenin ekstrüzyon hızıdır. Ayrıca askıdaki parçalar içinde bir dolgu malzemesi kullanılması gerekmektedir. En son FDM sistemleri yapı ve destek malzemesi ne ait iki adet kafa kullanır. [6,7,8] Bu sistemin avantajı masa üstü prototip makinesi olarak görülmesidir. Kullandığı malzemelerin ucuz olması, zehirli olmaması, kokusuz olması ve çevreyi kirletmemesi küçük dizayn ofislerinde yaygın olarak kullanılabilir yapmaktadır. Çeşitli renklerde ve malzemelerde yapı maddesinin olması da avantajlarından birisidir. Dezavantaj olarak malzeme yüzeyi SL tekniğindeki kadar düzgün değildir. Destek malzemeleri askıdaki bölümleri taşıyabilecek şekilde üretilmeli ve aynı zamanda parça tamamlandıktan sonra kolay bir şekilde ayrılacak şekilde üretilmiştir. 4

9 Hızlı Prototip Sistemi Tasarımı Ve Üretimi Hızlı prototipleme cihazı tasarım prosedüründe ilk basamak prototipleme metodunu seçmektir. Lazer ışını, photosensitive madde ya da sadece mekanik özellikleri kullanan çok sayıda hızlı prototipleme teknikleri vardır. Burada başarımı arttırmak üzere mekanik özellikleri daha çok kullanan FDM tekniği seçildi. FDM hızlı prototip cihazını dizayn ederken içermesi gereken önemli özellikler vardır. Bunları şöyle özetleyebiliriz. X,Y ve Z ekseni olmak üzere 3 eksende hareket vardır ve mekanik hareketin hassas ve insan hatasını minimuma indirmesi gerekmektedir. Bu özelliği sağlamak amacıyla bilgisayarlı nümerik kontrol yöntemi gerçekleştirildi. Kontrolcü ve sinyal üretici olarak bir PC kullanıldı. Bilgisayarın Paralel Port bağlantı noktası kullanılarak üretilen sinyaller motor sürücülerine gönderilmek üzere öncelikle bir arabirim kartına buradan da X,Y ve Z eksenlerini hareket ettiren motor sürücülerine gönderildi. Eksenlerde hareketi sağlamak için DC motor, adım motor, servo motor, doğrusal yada düzlemsel motorlar kullanılabilir. Ancak adım motorların uygun fiyatı ve uygun hassasiyet düzeyinde olması nedeniyle adım motor kullanılması kararlaştırıldı. Gerekli olan mekanik parçaların montajı için kasanın tasarımı yapıldı. Kasa dizaynında maliyeti minimum seviyede tutmak için 5 mm lik sac ve L profiller kaynaklanıp birleştirildi. Profesyonel bir çalışmada sigma profil kullanılması daha uygun olur. Sigma profil alüminyumdan yapılmasından dolayı hafiftir aynı zamanda geometrik şekli nedeniyle dayanıklılığı arttırılmıştır. Sigma profillere özel bağlantı elemanları da montaj sürecini daha kolay hale getirmektedir. 5

10 Şekil 2 Kasanın CAD programıyla yapılmış genel görünümü. Kasanın tasarımından ve motor seçiminden sonra motorlar için gerekli olan motor sürücüleri yapıldı. Ayrıca bilgisayar ile bağlantıyı sağlamak üzere paralel port arabirim kartı üretildi. Kullanılan step motorlar doğru akıma ihtiyaç duyduğundan bir güç kaynağı hazırlandı. Tüm bunlar içinde bir bilgisayar kasası kullanılarak montajı gerçekleştirildi. G kodlarına göre bilgisayarın sinyal oluşturması için TURBOCNC programı ücretsiz ve kullanımı basit olduğundan dolayı kullanıldı. Program her motor için gerekli olan yön ve adım sayısını paralel port aracılığı ile motor sürücülerine aktardı. Elektrik ve elektronik işlerin tamamlanması sonucu motorların çalıştığı görüldü. Bir sonraki aşama olarak bu motorların kafayı 3 eksende de hareket ettirmesi gerekmektedir. Bunun için dönel bir hareketi lineer bir harekete çeviren vidalı mil ve ray sistemi kullanıldı. FDM cihazlarında modelin yapıldığı ortamın sıcaklığı belirli bir sıcaklıkta olması gerekmektedir. Bunu sağlamak üzere kasa gövdesi seramik fiber yalıtım malzemesi ile kaplandı ayrıca kasa etrafına da rezistans yerleştirildi. 6

11 Adım Motor, Sürücü Ve Paralel Port Arabirimi Adım motor olarak Minebea-Matsushita Motor firmasının 23KM-C723-13V model numaralı motorları seçildi. Aşağıda motorun özellikleri bulunmaktadır. Tablo 1 Adım Motor Parametreleri Adım Açısı Sürücü Sırası Çalışma Akımı Tutma Torku 1.8 Derece Bi-Polar 2 Amper 1.2 Nm 3 eksen için 3 adet adım motor sürücüsü üretildi. Her bir sürücü ikişer adet LMD18245T motor sürücü entegresi içermektedir ve maksimum olarak 3 amper 55 Volt tepe değerine sahiptir. Sürücü girişi olarak paralel port arabirim kartından gelen yön ve adım sinyali kullanılır. PIC Devresinin Programlanması PIC16F628A entegre devresini programlamak üzere seri port kullanan bir PIC programlayıcı kart kullanıldı. Microchip firmasının MPLAB derleyicisi ile ASM kodu (bkz. Ekler) derlenip hex dosyası oluşturuldu. IC-Prog 1.05d program yardımıyla oluşturulan hex dosyası entegre devrelere yüklendi. Yüklenen program mikro-adım için yazılmıştır ve adım miktarını 8 kat arttırarak 1600adım/tur a çıkarmaktadır. Bu sayede hassasiyet 8 kat artmaktadır. Şekil 3 PIC Programlayıcı ve PIC16F628A 7

12 Güç Kaynağı Ünitesi 425 VA trafo, köprü diyot ve kondansatör şemadaki gibi bağlanıp bir güç kaynağı yapıldı. Şekil 4 Güç Kaynağı Şeması Yazılım Kontrol yazılımı olarak TURBOCNC program kullanıldı. Bu program G ve M kodlarını okuyup adım motorlar için gereken sinyale direct olarak çevirme özelliğine sahiptir. Şekil 5 TurboCNC yazılımı 8

13 Mekanik Parçalar ve Montajı Mekanik tasarımdaki ilk aşama makinenin çalışma alanının ve hacminin kararlaştırılmasıdır. Genel olarak FDM cihazlarının çalışma alanı 254x254x254 mm dir. Fakat daha büyük prototiplerin yapılabilmesi için çalışma alanı 800x800x600mm olarak tasarlandı. 5 mm kalınlıktaki sac makine kasasının üretimi için kullanıldı. Gereken platformu oluşturmak için saclar kaynak ve vidalar yardımıyla birleştirildi. CAD programıyla yapılmış resim aşağıda görüldüğü gibidir. Şekil 6 CAD programıyla yapılmış tasarım. Şekil 7 Test sırasında çekilmiş bir resim. 9

14 Hassas bir hareket kontrolü için doğrusal kızaklar ve vidalı miler figürdeki gibi montajı yapılmıştır. Lineer Kızaklar- Adım Motor Y Vidalı Mil Y Şekil 8 Y ekseni elemanlarını gösteren üst görünüş. Vidalı Mil Z Vidalı Mil X Adım Motor Lineer Kızak Adım Motor Şekil 9 X ve Z elemanlarını gösteren yan görünüş. 10

15 Sistemde HIWIN-HGW20C CZAH model lineer kızaklar kullanıldı. Her bir kızak 2000 kg yükü hassas bir şekilde taşıma kapasitesine sahiptir. Vidalı miller 20 mm çapa ve 5 mm hatve ye sahiptir. Lineer kızakların ve vidalı millerin montajından sonraki makinenin kesit görüntüleri şu şekilde tasarlanmıştır. Şekil 10 Y ekseni elemanlarının görünüşü 11

16 Şekil 11 X ve Z ekseni elemanlarının görünüşü. Her eksen için kullanılan parçaların listesi aşağıdaki tabloda verilmiştir. Tablo 2 Hassas kontrol elemanları. EKSEN LINEER KIZAK VİDALI MİL ADIM MOTOR KASNAK X Y Z

17 Y-Ekseni X-Ekseni Z-Ekseni Şekil 12 Montajın patlamış görüntüsü. Vidalı millerin, adım motorların ve kasnakların özellikleri harektin hassasiyetini direct olarak etkilemektedir. Teorik olarak hassasiyet hesabı aşağıdaki tabloda verilmiştir. Tablo 3 Hassasiyet Tablosu Adım/Tur Vidalı Mil Kasnak Hassasiyet Hassasiyet Hatve (mm) Oranı (mm) (Micron) Full-Step ,66 0, ,83 Half-Step ,66 0, ,41 1/4 Step ,66 0, ,70 1/8 Step ,66 0, ,853 Sistem ağır bir yük taşımadığından seçilen step motorların torque yeterli olmuştur. Ancak daha hızlı bir system için step motor ve sürücülerinin değiştirilmesi gerekmektedir. 13

18 SONUÇLAR VE TARTIŞMA Bu projede geleceğin üretim tekniklerinden Hızlı Prototipleme incelenmiş HP teknolojisi ve teknikleri, sayısal kontrol yöntemleri, step motorlar, bilyeli vidalar ve doğrusal yataklar açıklanmıştır. Mekanik parçaların tasarımı CAD yazılımı ile yapılmıştır. Şasi mekanik parçalar için yeterli desteği sağlayacak şekilde tasarlanmış ve üretilmiştir. 5 mm kalınlıktaki çelik levhaların birbirine monte edilmesinde kaynak ve vidalama yöntemleri kullanılmıştır. Makinenin dış boyutları 1400x1400x2000mm, hareketli çalışan kısmı ise 800x800x600 mm dir. Makinenin iç yüzeyleri üretimde uygun olan iç sıcaklığın korunması amacıyla yalıtım malzemesi ile kaplanmış, makineye 3x400 Watt gücündeki rezistanslar monte edilmek suretiyle sıcaklık kontrol sistemi tasarlanmıştır. Kolay ve kesin hareketin sağlanması amacıyla uygun doğrusal yataklar ve bilyeli vidalar seçilerek şasiye monte edilmiştir. Motor sürücüleri güvenilir açık kaynak sürücü devre şemalarından faydalanılarak üretilmiştir. Step motorlar şasiye monte edilmiş ve bilyeli vidalara gerekli bağlantıları yapılmıştır. Bilgisayara bağlantı paralel portlardan ve arabirim kartlardan sağlanmıştır. Bu bağlantılar yapıldıktan sonra sistem test edilmiştir. Test sırasında çekilmiş resimler aşağıdadır. Şekil 13 X ekseni motor ve bilyeli mil bağlantısı. 14

19 Şekil 14 Y ekseni adım motor ve bilyeli mil bağlantısı. Şekil 15 X ekseni için vidalı mil montajı 15

20 Şekil 16 Test Çizimi Şekil 17 Test Çizimi 16

21 BULGULAR VE YORUM Projenin sonucunda, hızlı prototipleme teknolojileri ve teknikleri, nümerik kontrol esasları, adım motorlar, vidalı miller ve lineer kızaklar hakkında bilgiler açıklanmıştır. Cihaz için gereken kasa üretimi yapılmış olup sıcaklık kontrolü için yalıtılmıştır. Rezistanslar gövdeye monte edilip sıcaklık kontrol sistemi tasarlanmıştır. Mekanik parçaların montajı yapılıp kasaya yerleştirilmiştir. Bunun yanında elektrikli ve elektronik parçalar üretilip kasaya yerleştirilmiştir. Sonuç olarak kafa ünitesi proje sırasında üretilemese de 3 eksenli CNC sistem üretilmiş olup problemsiz bir şekilde çalışmaktadır. 17

22 REFERANSLAR [1] K. Thrimurthulu, Pulak M. Pandey, N. Venkata Reddy, Optimum part deposition orientation in fused deposition modeling, International Journal of Machine Tools & Manufacture 44(2004) [2] P.F. Jacobs, Stereolithography and other RP&M Technologies: from Rapid Prototyping to Rapid Tooling, SME, Dearbon, MI, ISBN [3] B.H. Lee, J. Abdullah, Z.A. Khan, Optimization of rapid prototyping parameters for production of flexible ABS object, Journal of Materials Processing Technology 169 (2005) [4] J.M. Rieber, D.G. Taylor, Integrated control system and mechanical design of a compliant two-axes mechanism, Mechatronics 14 (2004) [5] D.T. Pham, R.S. Gault, A comparison of rapid prototyping technologies, Pergamon, international Journal of Machine Tools & Manufacture 38 (1998) , [6] S. Au, P.K. Wright, A comparative study of rapid prototyping technology, Proceedings ASME Winter Conference, New Orleans, November 1993, vol. 66, pp [7] Stratasys Inc., Fused deposition modelling for fast, safe plastic models, 12th Annual Conference on Computer Graphics, Chicago, April 1991, pp [8] Stratasys Inc., FDM-1650, Stratasys Inc., Martin Drive, Eden Prairie, Minneapolis , U.S.A., [9] ST Application Note Stepper Motor Driving [10] Geckodrive Inc. Stepper Motor White Papers [11] New Japan Radio Co. (JRC) Stepper Motor Basics [12] Anaheim Automation Introduction to Stepper Motor Systems [13] Douglas W. Jones Control of Stepping Motors [14] Ö.Bentürk, Preliminary Design And Control Of A Rapid Prototyping Machine, Engineering Project, İstanbul,

23 EKLER Sürücüler ve Paralel Port Arabirimi için parça listeleri. Adım motor sürücüsü için parça listesi. Resistors Paralel Port arabirimi için parça listesi. Resistors 5 x 10K 1/4W (R5, R6, R7, R8, R9) 2 x 20K 1/4W (R1, R3) 5 x 220R 1/4W (R10, R11, R12, R13, R14) 2 x 20K 1/4W (R2, R4) Capacitors 2 x 2.2nF MKT (C1, C3) 2 x 500pF Ceramic (C2, C4) 2 x 1uF 100V MKT (C5, C7) 2 x 470uF 63V Electro (C6, C8) 1 x 100uF 16V Electro (C9) 2 x 10nF MKT (C10, C11) Semiconductors 5 x 10K 1/4W (R1, R2, R3, R4, R5) Capacitors 2 x 470uF 63V Electro (C1, C3) 1 x 1uF 100V MKT (C2) Others 1 x 26 way DIL Header (CONN5) 4 x 10 way DIL Header (CONN1, CONN2, CONN3, CONN4) 4 x 4 way DIL Header (S7 to S14) 1 x LM7805 regulator 7 x 2 way PCB Mount Screw Terminal (S1 to S7) 5 x 3mm LED (LED1, LED2, LED3, LED4, LED5) 1 x PIC16F628A (U1) 2 x LMD18245 (U2, U3) Others 1 x 6 pin 0.1" Locking Header (CONN1) 3 x 2 way PCB Mount Screw Terminal (CONN2, M1 x 2) 1 x 10 way DIL Header (CONN3) 1 x 4 way 8 pin DIL Switches (U4) 1 x 20MHz 3 pin resonator (X1) 19

24 Arabirim ve Motor Sürücülerinin Şemaları 20

25 21

26 PIC Devrelerine Yüklenen ASM Kodu TITLE "PICStep V1.01" LIST R=DEC INCLUDE "p16f628a.inc" CONFIG _CP_OFF & _WDT_ON & _HS_OSC & _PWRTE_ON & _LVP_OFF & _BOREN_ON & _MCLRE_OFF ; Registers CBLOCK 0x020 step mode timeout_reg timeout:2 temp ENDC _w _status _fsr _pclath ; Macros INC16 MACRO DST incfsz (DST), w decf (DST)+1, f incf (DST)+1, f movwf (DST) iorwf (DST)+1, w ENDM ; 16 bit increment macro for use in the timeout routines ; Mainline Start org 0 goto Mainline ; Interupt Start org 4 Interupt ; Save Current Context movwf movf bcf bcf movwf movf movwf movf movwf clrf ; Interrupt service routine btfsc call INTB0 btfsc call TIMEOUT ; Reset Current Context movf movwf movf movwf movf movwf swapf swapf retfie _w STATUS, w STATUS, RP1 STATUS, RP0 _status FSR, w _fsr PCLATH, w _pclath PCLATH INTCON, INTF PIR1, TMR2IF _pclath, w PCLATH _fsr, w FSR _status, w STATUS _w, f _w, w ; Call INTBO interrupt handler ; Call TIMEOUT interrupt handler 22

27 INTB0 ; Handle interupt on RB0 clrf timeout ; Reset timeout timer and register clrf timeout+1 clrf timeout_reg ; Advance the index position movf mode, w ; Load the current mode call MODE_TABLE ; Get the advance value for this mode movwf temp ; Store for later btfss PORTB, 1 ; Check on the direction pin (RB1) goto $ + 4 ; If set jump to dec addwf step, w ; Add the current position to the current mode value movwf step ; Update step goto $ + 3 subwf step, w ; Subtract the current position to the current mode value movwf step ; Update step ; Process stepa movlw 32 ; Check if step has overflowed the edge of the table subwf step, w btfsc STATUS, Z clrf step movf temp, w ; Check if step has under flowed the edge of the table sublw 32 subwf step, w btfsc STATUS, C subwf step, f movf step, w ; Reload step into w call STEP_TABLE ; Get the result from the table andlw B' ' ; Mask out the upper nibble movwf PORTA ; Output the lower nibble to PORTA ; Process stepb movf step, w ; Reload step into w sublw 7 ; Check if we're greater than position 7 where B rolls over btfsc STATUS, C goto $ + 4 movlw 8 ; step is > 8 so B has rolled over subwf step, w ; Subtract 8 from step to get stepb goto $ + 3 movf step,w ; step is < 8 so B hasn't rolled over addlw 24 ; Add 24 to step to get stepb call STEP_TABLE ; Get the result from the table movwf temp ; Store the result in a temp register ready for rotation rlf temp, f rlf temp, w andlw B' ' ; Mask out the un-needed bits movwf PORTB ; Output to PORTB bcf INTCON, INTF ; Clear RB0 Interrupt flag return TIMEOUT ; Handle motor timeout TMR2 interrupt and return ASAP 23

28 bsf timeout_reg, 7 ; Set the timeout bit so the count can increment bcf PIR1, TMR2IF ; Clear TMR2 Interrupt flag return PAGE Mainline ; Initialize Variables clrf clrf clrf clrf clrf clrf step mode temp timeout timeout+1 timeout_reg ; Setup I/O ports / Timers / Interrupts clrf PORTA ;Initialize PORTA clrf PORTB ;Initialize PORTB movlw (1 << CM0) (1 << CM1) (1 << CM2) movwf CMCON ; Turn comparators off and enable pins for I/O bcf STATUS, RP1 bsf STATUS, RP0 ;Select Bank1 movlw B' ' ;Set RA<0:3> as outputs movwf TRISA ^ 0x080 movlw B' ' ;Set RB<2:7> as outputs movwf TRISB ^ 0x080 movlw (1 << INTEDG) ;Setup Interrupt Edge movwf OPTION_REG ^ 0x080 movlw (1 << TMR2IE) ; Enable TMR2 Interrupt movwf PIE1 ^ 0x080 bcf STATUS, RP0 ;Select Bank0 movlw B' ' ; Setup TMR2 1:16 pre and post scalar and enable movwf T2CON Loop movlw movwf clrwdt (1 << GIE) (1 << INTE) (1 << PEIE) ; Enable global interrupts, perph and RB0 Interrupts INTCON ; Clear the watchdog timer ; Monitor mode switches btfsc PORTA, 4 goto $ + 3 bsf mode, 0 goto $ + 2 bcf mode, 0 btfsc PORTA, 5 goto $ + 3 bsf mode, 1 goto $ + 2 bcf mode, 1 ; Motor timeout counter btfss timeout_reg, 7 ; Check to see if a timeout interrupt has occurred goto Loop ; Timeout interrupt occured updated counter bcf timeout_reg, 7 ; Reset the Interrupt flag 24

29 INC16 timeout ; Increment timeout value movwf timeout ; Test if the timeout value has overflowed btfss STATUS, Z goto Loop movwf timeout+1 btfss STATUS, Z goto Loop incf timeout_reg ; Increase the timeout reg ; Check we've been around the 4 times of the 16 bit counter (~5 minutes 45 20MHz) btfss timeout_reg, 2 goto Loop ; Timeout! clrf PORTA ; Reset PORTA and PORTB to turn off the motors clrf PORTB ; The next INTB0 will awaken them again goto Loop ; 1/8 Step Table STEP_TABLE addwf PCL, 1 retlw B' ' ; A Start -- 1/4 -- 1/ retlw B' ' ; 0.98 retlw B' ' ; /4 retlw B' ' ; 0.83 retlw B' ' ; /4 -- 1/2 retlw B' ' ; 0.55 retlw B' ' ; /4 retlw B' ' ; 0.19 retlw B' ' ; /4 -- 1/ retlw B' ' ; 0.19 retlw B' ' ; /4 retlw B' ' ; 0.55 retlw B' ' ; /4 -- 1/2 retlw B' ' ; 0.83 retlw B' ' ; /4 retlw B' ' ; 0.98 retlw B' ' ; /4 -- 1/ retlw B' ' ; 0.98 retlw B' ' ; /4 retlw B' ' ; 0.83 retlw B' ' ; /4 -- 1/2 retlw B' ' ; 0.55 retlw B' ' ; /4 retlw B' ' ; 0.19 retlw B' ' ; B Start -- 1/4 -- 1/ retlw B' ' ; 0.19 retlw B' ' ; /4 retlw B' ' ; 0.55 retlw B' ' ; /4 -- 1/2 retlw B' ' ; 0.83 retlw B' ' ; /4 retlw B' ' ; 0.98 MODE_TABLE addwf PCL, 1 retlw 0x001 retlw 0x002 retlw 0x004 retlw 0x008 end 25

30 Bilyeli Mil Somunu Çizimi Şekil 18 Bilyeli Mil Somunu Lineer Kızak Çizimi Şekil 19 HGW 20 Lineer Kızak 26