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2024-03

不定期掲載:続・zプローブの制作

さて、不定期掲載とかいっておきながら今週も更新^^;
こんばんわ。

先週、基板切削までで力尽きたzプローブの製作、部品実装しました。
PB151430.jpg
フラックスでデロデロになってます^^;

裏面はこんな感じ。
PB151426.jpg

通常のCNC制御ボードであれば、まぁ普通に外部入力端子も付いているので、そこを使ってzプローブの制御等をおこなうわけですが、自作制御ボード故に現状、入力端子はついてません・・・

そこで、最初はセオリーどおり制御ボードに入力端子を増やすためにUSB-IFを改善する方向で多チャンネルUSBのICを試したりもしたのですが・・・
PA041409-1.jpg

よくよく考えたら、別に同一基板上に設けなくても、USBなんだし、そもそも複数機器を扱える仕様なんだから別口で作って必要な時だけつなぐ・・・まさにプラグ&プレイな感じでもいいのでは・・・? との結論に。

ただ毎回USB-IFのICを回路に組み込むのも、ちょっと面倒(おもにコネクタ周りが・・・)・・・ってのもありまして、思い至ったのがコチラ。
PB151425.jpg

いわゆるUSB-シリアル通信ケーブルってやつですね。PCに接続すると仮想COMポートとして認識されるヤツです。USBコネクタ側部分にUSB-IFのICが埋め込まれています。ただ購入したのはD-SUB9ピンのコネクタがついてる一般的なものではなく、2.54mmピッチの汎用コネクタ(QIコネクタとか2550コネクタとかいうらしい)になっているものです。

速度面では期待できませんが、そんなに速度が必要でもない用途であれば十分用を成すかなと。それにこれ、秋月電子からの購入なのですがFTDIのFT232が乗っているのが分かっている製品なのです。なので・・・

仮想COMポート経由ではなく、D2XXドライバ経由で直接制御できる

という非常に使い勝手の良いアイテムなのです。シリアル通信してもいいですし、もっと簡便な用途には単純に4チャンネルのデジタル入出力として使える、しかも5Vの電源付き・・・というわけです。入力もできるというのが便利。今回みたいな単機能で規模が小さいアイテムにはピッタリです。また、D2XXドライバだと接続されているICを固有IDで識別することもできるので、プログラム側からどのUSB-IFが何につながっているのかを判断することもできるというのも、複数機器をつなぐ場合には有利ですね。

で、とりあえずつないでみて、まずはマイコンにアクセスできるかどうかを確認。
PB141421.jpg

今回新しくやってみたスルホールはうまく機能しているようです。マイコンは認識成功。チップLEDなんかも破損することなくうまくハンダ付けできたみたいです。ただ、D2XX側にて、ポートを出力に設定して接続しているとISPがうまく動作しない模様。出力に設定するとポートがプルアップないしプルダウンに固定されてしまうから、まぁ当たり前か・・・^^; 入力にしておけばOK。

実はマイコン無しで直接入力してもよかったんですが、導通したらLED光らせるとか、PCとの通信で簡単なフロー制御をしたいとかありまして、AVRのTINY85が載ってます。このクラスのマイコンにはハードウェアシリアル通信がついてないってのも、D2XX経由での接続を選択した理由になってます。(新しい世代のTINY202とかであればシリアルついてるんですが・・・手持ちのAVR-IPS mkIIでは書き込みさせてもらえないという・・・)

zプローブ機能自体はオーソドックスな、プローブとエンドミルが接触した際に導通し、プルアップされているプローブ部分がGNDに遷移するのを検知するタイプです。検知部分にはRCローパスフィルタとシュミットトリガを配し、ノイズとチャタリング対策としています。

マイコン側のプログラム自体は小さいものなので大したこともなく完了。PC側との接続も問題なしです。で、実際にこれを使うためにはプローブ部分をケースに収めるわけですが・・・

とりあえず40mmの円形真鍮ブロック内に埋め込むことは確定なのです。どっしり重い感じにしておかないとケーブルのひねりとかで不安定になりますし・・・
PB151434.jpg

で、蓋となる部分をどうするか・・・で悩み中。
真鍮ブロック側をプローブとして蓋を土台とするか、蓋側をプローブとして真鍮ブロック側を土台とするか・・・いずれにせよ蓋と真鍮ブロックの間を絶縁する必要があります。(絶縁しないとワークが金属の場合、フライス本体をぐるっと伝ってエンドミル部分に接続されてしまいます・・・)

蓋自体を絶縁体で製作するのがよいのですが、そうなるとなにかしらか樹脂製となるわけで・・・気温によってプローブの高さが変わりそう・・・なので絶縁部分を極力薄くして・・・とか、エンドミルが下がり過ぎた際に破損しないようにプローブ部分は薄く柔らかく・・・そうすると加工時に歪みがでそう・・・

とか、いろいろ思案しつつ、今週はここまで。



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