Tarjeta controladora para CNC en USB compatible MEGA 2560 con OUT LPT para controlador

Basado en el ATmega2560 con firmware GRBL instalado, esta placa cuenta con convertidor USB/TTL, conector DB25, puerto USB para alimentación y conexión a PC, salida de relé para conexión de electromandril. Permite utilizar, a través del puerto USB del PC, las tradicionales tarjetas de control de tres ejes de un CNC que funcionan en puerto paralelo.

Atención: El cable USB y el cable para la conexión al conector RESET no están incluidos en el paquete, por lo tanto, si es necesario, deben comprarse por separado (consulte los relacionados para los códigos de productos).

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El sistema

Para entender la utilidad de la interfaz hay que decir que en los CNC comunes en puerto LPT el mando lo da el software de mecanizado (por ejemplo Mach 3) que partiendo del fichero en lenguaje G-code envía impulsos directamente al paralelo líneas para avanzar los ejes respectivos en un cierto número de pasos / mm. Mach 3 ejecuta el código G y emite pulsos específicos para los motores, uno por pin del paralelo, sincronizado y coherente en el tiempo.

Si intentara comunicarse a través de USB con un convertidor, en primer lugar se abriría un LPT virtual correspondiente al USB con los controladores adecuados, luego los datos se serializarían y luego se transferirían a lo largo del USB al convertidor USB/paralelo,
quien luego debe extraerlos y reordenarlos en forma paralela. Este procedimiento conlleva, por latencia, problemas de sincronización entre pulsos (porque Mach 3 controla los motores y sus líneas como drivers línea a línea) y de coherencia temporal, por lo que no es recomendable utilizar un adaptador USB/paralelo creando algo que sea en realidad un subsistema intérprete de los comandos enviados por el software de control del CNC: una tarjeta que se conecta por un lado al USB y por el otro, a través de un conector DB-25, al paralelo de la tarjeta controladora de 3 ejes del CNC y que interpreta los comandos recibidos, los extrae de las cadenas seriales que llegan al USB y reconstruye los comandos en una conexión paralela, reasignándoles los tiempos adecuados y la coherencia temporal con los impulsos de todas las líneas de comando.

La reconstrucción en paralelo de los impulsos de comando a partir de los comandos recibidos en USB se realiza mediante un microcontrolador ATmega2560 interconectado a un convertidor USB/TTL; en el microcontrolador cargamos el firmware grbl. Luego, nuestra placa recibe las coordenadas del código G del USB y genera localmente los impulsos en su paralelo, que impulsa el controlador de la impresora original.
Como funciona el firmware de nuestra elección, no podemos usar Mach 3, sino software que va a USB sino algo así como GRBL sender, que envía coordenadas en el formato que lee nuestra tarjeta.

el firmware

El firmware instalado es grbl, no compatible con Mach3, por lo que debemos orientarnos, para el software de control CNC, hacia soluciones adecuadas. Grbl es un firmware creado para interpretar el lenguaje del código G y convertirlo en comandos en los tres ejes de una máquina CNC; luego el código G envía las coordenadas de desplazamiento en los tres ejes (por ejemplo, para dibujar un cuadrado se necesitan 4 coordenadas y por lo tanto 4 comandos: de un punto a un segundo, del segundo al tercero, del tercero al cuarto y de esta a la primera). La máquina convierte las coordenadas en pasos a dar al motor (teniendo en cuenta los micropasos) para realizar los movimientos requeridos por los comandos. Grbl fue diseñado para el mundo MEGA y, por lo tanto, se puede instalar en tarjetas basadas en microcontroladores ATmega de Atmel con el cargador de arranque precargado utilizando el mismo IDE MEGA. En nuestro caso, al ser un firmware abierto, lo hemos personalizado modificando algunas partes, especialmente las que definen la estructura del CNC a la que se le unirá la placa controladora. El firmware se puede descargar desde github.La conversión de instrucciones de código G en comandos directos a los motores de accionamiento del eje sigue ciertas reglas y se lleva a cabo de acuerdo con una cierta lógica; grbl también admite algunos modos de funcionamiento y gestión estándar, como los de los finales de carrera, el botón de parada de emergencia, la velocidad de ajuste de la herramienta eléctrica, etc.