Carte contrôleur pour CNC sur USB compatible MEGA 2560 avec OUT LPT pour pilote

Basée sur l'ATmega2560 avec le firmware GRBL installé, cette carte dispose d'un convertisseur USB / TTL, d'un connecteur DB25, d'un port USB pour l'alimentation et la connexion au PC, d'une sortie relais pour connecter une électrobroche. Il permet d'utiliser, via le port USB du PC, les traditionnelles cartes de commande à trois axes d'une CNC qui fonctionnent sur port parallèle.

Attention: Le câble USB et le câble de connexion au connecteur RESET ne sont pas inclus dans l'emballage, donc si nécessaire, ils doivent être achetés séparément (voir ceux associés pour les codes produits).

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Le système

Pour comprendre l'utilité de l'interface il faut dire que dans les CNC courantes sur port LPT la commande est donnée par le logiciel d'usinage (par exemple Mach 3) qui, à partir du fichier en langage G-code, envoie des impulsions directement au parallèle lignes pour faire avancer les axes respectifs d'un certain nombre de pas/mm. Mach 3 exécute le G-code et émet des impulsions spécifiques pour les moteurs, une par broche du parallèle, synchronisée et cohérente dans le temps.

Si vous essayiez de communiquer via USB avec un convertisseur, tout d'abord un LPT virtuel correspondant à l'USB serait ouvert avec les pilotes appropriés, puis les données seraient sérialisées puis transférées le long de l'USB vers le convertisseur USB/parallèle,
qui doit ensuite les extraire et les réorganiser sous forme parallèle. Cette procédure implique, du fait de la latence, des problèmes de synchronisation entre les impulsions (car Mach 3 contrôle les moteurs et leurs lignes comme des drivers ligne par ligne) et de cohérence temporelle, il est donc déconseillé d'utiliser un adaptateur USB/parallèle créant quelque chose qui est en fait un sous-système interprète des commandes envoyées par le logiciel de contrôle de la CNC : une carte qui se connecte d'un côté à l'USB et de l'autre, via un connecteur DB-25, au parallèle de la carte contrôleur 3 axes de la CNC et qui interprète les commandes reçues, les extrait des chaînes série arrivant sur l'USB et reconstruit les commandes sur une connexion parallèle, en leur réattribuant les bons timings et la cohérence temporelle avec les impulsions de toutes les lignes de commande.

La reconstruction parallèle des impulsions de commande à partir des commandes reçues sur USB est réalisée par un microcontrôleur ATmega2560 interfacé à un convertisseur USB/TTL ; dans le microcontrôleur, nous avons chargé le firmware grbl. Ensuite, notre carte reçoit les coordonnées G-Code de l'USB et génère localement les impulsions sur son parallèle, qui pilote le contrôleur d'imprimante d'origine.
Comme le firmware de notre choix fonctionne, nous ne pouvons pas utiliser Mach 3, mais un logiciel qui va sur USB mais quelque chose comme GRBL sender, qui envoie des coordonnées dans le format que notre carte lit.

Le micrologiciel

Le firmware installé est grbl, non compatible avec Mach3, il faut donc s'orienter, pour le logiciel de commande CNC, vers des solutions adaptées. Grbl est un firmware créé pour interpréter le langage G-code et le convertir en commandes sur les trois axes d'une machine CNC ; puis le G-code envoie les coordonnées de déplacement sur les trois axes (par exemple, pour dessiner un carré il faut 4 coordonnées et donc 4 commandes : d'un point à un second, du deuxième au troisième, du troisième au quatrième et de celui-ci au premier). La machine convertit les coordonnées en pas à donner au moteur (en tenant compte des micropas) pour effectuer les mouvements demandés par les commandes. Grbl a été conçu pour le monde MEGA et peut donc être installé sur des cartes basées sur des microcontrôleurs ATmega d' Atmel avec le bootloader préchargé en utilisant le même IDE MEGA. Dans notre cas, étant un firmware ouvert, nous l'avons personnalisé en modifiant certaines parties, notamment celles qui définissent la structure de la CNC à laquelle la carte contrôleur sera associée. Le firmware peut être téléchargé depuis github La conversion des instructions G-code en commandes directes aux moteurs d'entraînement des axes suit certaines règles et se déroule selon une certaine logique ; grbl prend également en charge certains modes de fonctionnement et de gestion standard, comme ceux des fins de course, du bouton d'arrêt d'urgence, de la vitesse de réglage de l'outil électrique, etc.