3.1.连接限位开关 - MillerRen/grbl GitHub Wiki
限位开关用于检测工作区域的物理限制,并在归位过程中将头部定位在初始位置。正确连接的限位开关可以显着提高 GRBL 的可靠性 - 连接到开关的微控制器引脚非常容易受到任何噪音的影响。
在开始之前,请确保您的坐标系在您的 CNC 机床上正确设置并满足右手定则。如果您不确定,请在此处的快速设置指南中进行说明。否则,您可能会遇到归位周期问题,其行为异常。如果您在归位周期方面遇到问题,请阅读此常见问题解答。
终端开关接线有两种类型:
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常开端开关 (NO) - 开关并联,如果碰到其中一个开关,电阻变低 (<10 欧姆)。接线很简单,但如果其中一个开关断开(断线),则没有任何指示。
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常闭端开关 (NC) - 开关串联,如果碰到其中一个开关,电阻变高 (> 1 MOhm)。接线更复杂,但如果任何开关断开(断线),将立即检测到。这就是所有专业 CNC 机器终端开关的接线方式。
将限位开关连接到 Arduino UNO 的最简单方法是将开关连接到相应的引脚并依赖于 ATMega328 芯片的内部弱上拉电阻 (~47K)。正常连接 (NC) 开关接线如下所示:
常开 (NO) 开关接线如下所示:
一种改进是将 1K 至 4.7K 上拉电阻连接到 5V,将 100nF 电容器连接到 GND。额外的上拉和电容器对 GRBL 性能具有明显的噪声抑制效果。 注意:这种接法需要电容靠近限位开关,而不是靠近开发板。否则电容和导线将形成LC回路,影响开关动作。
将屏蔽电缆添加到末端传感器或至少使用两根双绞线进一步降低从隔壁步进电机电缆注入的噪声。
终端开关噪声过滤的最终解决方案是添加光耦合器——与上面列出的解决方案相比,它们有很多好处:
- 末端传感器和微控制器引脚之间没有直接的电流连接 - 任何 ESD 放电都不会影响 GRBL 控制器
- 光耦合器是惰性元件 - 短毛刺根本不会通过
- 光耦合器是电流驱动元件,它们需要大量的噪声能量才能通过——在正常工作条件下,它们有效地消除了所有噪声
如果您正在构建两轴系统,例如激光雕刻机或笔式绘图仪,您可能还希望阅读两轴系统注意事项页面的限位开关部分。
在GRBL 论坛的讨论中,我们讨论了以下 GRBL 限位开关末端传感器分线板的设计 - 见下图。该板为单面 PCB(1.0 毫米至 1.6 毫米 FR4),并使用带螺钉的连接器连接末端传感器线。我们建议在将电线插入连接器之前对电线进行压接。
使用光耦的末端传感器板示意图
LIMIT SWITCH 侧和 ARDUINO 侧应使用 2 个不同的隔离电源,以真正发挥光电隔离的优势。
最好的
OK
使用过的元件的BOM文件和电路板的估计价格
电路板的 3D 视图 - 这是组装后的样子。
底部铜层(从板的顶部看)
顶部丝印层(从板的顶部看)
底部阻焊层(从板的顶部看)
铜层的DXF文件(底部视图-准备铣削) GRBL.DXF.V2.zip
在 CopperCam 中生成的 GCode 用于铣削电路板 - 通过使用一些 CNC 和雕刻钻头,可以从 FR4 铣削电路板。
用于正确生产 PCB 的 gerber 文件和 NC 钻孔文件(您可以将这些文件发送到任何 PCB 工厂以获得高质量的电路板)。
原理图/BOM/PCB 和其他层图像作为单个 PDF 以方便记录
End.switches.break.out.board.pdf
常闭 (NC) 与常开 (NO) 开关
这就是所有专业 CNC 机器终端开关的接线方式。
原因如下:
使用 NC 开关。因为每当开关发生故障时,故障模式总是“断开”或“无法接触”。自然界的简单事实,就是事物本来的样子。
假设使用了一个 NO 开关..... 当你找到一个有缺陷的开关时,你不会知道开关出现故障,直到你的机器崩溃之后。如果开关无法接触,则机器会崩溃。
假设使用了 NC 开关..... 如果开关坏了(在这种情况下触点将打开),则不会发生归位,GRBL 将返回错误并且归位不会继续,并且您的机器不会崩溃.
因此,对于限位开关(NC 或 NO)使用哪种开关触点配置确实有很大的不同。崩溃或不崩溃。
用于噪声过滤的电容器
即使您确实使用 NC 触点,您仍然需要那些 104 (0.1uF) 电容器,尽可能靠近 Arduino 放置它们。您可以整天争辩说这些上限不会产生任何影响,因为这些上限被开关短路。对这种现象的解释很长,但第一个电源线故障会让你信服。(将您的搅拌机插入 CNC 的 AC 插头旁边并打开它。尽管有搅拌机,您的 CNC 仍应正常运行。)
附带好处:使用 NC 开关,当您到达初始位置时,连接会完全断开,因此不会发生触点反弹。(触点弹跳仅在开关闭合期间发生,而不是在开关打开期间发生。)