废喷墨打印机改超低成本大行程玩具雕刻机
废喷墨打印机改超低成本⼤⾏程玩具雕刻机
从洞洞板⽆法满⾜我的需求开始，制作PCB就是我⼼
头的痛，⼑刻、记号笔描、热转印、感光油墨等⽅法
我都试过了：⼑刻费⼒，不美观，只能⽤于很简单的
电路；记号笔描也是折磨，脖⼦都折了，线还是歪歪
扭扭的，焊盘间距不准；热转印总是要承受断线之
苦，总是需要记号笔补漏，成功率不⾼；感光油墨太
⿇烦了，感觉像是进⼊了化学实验室，油墨/显影
剂/脱模剂/三氯化铁⼀字排开，加上辅助的电吹风刷世界十大城市
⼦刮板什么的，每次阵势都很壮观，⼀不⼩⼼就弄的
⼿和台⾯都很脏，有⼀次不⼩⼼将强碱脱模剂粘到⼿
背上没有及时清理，烧伤了，疼了⼀个星期，还有⼀
个不爽是晚上还⼲不了活（买紫外光灯？⽤的不多，
必要性太⼩）。
为此，我做梦都梦想到⾃⼰有⼀台雕刻机，喝喝
茶就看到PCB做好了，多美妙的体验，⽆奈雕刻机门槛不低，成本不斐。⽽低成本的光驱雕刻
机⾏程太⼩，只有⼤约38*38mm，其实什么都做不了，⽽且还要单独购买⼀块Arduino，所以即
使我有很多的废光驱我都没有动⼒去组装⼀台来玩。
在看到⽹友themrleon开源的PIC单⽚机光驱雕刻
机<github/themrleon/OpenCdNC>后，刚好我到了⼀个废喷墨打印机，于是乎燃
起了⼀线希望：可以⽤打印机的框架改⼀个雕刻机！
打定了主意，就满世界搜有没有其他⽹友改装过，还真有不少，但是结构⼤都改动较⼤，投
⼊⼤，费⼯，不合我意。我就⾃⼰琢磨怎么样的结构改动⼩。
开始我就直接使⽤其DC电机+光栅条结构做为X轴，Y轴采⽤扫描仪组件（⾃带步进电机和
同步带），Z轴采⽤软驱步进电机组件。高温预警级别颜
看下图：
研究了⼏天电机驱动⽅法，然后⾃⼰设计了⼀个DC电机驱动模块：
有两个隔离的输⼊端，⼀正⼀负正转，⼀负⼀正反转，正正或负负则短接电机两级，起刹车
作⽤，通过栅极电阻（我最后⽤2k，其实⼩⼀点也可以）减慢MOS开启速度，通过栅极⼆极管
加快MOS关断速度，避免同侧同时导通导致电源短路。制作时要根据不同的光耦确定其发射管和接收管电阻，保证光耦打开时输出端电压够低，以免两个同侧MOS同时导通。
打印机上的光栅传感器不是简单的⼀发两收红外对管，上⾯有IC，输出有四根线，地线好，覆铜最多的就是，再⼀根连接到⼀个电阻的线，即为电源线，然后剩下两根就是输出线，提供电源3.3V时，其中⼀根线输出脉冲低为2.3v左右，⾼为2.5v左右，另⼀根线输出脉冲低为0v或2.3v，⾼为2.5v
新年快乐的祝福语简短左右，⽽且好像每经过⼀格光栅，⼀根线要输出两个脉冲？向左和向右运动时输出的脉冲⼜有点不⼀样，具体的不⼀样因为我没有⽰波器，所以⽆法确定。
（这四根线我是不停测试才到的，所以有⼀个限流电源在DIY过程中很有⽤，先将电源限流
在20mA，然后逐个线尝试，即使接错了也不会烧掉器件。）
根据测试结果，直接使⽤⼀个LM358接成电压⽐较器模式进⾏光栅脉冲整形和电压变换输出到单⽚机（⾼电平要求为⼤于2V的电压，低为0V），⽤⼀个电位器调参考电压，电路很简单，我就不上了。
安装好后机器是能⼯作了，但是画出来的字边缘不齐的，会逐步的往⼀边歪，换另⼀根光栅传感器的输出脚还是不⾏（我猜这可能其光栅传感器有IC，要综合判断处理两路输出才⾏，⽽我只判断了其中⼀路的脉冲，没有⽰波器，我只能到此为⽌），后来我⼜将光栅条结构改成安装在电机轴上的光栅盘结构，并且使⽤槽型光耦输出计数脉冲，刻出来的字终于⽴正了，但是却“长⽑”了：边缘不整齐，这是因为偶尔电机会过冲，尝试过尽量减慢电机速度，尝试过在软件中直接计数、采⽤中断计数、采⽤CCP模块硬件计数等等⽅式都搞不定DC电机的过冲问题，终于提出⼀个猜想（史称著名的C猜想）：DC电机+反馈可以准确知道当前位置，但是⽆法精确停⽌在某个位置。
那为何喷墨打印机可以⽤DC电机？是因为其不需要精确停⽌，只需要准确知道当前位置，然后控制喷
玫瑰花简笔画头喷墨或不喷墨即可，⽽喷墨或停⽌喷墨速度极快，根本不⽤考虑电机过冲问题。回想步进电机，其实它也是在停⽌时⽤电流将电机锁住在⼀个确定的位置，所以才能准确停⽌，否则估计也会⾯临定位准确度的问题（要不过冲要不跳回相邻磁极位置）。
此路不通，看来只能换回传统的步进电机结构了，要尽量使⽤原先的结构让我废了不少⼼思，我先直接将DC电机换成很久以前在复印机拆下来的步进电机，结果发现我图样了，步进电机的扭矩太⼩，带不动墨车。难道只能⽤丝杆驱动，这下结构改动就⼤了点吧，⽽且也看不到怎么样才能在原先结构上很好的安装和固定步进电机和光杆丝杆。或者安装减速机构，但是没有合适的，因此，此项⽬就暂时搁置下来了。。。。。。
在冥思苦想如何改装时….时间飞逝，眼睛⼀睁⼀闭，⼀天过去了，n睁n闭，n+1天过去了。
在哀莫⼤于⼼死、灰尘不⾄于厚的让我仍掉它之前，我⼜到⼀个废打印机，在拆的过程中，我突然想到扫描仪组件的步进电机所带的齿轮组减速⽐很⾼，扭矩肯定没问题，最重要的是超⼩，可以试⼀下是否可以直接装在X轴导轨上，左右⽐⼀下，在后⾯挖个孔，就装进去了。
看图：
#p#分页标题#e#
但是在安装好机器后测试时发现，此齿轮组的回差很⼤（Y轴的齿轮组就很好，基本上没有回差，所以之前没有发现此问题），圆画出来就变成椭圆了，⼜⽆法在齿轮组上安装消回差螺母什么的。
然后感觉项⽬⼜要暂停了，再等到到⼀个回差⼩的齿轮组？或者最终还得丝杆驱动？
在某个午餐时，我突然想到，其实回差不⼀定需要硬件消除，软件也可以做补偿的，然后就简单了，先测试其回差⼤⼩，然后在软件中补偿即可。
⾄此，项⽬的障碍扫清，剩下的就是体⼒活了。
是不是有点罗嗦？
我也觉得，不过此项⽬屡次要烂尾，总算最后完成了，兴奋是难免的，所以情不⾃禁罗嗦⼀下。
（有愿意继续倒腾DC电机⽅案但不熟悉PIC单⽚机的同学，可以提供给我你的线路图，我可以先给你写⼀个初稿固件，然后你就可以在上⾯修改和实验。
因为只有能真正使⽤DC电机⽅案，才能惠及更多的想改装喷墨打印机的同学。）
硬件改装过程：
（其实明眼⼈看着图⽚基本上就都明⽩了）：
1.
⼤⼑阔斧的切割打印机外壳，导轨中间的下⾯尽量深挖，尽量增⼤Z轴下⾯的净空⾼度，以便可以加⼯厚⼀点的板⼦（⽐如⾯板什么的）。
2.
打印机外壳固定在⼀块密度板上，在导轨下⽅的前后打上四个长螺钉，⽤于⽀撑和调整Y轴平台的⽔平，因为Y轴平台强度不⾼，所以螺钉之间不需要太⼤距离，距离太⼤则雕刻时平台会受⼒变形，影响精度。（参考上图）
3.
扫描仪组件拆掉玻璃和外壳，保留有导轨和步进电机的⼀⾯，切掉光棒的两端，粘上⼀块从显⽰器中拆出来的有机玻璃（有机玻璃侧⾯呈梯形，⼀⾯⾼⼀⾯低，不过不影响，之后可以通过第⼆步骤的螺钉调⽔平），然后在外壳上粘上打印机上的压纸滚轮，压纸滚轮要仔细的调整⾼低，保证有机玻璃能同时接触四个滚轮并且和导轨充分接触，以便减⼩平台左右的晃动。
1.
在软驱上根据电机和导轨的⼤⼩锯下⼀块，使⽤薄⾦属板加⼯⼀个夹笔的夹⼦，装在滑块上，再在墨车上钻孔安装Z轴。墨车上贴着导轨的位置⽤螺丝固定两个压纸滚轮，避免墨车在运动过程中晃动。
1.
药学就业前景全部安装上去后，在Z轴上安装⼀根针，调整到和Y轴平台要接触⽽不接触的位置，然后左右移动墨车，通过这个步骤调整底座上的四个螺钉⾼低，反复⼏次后就可以将Y轴平台调到左右⽅向的⽔平，⾄于前后⽅向的⽔平也可以根据同样的原理来调整，然后就可以在底座上安装⼏个直⾓型的散热铝⽚来固定Y轴座。如果你的Y轴平台会左右晃动，也可以在两侧安装⼏个压纸滚轮来限位，因为我的Y轴平台和底座结合很好，晃动很⼩，所以我就省事了。
1.
⾄此，雕刻机的结构完成。（简单吗？简陋吗？）
软件和控制部分：
为了尽量省成本，就不采购Arduino了，毕竟我对学习Arduino没兴趣。
MCU采⽤PIC16F628A，这是PIC单⽚机⾥⾯⽐较便宜的⼀款，⼈民币3块左右⼀个，其内置1%精度
的经过⼯⼚预校准的内部振荡器，在要求不⾼的情况下不需要外部晶振，省成本也省管脚，我们这个应⽤对频率的精确性要求不⾼，和PC的串⼝异步通讯波特率不要求很准确，所以就可以使⽤内置振荡器。
不要问我为什么不改⽤STC，没有其他的，经过对⽐，我更喜欢PIC的简洁和⾼效，对于初学者来说，PIC不会⽐51系列更难⼊门，还有⼀个原因，我拆过⼀些电器，如果有单⽚机的⼀般都是PIC，也有STM8，很少见到51系列，不过偶尔见到三星单⽚机是不是可以勉强算是？
2022年是第几个三八国际劳动妇女节这是我D的JDM编程器，你也可以买其他烧写器⽐如PICKIT3之类的。
其实此项⽬的控制部分很简单，⼀块洞洞板即可，三个EasyDriver，⼀块TTL转RS232⼩板（我在⼀个机顶盒上锯下来的，你可以⽤MAX232之类的芯⽚搭建或采⽤分⽴元件模拟，都很简单），右下⾓是#p#分页标题#e#5V稳压电源部分，采⽤⼀个78M05竖装，PIC单⽚机的右边是引出的三轴限位开关插针，也可以不需要的，我现在就暂时没有安装限位开关。
固件编译使⽤MPLABX +XC8，如果你的脚位分配和我的⼀样的话，可以直接下载HEX⽂件，不过建议你重新编译，毕竟即使脚位⼀样，步进电机齿轮组的变速⽐也可能不⼀样，所
以defineports.h⾥⾯的⼀些参数也需要修改。或者你可以购买Arduino，下载开源
的GrblController固件，可玩性更好，因为其⽀持完整的G代码，可以配合各种雕刻机软件，只是这样⼀来，成本就提⾼了，看你⾃⼰的要求啦。

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