I ) SD Micro card

We can separate the smoothieboard controler in

Software part :
Firmware —-> can be update
config file —-> setting of smoothieboard
Gcode files —> machining path

Hardware électronic board with :
32-bit Cortex-M3 LPC1769 processor
with 512kB flash and 64kB RAM
Ethernet and USB connections
Various inputs and outputs for extensibility

Without Sd-card the smoothieboard can’t works
If the smoothieboard can’t read the two file more important
config and Firmware.cur, the smoothieboard don’t start.

If have problem with sd-card or firmware inside sd-card.
Can see with color of led.

Don’t mix smoothieboard firmware and config with gcode file.
Create special folder ‘gcode » for exemple to put machining file inside.
If you don’t can do mistake and delete sometimes important file.

Can have two more file, depend of options you choice.

• config-override : – Created when the g-code M500 is played.
• on_boot.gcode : – Played on startup of smoothieboard. Can be used to initialize the smoothie driven device.

Ailleurs sur le web

– Chaine Youtube Masso
– Tutoriel connecter le controleur THC Proma 150 avec Masso et mise à la terre

Prise de référence avec tête flottante ou système ohmique

IV ) Branchement des entrées sorties de la carte Masso

The endstop are use for the machine can have reference point, machine origin « 0 »

For endstop it’s common to use SPDT switch (Single Pole Double Throw) more information here

In the official smoothieboard endstop documentation       http://smoothieware.org/guide-endstops
have this drawing  and it’s write   « Wiring a basic NC endstop »

And when you see your smoothieboard , you can guest when endstop is hit the « O Volt » go to the Signal pin

If you beginner to wiring endstop in input of microcontroler may be you ask at yoursef two question.

– Why use only 2 wire and don’t use 3 wires Ground (-)   Signal and VCC (+) ?

• Why the information « O » is send tu input of microcontroller and not « + » ?

The answer or there question are not specific for smoothieboard, the technology use is same when connect switch SPDT or pushbutton in input of electronicboard ( arduino, 3d printer board, etc … )

Why use only 2 wire and don’t use 3 wires Ground (-)   Signal and VCC (+) ?

Use 3 wire is Ok, it’s works
– when endstop push, the signal pin of électronic card receive 5Volt to send information « endstop push »

– when endstop don’t hit, the signal pin of électronic receive
0 Volt to send information ‘endstop don’t hit

It’s works, just have 3 small disadvantage

• need buy and prepare more 3 wires if you  connect xmin ymin and 7min. 6wires more if you connect endstop min and end stop max.
  A little more money and time to prepare
• If the red wire (+) breakdown the machine continu to more over the endstop. If the machine is small without very big motor, not damage, but with heavy and strong CNC professional, a simple wire breakdown can be cost a lot of money with damage result.
• 
• If you whant connect a touch plate in Zmin, only have 2 location tu connect can’t use the 3 wire.

Why use normaly closed endstop and use « 0 » Ground to send the information endstop push ?

For each endstop, it’s better to connect C to Signal and NC to Ground because this means the digital input pin ( endstop connector ) will be connected to Ground in it’s normal state and cut from Ground when the button is pressed. This approach is less prone to noise than the reverse. See here for more information.

Another positive effect of this approach is, that if a wire breaks for some reason you get the same signal as if the endstop is pressed. That makes sure that even with a damaged wire you are not able to overrun the endstop.

What need to know when use only 2 wire for connect switch or push button to microcontroler board ?

Below à explain of James Lewis the creator of https://www.baldengineer.com/ and http://addohms.com/ youtube chanel

A pin of input microcontroler board can’t unconnect. If you do this the interference around create sometimes 4,8V; 0,15V 5V…  and create fake information inside.   That’s why in the video sometimes the LED don’t blink when push button and sometimes blink without push buton. Have somethinks out of control.

The pull up resistor solution explain by James Lewis

Support this guy with buy his DVD if you whant learn électronic because he’s explains are very good

Explain in Chinese about floating volt level pin and pull up resistor
with Lazy Tomato Lab

See the other vidéo of LazyTomatoLab Chanel http://www.lazytomatolab.com/ very good lesson for learn about Arduino

The endstop setting section inside config file

In smoothieboard like arduino board no need prepare pull up resistor for input pin, already have internal board resistor for this fonction.

Just activate the « pull up resistor » with option setting in config file

So don’t delete the  » ^ » after the number the pin

If you do this the fonction pull up resistor don’t works

In cnc can have endstop min for setting the « 0 » machine and endstop max for when the machine move over capacitie, stop  automatically.

The Formosa don’t have max endstop, it’s just a option.
With this way the cabling is more simple, users just need check if the drawing is under the maxi size the machine can cut.
If the machine move over the limit don’t worry just steppers motors loose step but don’t have damage.

Check the correct works of endstop

Use M119 command to check if the wiring of endstop is correct

when the endstop is hit, need show 1
When endstop don’t hit, need show 0

If you don’t use xmax ymax …  not need there parameters appear can comment
with # in the beginning of line like below to desactivate

alpha_min_endstop 1.24^
#alpha_max_endstop 1.25^
alpha_homing_direction home_to_min

Or use nc in the end of the line like
alpha_max_endstop  nc

Article intéressant sur la mise à la terre d’une machine https://makr.zone/grounding-the-machine/283/
Isolateur USB de Adafruit https://www.adafruit.com/product/2107

I ) SD Micro card

We can separate the smoothieboard controler in

Software part :
Firmware —-> can be update
config file —-> setting of smoothieboard
Gcode files —> machining path

Hardware électronic board with :
32-bit Cortex-M3 LPC1769 processor
with 512kB flash and 64kB RAM
Ethernet and USB connections
Various inputs and outputs for extensibility

Without Sd-card the smoothieboard can’t works
If the smoothieboard can’t read the two file more important
config and Firmware.cur, the smoothieboard don’t start.

If have problem with sd-card or firmware inside sd-card.
Can see with color of led.

Don’t mix smoothieboard firmware and config with gcode file.
Create special folder ‘gcode » for exemple to put machining file inside.
If you don’t can do mistake and delete sometimes important file.

Can have two more file, depend of options you choice.

• config-override : – Created when the g-code M500 is played.
• on_boot.gcode : – Played on startup of smoothieboard. Can be used to initialize the smoothie driven device.

Ce contrôleur DSP est réalisé par l’entreprise Beijing RichAuto ( Ruizhitianhang en Chinois ) http://www.richauto.com.cn/en/

Il est constitué d’une carte contrôleur et d’une télécommande

Pour avoir un clavier exclusivement en Anglais il faut choisir le modèle A11E

Pour les axes le Shield n’a pas besoin d’être branché si les partie Enable+ Enable- des drivers ne sont pas connectées.
Les impulsions ( pulse ) et changements de direction ( DIR ) se font donc avec un signal « 0 »

L’alimentation des signal d’entrée DC10V~DC24V est séparée de l’alimentation générale 24V GND

Exemple de câblage de Contrôleur DSP A11 pour une CNC

Instructions de câblage

Manuel d’utilisation

Video tutoriels : video 1

Les autres contrôleurs de la gamme A1X

I ) SD Micro card

We can separate the smoothieboard controler in

Software part :
Firmware —-> can be update
config file —-> setting of smoothieboard
Gcode files —> machining path

Hardware électronic board with :
32-bit Cortex-M3 LPC1769 processor
with 512kB flash and 64kB RAM
Ethernet and USB connections
Various inputs and outputs for extensibility

Without Sd-card the smoothieboard can’t works
If the smoothieboard can’t read the two file more important
config and Firmware.cur, the smoothieboard don’t start.

If have problem with sd-card or firmware inside sd-card.
Can see with color of led.

Don’t mix smoothieboard firmware and config with gcode file.
Create special folder ‘gcode » for exemple to put machining file inside.
If you don’t can do mistake and delete sometimes important file.

Can have two more file, depend of options you choice.

• config-override : – Created when the g-code M500 is played.
• on_boot.gcode : – Played on startup of smoothieboard. Can be used to initialize the smoothie driven device.

Dans les descriptions des différentes électroniques de commande d’une machine CNC, le vocabulaire peut être abscon, surtout s’il n’est pas utilisé pour des raisons techniques mais marketing.

I ) Différence entre microprocesseur et microcontrôleur

Un microcontrôleur est un mini-système, constitué de l’ensemble microprocesseur avec RAM, ROM, EEPROM, convertisseurs CAN/CNA et interfaces d’entrées/sorties séries/parallèles, intégrés dans une même structure (une même puce, un même circuit).

Du fait de la richesse de sa constitution, un microcontrôleur est bien un mini système et peut être envisagé comme une solution  générale à une majorité d’applications analogiques, numériques ou mixtes, qui ne nécessite pas une vitesse extrême, pour laquelle il est préférable  d’utiliser des circuits câblés, ou à la rigueur, des circuits reconfigurables FPGA

II ) Pilotage d’un driver de moteur pas à pas avec un PLC

Un contrôleur logique programmable (de l’anglais : Programmable Logic Controller (PLC)) appelé aussi automate programmable est un composant qui est programmé et utilisé pour la commande ou la régulation d’une machine ou d’une installation.

Un PLC est pourvu d’entrées, de sorties, d’un système d’exploitation (firmware) et d’une interface par laquelle peut être chargé un programme d’application (logiciel d’exploitation). Le programme d’application définit la façon dont les sorties doivent être commutées en fonction des entrées. Un langage graphique très utilisé pour la programmation des PLC est le langage LADDER.

Le système d’exploitation (firmware) fait en sorte que le programme d’application ait toujours à sa disposition l’état actuel des capteurs. Sur la base de ces informations, le programme d’application peut commuter les sorties de sorte que la machine ou l’installation fonctionne comme prévu.

La liaison entre le PLC et la machine est réalisée par des capteurs et des actionneurs. Les capteurs sont branchés aux entrées du PLC et communiquent à ce dernier ce qui se passe dans la machine.

Certains utilisent un PLC à la place d’un microcontrôleur pour gérer les pilotes d’un moteur pas à pas, afin de faire de l’automation.
Je pense cependant que le PLC est moins rapide et performant qu’un microcontrôleur.

III ) Qu’est ce qu’un circuit DSP

Un DSP (de l’anglais « Digital Signal Processor », qu’on pourrait traduire par « processeur de signal numérique » ou « traitement numérique de signal ») est un microprocesseur d’un type particulier optimisé pour exécuter des applications de traitement numérique du signal le plus rapidement possible.

Comme un microprocesseur classique, un DSP est mis en œuvre en lui associant de la mémoire (RAM, ROM) et des périphériques. Un DSP typique a plutôt vocation à servir dans des systèmes de traitements autonomes. Il se présente donc généralement sous la forme d’un microcontrôleur intégrant, selon les marques et les gammes des constructeurs, de la mémoire, des timers, des ports série synchrones rapides, des contrôleurs DMA, des ports d’E/S divers.

Applications des circuits DSP : les applications sont de plus en plus nombreuses

Les circuits DSP peuvent être utilisés pour la commande de machines, le contrôle de moteurs
Par exemple certains drivers de commande de moteurs pas à pas numériques, possèdent un circuit DSP
En effet le signal numérique qui va envoyer les impulsions vers les bobines du moteur peut être retravaillé en temps réel afin de diminuer  les vibrations, les phénomènes de résonance et les pertes de puissance.

Par contre le fait d’appeler des télécommandes de fraiseuse CNC des systèmes DSP me semble être plus du marketing

Exemple avec le contrôleur 3 axe DSP A1 RichAUto

Ce contrôleur DSP est réalisé par l’entreprise Beijing RichAuto ( Ruizhitianhang en Chinois ) http://www.richauto.com.cn/en/

Plus d’informations sur le contrôleur DSP Richauto A11

I ) SD Micro card

We can separate the smoothieboard controler in

Software part :
Firmware —-> can be update
config file —-> setting of smoothieboard
Gcode files —> machining path

Hardware électronic board with :
32-bit Cortex-M3 LPC1769 processor
with 512kB flash and 64kB RAM
Ethernet and USB connections
Various inputs and outputs for extensibility

Without Sd-card the smoothieboard can’t works
If the smoothieboard can’t read the two file more important
config and Firmware.cur, the smoothieboard don’t start.

If have problem with sd-card or firmware inside sd-card.
Can see with color of led.

Don’t mix smoothieboard firmware and config with gcode file.
Create special folder ‘gcode » for exemple to put machining file inside.
If you don’t can do mistake and delete sometimes important file.

Can have two more file, depend of options you choice.

• config-override : – Created when the g-code M500 is played.
• on_boot.gcode : – Played on startup of smoothieboard. Can be used to initialize the smoothie driven device.

I ) SMOTHIEBOARD AXIS

In the config file alpha match with M1 motor axis
beta match with M2 motor axis
gamma with M3 motor axis

Smoothiesboard is universal for all CNC machine, no need have different electronic board for CNC Milling machine other for Laser cut machine etc. …

The config file already have inside the different function for all machine
Just change the setting about your kind of machine.

I ) OPTIONS IN THE CONFIG FILE

In smoothieboard, for control steppers motors, can use :

Internal stepper driver : A5984 stepper drivers with 1/32 microstepping
2A max

External stepper driver : The reason to use external is when people need more power for example 3A 4A 7A

When use internal stepper driver the motor is connect to plug write 1

When use external driver, the external driver is connect to place write 2 with EN STEP DIR and GND pin

All name and number of pins are write in back face of smoothieboard

The number of pin in smoothieboard need match with number of pin in file config.

When you receive the electronic board all setting are OK
After when you understand the config of pin all can be change
have many possibilities of différents configurations.

   my_pin_name     number of the pin (option)

For example :   signalalpha_dir_pin      0.5!

 alpha_min_endstop       1.24^

I ) SD Micro card

We can separate the smoothieboard controler in

Software part :
Firmware —-> can be update
config file —-> setting of smoothieboard
Gcode files —> machining path

Hardware électronic board with :
32-bit Cortex-M3 LPC1769 processor
with 512kB flash and 64kB RAM
Ethernet and USB connections
Various inputs and outputs for extensibility

Without Sd-card the smoothieboard can’t works
If the smoothieboard can’t read the two file more important
config and Firmware.cur, the smoothieboard don’t start.

If have problem with sd-card or firmware inside sd-card.
Can see with color of led.

Don’t mix smoothieboard firmware and config with gcode file.
Create special folder ‘gcode » for exemple to put machining file inside.
If you don’t can do mistake and delete sometimes important file.

Can have two more file, depend of options you choice.

• config-override : – Created when the g-code M500 is played.
• on_boot.gcode : – Played on startup of smoothieboard. Can be used to initialize the smoothie driven device.

Mach3 est un logiciel propriétaire qui permet de transformer un ordinateur PC en commande numérique.

Le logiciel est disponible seulement pour les systèmes d’exploitation windows.
Manuel d’utilisation de Mach3 en Français

Mach3 permet par l’intermédiaire du PC de piloter les signaux nécessaires à la commande de moteurs par pas et direction (Step/Dir ou Clock/Dir).

– via l’interface parallèle : cette interface se fait de plus en plus rare sur les ordinateurs et elle possède des limites en fréquence d’utilisation, les OS windows 64 bit ne sont pas supportés.

– via une carte électronique dédiée utilisant une connexion USB ou RJ45
On doit toujours avoir un PC Windows en fonctionnement avec la machine mais la performance est supérieure à la prise //

Une nouvelle version Mach4 permet plus de fonctionnalités en particulier pour la version industrielle
Document listant les fonctionnalités des différentes versions

I ) SD Micro card

We can separate the smoothieboard controler in

Software part :
Firmware —-> can be update
config file —-> setting of smoothieboard
Gcode files —> machining path

Hardware électronic board with :
32-bit Cortex-M3 LPC1769 processor
with 512kB flash and 64kB RAM
Ethernet and USB connections
Various inputs and outputs for extensibility

Without Sd-card the smoothieboard can’t works
If the smoothieboard can’t read the two file more important
config and Firmware.cur, the smoothieboard don’t start.

If have problem with sd-card or firmware inside sd-card.
Can see with color of led.

Don’t mix smoothieboard firmware and config with gcode file.
Create special folder ‘gcode » for exemple to put machining file inside.
If you don’t can do mistake and delete sometimes important file.

Can have two more file, depend of options you choice.

• config-override : – Created when the g-code M500 is played.
• on_boot.gcode : – Played on startup of smoothieboard. Can be used to initialize the smoothie driven device.

I ) SMOTHIEBOARD AXIS

In the config file alpha match with M1 motor axis
beta match with M2 motor axis
gamma with M3 motor axis

Smoothiesboard is universal for all CNC machine, no need have different electronic board for CNC Milling machine other for Laser cut machine etc. …

The config file already have inside the different function for all machine
Just change the setting about your kind of machine.

I ) OPTIONS IN THE CONFIG FILE

In smoothieboard, for control steppers motors, can use :

Internal stepper driver : A5984 stepper drivers with 1/32 microstepping
2A max

External stepper driver : The reason to use external is when people need more power for example 3A 4A 7A

When use internal stepper driver the motor is connect to plug write 1

When use external driver, the external driver is connect to place write 2 with EN STEP DIR and GND pin

All name and number of pins are write in back face of smoothieboard

The number of pin in smoothieboard need match with number of pin in file config.

When you receive the electronic board all setting are OK
After when you understand the config of pin all can be change
have many possibilities of différents configurations.

   my_pin_name     number of the pin (option)

For example :   signalalpha_dir_pin      0.5!

 alpha_min_endstop       1.24^

I ) SD Micro card

We can separate the smoothieboard controler in

Software part :
Firmware —-> can be update
config file —-> setting of smoothieboard
Gcode files —> machining path

Hardware électronic board with :
32-bit Cortex-M3 LPC1769 processor
with 512kB flash and 64kB RAM
Ethernet and USB connections
Various inputs and outputs for extensibility

Without Sd-card the smoothieboard can’t works
If the smoothieboard can’t read the two file more important
config and Firmware.cur, the smoothieboard don’t start.

If have problem with sd-card or firmware inside sd-card.
Can see with color of led.

Don’t mix smoothieboard firmware and config with gcode file.
Create special folder ‘gcode » for exemple to put machining file inside.
If you don’t can do mistake and delete sometimes important file.

Can have two more file, depend of options you choice.

• config-override : – Created when the g-code M500 is played.
• on_boot.gcode : – Played on startup of smoothieboard. Can be used to initialize the smoothie driven device.

Les cartes présentées ici fonctionnent avec le firmware GRBL
Plus d’info sur le firmware GRBL Ici

I ) Architecture générale

In the left the hardware of Cnc controler is just interface between Computer and machine ( no software )

When computer send impulsion to steppers motor drivers of CNC, the communication between computer can use

• parallele port : there are limit to use computer with // port to control CNC, the fréquency can’t be very high (maxi 35khz)
  there latence for step signal between CPU and // port.
  A a lot of computer don’t have // port now
• Sérial or usb port card : more performance than // port because have processor manage step but there électronic card are a little expensive and use special software, need use the software of the card.

In the right the Cnc controler have all hardware and software to manage machine with autonomy
The computer is to send the machining file ( Gcode ) in memory of CNC controler and after computer can be unplug.
Like controler of big professional CNC in industry.

II ) Electronic control with smoothieboard

For save SD-Card need use Win32DiskImage if you have windows OS

 https://www.youtube.com/watch?v=LWFxO9iIwUQ

I ) Présentation

Les contrôleur Syntec 6MA sont des contrôleur 3Axes et les Syntec 6MB sont des contrôleur 4Axes

Le nouveau contrôleur 6MD-H permet de piloter les servo moteurs Yaskawa avec une connection série USB.

Controleur Syntec 60WE

Parmi les avantages de ce controleur il y a le protocole EtherCat et le système Build-in CAD/CAM

I ) How to use an N channel MOSFET (a type of transistor) to turn anything on and off

The video below come from Afrotechmods Youtube Chanel https://www.youtube.com/user/Afrotechmods/videos
a good chanel to learn électronic

1 ) Principe des transistors Mosfet

Les transistors Mosfet sont commandé par une source de tension contrairement aux transistors bipolaires commandés par une source de courant.

Au delà d’une certaine tension sur la grille (Gate en anglais), un courant circule entre la source et le drain.

Plus la tension est importante plus l’intensité circulant est importante.

Ceci concerne le transistor Mosfet à enrichissement (le plus courant) et pour lequel plus la tension au niveau de la gate est important plus l’intensité circulant entre la source et le drain est élevé.

Il existe aussi des transistor Mosfet à appauvrissement ou le fonctionnement est contraire plus la tension au niveau de la gate est élevée, plus le courant entre la source et le drain diminue.

Les transistors Mosfet peuvent être commandés directement par des microcontrôleur vu que au niveau de la grille (Gate) il n’y a pas de consommation de courant.

Voici une vidéo de Thomas Schwenke montrant clairement comment fonctionne un transistor Mosfet
Je vous conseille fortement de regarder sa chaine Youtube https://www.youtube.com/user/MrGreenTranslation/videos
Ainsi que le site http://www.bring-knowledge-to-the-world.com/ pour les excellentes animations technologiques

2 ) Les transistors Mosfet de la carte smoothieboard

Smoothieboard 0x : ne possède pas de transistor Mosfet.
Pour contrôler un élément de puissance, il faut utiliser une sortie GPIO et
brancher un relais SSR.

Smoothieboard 3x : possède 2 petit Mosfet de 3A maxi

Smoothieboard 4x : 2 petit Mosfet de 3A maxi et 2 gros Mosfet de 12.5A maxi

Smoothieboard 5x : 3 petit Mosfet de 3A maxi et 3 gros Mosfet de 12.5A maxi

Pour alimenter les Mosfet il y a 2 cas, alimenter avec la même tension que l’alimentation principale (par exemple 24V) ou bien alimenter avec une tension différente.

3 ) Mosfet alimenté avec une tension spécifique

L’alimentation se fera pour les petits mosfet a coté du Mosfet 2.6
L’alimentation pour les gros mosfet se fait entre les Mosfet 2.5 et 2.7

Attention : les mosfet ne sont pas protégés contre les surtensions et cours-circuits
Si vous voulez une protection, il conviens dans ce cas de rajouter un fusible.

La conséquence par exemple d’un mosfet grillé qui laisse passer en permanence le maximum de courant, c’est pour une imprimante 3d une température de hotend qui augmente hors de tout contrôle. ( phénomène thermal runaway )
L’augmentation hors contrôle de la température peut être la conséquence également du capteur de température sorti de son logement du hotend et qui mesure en permanence la température ambiante.

Il y a des mesures de protection soft en configurant le firmware de la smoothieboard http://smoothieware.org/temperaturecontrol
Mais une protection matérielle avec fusible est encore plus sûre.

Prenez conscience des conséquences d’un thermal runaway avec cette vidéo https://www.youtube.com/watch?v=qVjWg2vuWzk

Exemple de la cartouche chauffante d’une tête d’impression 3D

Il conviendra de choisir un fusible juste au dessus de l’empèrage maxi pouvant être utilisé

Les cartouches chauffantes font 40W

P = U x I

Donc pour une alimentation de 24V i = P / U = 40 / 24 = 1.6 A il faudra chaisir un fusible de 2A par exemple

Pour une alimentation de 12V i = P / U = 40 / 12 = 3.33 A il faudra chaisir un fusible de 3.5A par exemple.

3 ) Mosfet alimentés par la même tension que la carte principale

Exemple alimentation principale 24V

Cela simplifie le câblage, plus besoin de mettre des alimentations externes pour les mosfet.

Il faut utiliser un petit jumper pour faire connecter le VBB (+) de 24V aux + des petits Mosfet 2.4 et 2.6

Il faut utiliser 2 Jumper en parallèle ( doubler la capacité d’ampérage maxi ) pour pour faire connecter le VBB (+) de 24V aux + des gros Mosfet 2.7 et 2.5

Attention !!  l’ampérage maxi pouvant être transmis par un Jumper est de 2A .
Donc pour les petits Mosfet, limitez vous à 2A

Et pour les gros Mosfet limitez vous à 4A

Cette solution avec les jumper simplifie le câblage mais limite l’ampérage pouvant être transmis.

I ) Architecture générale

In the left the hardware of Cnc controler is just interface between Computer and machine ( no software )

When computer send impulsion to steppers motor drivers of CNC, the communication between computer can use

• parallele port : there are limit to use computer with // port to control CNC, the fréquency can’t be very high (maxi 35khz)
  there latence for step signal between CPU and // port.
  A a lot of computer don’t have // port now
• Sérial or usb port card : more performance than // port because have processor manage step but there électronic card are a little expensive and use special software, need use the software of the card.

In the right the Cnc controler have all hardware and software to manage machine with autonomy
The computer is to send the machining file ( Gcode ) in memory of CNC controler and after computer can be unplug.
Like controler of big professional CNC in industry.

II ) Electronic control with smoothieboard

For save SD-Card need use Win32DiskImage if you have windows OS

 https://www.youtube.com/watch?v=LWFxO9iIwUQ

I ) Les Entrées/Sorties pour un Usage Général

Les cartes à microcontroleurs ( Raspberry Pi, Arduino, Beaglebone, Smoothieboard … ) ont des entrées sorties prévue pour les usages classiques, port USB, port réseau, port écran HDMI …

Les fonctions de ces cartes à microcontrôleur sont extensibles en y connecter des appareils, d’autres cartes.
Les éléments externes qui seront des options utilisés par la suite se connectent par l’intermédiaire des connecteur GPIO
GPIO signifie General Purpose Input/Output, littéralement (Entrée/Sortie pour un Usage Général)

Au lieu d’être regroupé à un seul endroit comme pour les carte Raspberry et Arduino.
Les ports GPIO de la carte smoothieboard sont répartis un peu partout.  http://smoothieware.org/pinout

Il y a énormément de broches de connection GPIO de disponible dont certaines peuvent avoir des capacités particulières

Les broches GPIO avec possibilité d’interruption peuvent être utilisé pour des boutons pour modifier immédiatement le déroulement habituel de l’usinage même si celui ci est en cours.

PWM signifie Pulse Width Modulation ( modulation de largeur d’impulsions ) permet d’avoir une sortie analogique pour par exemple moduler la vitesse de la broche à partir de la carte.

Chaque port GPIO est identifié par P(un nombre).(un nombre)

Beaucoup de port GPIO sont libres d’utilisation comme ceux ci-dessous encadrés en rouge.
Mais si certaines fonctions de la carte ne sont pas utilisées il est possible d’affecter les broches correspondante à un usage général GPIO
Ce serait le cas pour les broches ici entourées en orange. Par exemple le capteur endstop X min s’il n’est pas utilisé, sa broche P1.24 pourrait être affecté à autre chose.

II ) Exemple de configuration de port GPIO

A ) GPIO en sortie

a1 ) Commander un relais statique pour démarrer et éteindre la broche à partir du Gcode

# Switch module for spindle control

switch.spindle.enable                                           true             #
switch.spindle.input_on_command                 M3              #
switch.spindle.input_off_command                M5              #
switch.spindle.output_pin                                 1.22             #
switch.spindle.output_type                              digital          # just an on or off pin

B ) GPIO en entrée

b1 ) Créer un bouton pause qui suspend l’usinage lors d’un premier appui et le reprend en appuyant une seconde fois

# Switch module for pause button

switch.pause.enable                true                     # Enable this module
switch.pause.input_pin             2.11^                    # Pin where pause button is connected
switch.pause.output_on_command     suspend                  # Suspend command
switch.pause.output_off_command    resume                   # Resume command
switch.pause.input_pin_behavior    toggle                   # This pin toggles between it’s on and off states each time it is pressed and released

after_suspend_gcode                  M5        # Gcode to run after suspend
before_resume_gcode                  M3                          # Gcode to run before resume

b2 ) Créer un bouton reset pour redémarrer la carte smoothieboard

# Switch module for reset button

switch.reset.enable                true                          # Enable this module
switch.reset.input_pin             3.26^                    # Pin where reset button is connected
switch.reset.output_on_command     reset        # Command to reset the board

b3 ) Avoir un bouton kill qui arrête et annule immédiatement l’usinage

# Kill button (used to be called pause) maybe assigned to a different pin, set to the onboard pin by default

kill_button_enable                           true             # set to true to enable a kill button
kill_button_pin                              2.12             # kill button pin. default is same as pause button 2.12 (2.11 is another good choice)

I ) SD Micro card

We can separate the smoothieboard controler in

Software part :
Firmware —-> can be update
config file —-> setting of smoothieboard
Gcode files —> machining path

Hardware électronic board with :
32-bit Cortex-M3 LPC1769 processor
with 512kB flash and 64kB RAM
Ethernet and USB connections
Various inputs and outputs for extensibility

Without Sd-card the smoothieboard can’t works
If the smoothieboard can’t read the two file more important
config and Firmware.cur, the smoothieboard don’t start.

If have problem with sd-card or firmware inside sd-card.
Can see with color of led.

Don’t mix smoothieboard firmware and config with gcode file.
Create special folder ‘gcode » for exemple to put machining file inside.
If you don’t can do mistake and delete sometimes important file.

Can have two more file, depend of options you choice.

• config-override : – Created when the g-code M500 is played.
• on_boot.gcode : – Played on startup of smoothieboard. Can be used to initialize the smoothie driven device.

I ) SMOTHIEBOARD AXIS

In the config file alpha match with M1 motor axis
beta match with M2 motor axis
gamma with M3 motor axis

Smoothiesboard is universal for all CNC machine, no need have different electronic board for CNC Milling machine other for Laser cut machine etc. …

The config file already have inside the different function for all machine
Just change the setting about your kind of machine.

I ) OPTIONS IN THE CONFIG FILE

In smoothieboard, for control steppers motors, can use :

Internal stepper driver : A5984 stepper drivers with 1/32 microstepping
2A max

External stepper driver : The reason to use external is when people need more power for example 3A 4A 7A

When use internal stepper driver the motor is connect to plug write 1

When use external driver, the external driver is connect to place write 2 with EN STEP DIR and GND pin

All name and number of pins are write in back face of smoothieboard

The number of pin in smoothieboard need match with number of pin in file config.

When you receive the electronic board all setting are OK
After when you understand the config of pin all can be change
have many possibilities of différents configurations.

   my_pin_name     number of the pin (option)

For example :   signalalpha_dir_pin      0.5!

 alpha_min_endstop       1.24^

I ) SD Micro card

We can separate the smoothieboard controler in

Software part :
Firmware —-> can be update
config file —-> setting of smoothieboard
Gcode files —> machining path

Hardware électronic board with :
32-bit Cortex-M3 LPC1769 processor
with 512kB flash and 64kB RAM
Ethernet and USB connections
Various inputs and outputs for extensibility

Without Sd-card the smoothieboard can’t works
If the smoothieboard can’t read the two file more important
config and Firmware.cur, the smoothieboard don’t start.

If have problem with sd-card or firmware inside sd-card.
Can see with color of led.

Don’t mix smoothieboard firmware and config with gcode file.
Create special folder ‘gcode » for exemple to put machining file inside.
If you don’t can do mistake and delete sometimes important file.

Can have two more file, depend of options you choice.

• config-override : – Created when the g-code M500 is played.
• on_boot.gcode : – Played on startup of smoothieboard. Can be used to initialize the smoothie driven device.

Nous aborderons ici les technologies des cartes smoothieboard et compatible, mais seulement celles dédiés au pilotage des machines outils CNC.  Concernant le pilotage des imprimantes 3D avec une carte smoothieboard il y a déja pléthore de documentation sur le Web.

Si l’on prend les cartes électroniques smoothieboard originales

Il est inutile d’utiliser les modèles 3X 4X 5X possédant respectivement 2, 4 et 5 drivers internes car ces drivers internes sont limité à 24V 2A, suffisant pour piloter des imprimantes 3D mais insuffisant pour faire fonctionner les gros moteurs PAP d’une fraiseuse CNC qui doit faire déplacer un outil dans de la matière.

Le modèle smoothieboard OX plus drivers externes puissants est mieux adapté.

L’électronique intègre :
– Le processeur qui exécute le Gcode
– L’interface de signaux (la ‘breakout board’)

selon les cas :
– la partie puissance alimentant les moteurs pas à pas
– le stockage des fichiers G-Code
– Un panneau de commande avec mini écran

Ces cartes électroniques intégrés ont été conçu initialement pour les imprimante 3D et des adaptations pour le pilotage des machines outils ont été développés.

I ) Les solutions basés sur microcontrôleur arduino

Ces solutions utilisent un microcontrôleur 8 bit assez ancien (Atmel AVR) et limité en performance.
Une importante optimisation logicielle permet aujourd’hui d’atteindre une fréquence maximale de pas de l’ordre de 16kHz.
Il n’y a plus trop d’améliorations possibles avec ce processeur en fin de vie.

La communauté autour de ces cartes est très importante et les développements sont continus.

Ces solutions se présentent :

soit avec une carte d’extension de la carte Arduino ( arduino shield ), c’est le cas par exemple des GRBL Shield

Ces GRBL Shield s’insèrent au dessus d’une carte arduino Uno, la GRBL Shiel de l’entreprise Synthetos à droite à des drivers de moteur pas à pas intégré, le GRBL Shield à gauche à des drivers insérables type stepstick.

Le firmware pour ce type de carte est GRBL , synthetos à développer un autre firmware appellé TinyG

Soit incorporent dans une même carte les composants d’un Arduino en y ajoutant les composants d’interface et éventuellement  de puissance.

C’est le cas par exemple de la solution de l’entreprise Pibot basé à Guilin en Chine

Les drivers pour le système Pibot sont externes et plus puissant que les stepstick.

L’ensemble peut pilotr une imprimante 3D ou une CNC.

Mais on est obligé pour passer de l’un à l’autre de flasher le firmware.
Marlin pour l’impression 3D
GRBL pour le fraisage CNC

II ) Les cartes basées sur l’Arduino ‘DUE’

Arduino a sorti en 2011 une carte basée sur un microcontrôleur 32 bits nettement plus puissant, l’Atmel SAM3X, construit à partir d’un cœur de type ARM Cortex-M3.
Il existe une version de tinyG fonctionnant sur les processeurs de type ‘Due’ la version Tiny G2.

Possibilité de mettre le Grblshield sur une carte Arduino Due ( pilotage 3 axes )
Ou la carte intégrée TinyG basé sur arduino Due.

La carte possède 4 drivers Texas instrument intégré fonctionnant en 1/8 de pas.
Il est possible de câbler des drivers externes plus performants et plus puissant.

Le Gcode est interprété localement par la carte, mais il n’y a pas de lecteur SD-Card pour le stocker.
Le système n’est pas complètement autonome.

III ) Les nano ordinateurs

Depuis quelques années, on trouve de toutes petites cartes (plus petites qu’un paquet de cigarettes) intégrant un ordinateur complet avec ses entrées/sorties (USB, Ethernet, vidéo et broches d’entrées/sorties).

Le plus connu est le Raspberry Pi (la ‘Framboise’), mais pour la CNC, il est utilisé un autre modèle d’ordinateur le Beagle Bone Black (BBB) notamment car il dispose de beaucoup plus d’entrées/sorties et d’unités de contrôle dites Temps réel (exécutant les instructions sans délai d’attente).

Une version de LinuxCNC a été préparée pour le BBB sur la base de Machinekit

La puissance est un peu limite et la définition vidéo du BBB est limitée (1280×1024), mais la compacité, la simplicité et le coût en font une solution intéressante pour le  pilotage CNC.

Cet ordinateur peut être géré à distance par un autre ordinateur (on parle alors d’une configuration ‘Headless’, sans clavier ni écran) ou alors être totalement autonome. LinuxCNC ne gérant pas l’USB, les fichiers doivent être transférés par réseau.

Les processeurs de ces ordinateurs sont de type ARM (non compatible PC), les mêmes processeurs que ceux utilisés dans les tablettes et smartphone.

Il faut ajouter une carte additionnelle au Beaglebone black pour brancher des drivers externes, pour les nano ordinateur Beaglebone cela s’appelle des Capes   http://blog.machinekit.io/p/hardware-capes.html

Pour l’instant aucune des solutions pour Beablebone n’a eu de succès, soit les demandes sont trop faibles et les créateurs de capes ne se lance pas dans la production, souvent les capes sont en téléchargement opensource et c’est à chacun de se débrouiller pour les fabriquer.

Lorsqu’un cape est commercialisé comme celui de l’entreprise  Probotix ci contre, le prix du cape plus du Beaglebone black revient aussi cher qu’une solution tout intégré et aussi performante.

L’entreprise Fastbot3d située en Inde avait lancé avec succès sur Indiegogo une carte regroupant l’électronique du Beagleboneblack et l’électronique nécessaire à l’impression 3D avec comme projet d’intégrer Machinekit mais l’entreprise à eu des difficultés financières et a fermée au bout de 3 ans.         http://www.fastbot3d.com/

Exemple de CAPES dont les infos sont disponibles et chacun doit se débrouiller pour les fabriquer

Les CAPES MachineKit de Jean-Luc Soumard, il partage également la fabrication d’un pupitre de commande complet Linux CNC avec BeagleBone http://jean-luc.soumard.pagesperso-orange.fr/pupitre-cnc-02.htm

III ) Les cartes smoothieboard et ses dérivés

La demande pour une puissance de calcul plus élevée étant forte, on trouve depuis fin 2013, suite à un développement partiellement financé sur KickStarter une nouvelle carte  la ‘Smoothieboard‘, basée sur un microcontrôleur NXP LPC 1769, lui-aussi basé sur un cœur ARM Cortex-M3, mais plus rapide que celui de l’Arduino DUE.

Un nouveau firmware ‘smoothieware’ a été développé il est universelle pour toutes les machines fonctionnant avec du G-Code (imprimantes 3D, fraiseuses, découpeuse laser ou plasma … ), ce firmware est totalement modulable, et n’importe quelle fonction peut être ajoutée et affectée aux nombreux ports GPIO de la carte.

L’ensemble est totalement opensource et documenté si bien qu’il y a maintenant de nombreuses cartes Smoothie dérivée de l’originale et fonctionnant avec le même firmware.

L’électronique intègre :
– Le processeur qui exécute le Gcode
– L’interface de signaux (la ‘breakout board’)

selon les cas :
– la partie puissance alimentant les moteurs pas à pas
– le stockage des fichiers G-Code
– Un panneau de commande avec mini écran

Ces cartes électroniques intégrés ont été conçu initialement pour les imprimante 3D et des adaptations pour le pilotage des machines outils ont été développés.

I ) Les solutions basés sur microcontrôleur arduino

Ces solutions utilisent un microcontrôleur 8 bit assez ancien (Atmel AVR) et limité en performance.
Une importante optimisation logicielle permet aujourd’hui d’atteindre une fréquence maximale de pas de l’ordre de 16kHz.
Il n’y a plus trop d’améliorations possibles avec ce processeur en fin de vie.

La communauté autour de ces cartes est très importante et les développements sont continus.

Ces solutions se présentent :

soit avec une carte d’extension de la carte Arduino ( arduino shield ), c’est le cas par exemple des GRBL Shield

Ces GRBL Shield s’insèrent au dessus d’une carte arduino Uno, la GRBL Shiel de l’entreprise Synthetos à droite à des drivers de moteur pas à pas intégré, le GRBL Shield à gauche à des drivers insérables type stepstick.

Le firmware pour ce type de carte est GRBL , synthetos à développer un autre firmware appellé TinyG

Soit incorporent dans une même carte les composants d’un Arduino en y ajoutant les composants d’interface et éventuellement de puissance.

C’est le cas par exemple de la solution de l’entreprise Pibot basé à Guilin en Chine

Les drivers pour le système Pibot sont externes et plus puissant que les stepstick.

L’ensemble peut pilotr une imprimante 3D ou une CNC.

Mais on est obligé pour passer de l’un à l’autre de flasher le firmware.
Marlin pour l’impression 3D
GRBL pour le fraisage CNC

II ) Les cartes basées sur l’Arduino ‘DUE’

Arduino a sorti en 2011 une carte basée sur un microcontrôleur 32 bits nettement plus puissant, l’Atmel SAM3X, construit à partir d’un cœur de type ARM Cortex-M3.
Il existe une version de tinyG fonctionnant sur les processeurs de type ‘Due’ la version Tiny G2.

Possibilité de mettre le Grblshield sur une carte Arduino Due ( pilotage 3 axes )
Ou la carte intégrée TinyG basé sur arduino Due.

La carte possède 4 drivers Texas instrument intégré fonctionnant en 1/8 de pas.
Il est possible de câbler des drivers externes plus performants et plus puissant.

Le Gcode est interprété localement par la carte, mais il n’y a pas de lecteur SD-Card pour le stocker.
Le système n’est pas complètement autonome.

III ) Les nano ordinateurs

Depuis quelques années, on trouve de toutes petites cartes (plus petites qu’un paquet de cigarettes) intégrant un ordinateur complet avec ses entrées/sorties (USB, Ethernet, vidéo et broches d’entrées/sorties).

Le plus connu est le Raspberry Pi (la ‘Framboise’), mais pour la CNC, il est utilisé un autre modèle d’ordinateur le Beagle Bone Black (BBB) notamment car il dispose de beaucoup plus d’entrées/sorties et d’unités de contrôle dites Temps réel (exécutant les instructions sans délai d’attente).

Une version de LinuxCNC a été préparée pour le BBB sur la base de Machinekit

La puissance est un peu limite et la définition vidéo du BBB est limitée (1280×1024), mais la compacité, la simplicité et le coût en font une solution intéressante pour le pilotage CNC.

Cet ordinateur peut être géré à distance par un autre ordinateur (on parle alors d’une configuration ‘Headless’, sans clavier ni écran) ou alors être totalement autonome. LinuxCNC ne gérant pas l’USB, les fichiers doivent être transférés par réseau.

Les processeurs de ces ordinateurs sont de type ARM (non compatible PC), les mêmes processeurs que ceux utilisés dans les tablettes et smartphone.

Il faut ajouter une carte additionnelle au Beaglebone black pour brancher des drivers externes, pour les nano ordinateur Beaglebone cela s’appelle des Capes http://blog.machinekit.io/p/hardware-capes.html

Pour l’instant aucune des solutions pour Beablebone n’a eu de succès, soit les demandes sont trop faibles et les créateurs de capes ne se lance pas dans la production, souvent les capes sont en téléchargement opensource et c’est à chacun de se débrouiller pour les fabriquer.

Lorsqu’un cape est commercialisé comme celui de l’entreprise Probotix ci contre, le prix du cape plus du Beaglebone black revient aussi cher qu’une solution tout intégré et aussi performante.

L’entreprise Fastbot3d située en Inde avait lancé avec succès sur Indiegogo une carte regroupant l’électronique du Beagleboneblack et l’électronique nécessaire à l’impression 3D avec comme projet d’intégrer Machinekit mais l’entreprise à eu des difficultés financières et a fermée au bout de 3 ans. http://www.fastbot3d.com/

III ) Les cartes smoothieboard et ses dérivés

La demande pour une puissance de calcul plus élevée étant forte, on trouve depuis fin 2013, suite à un développement partiellement financé sur KickStarter une nouvelle carte la ‘Smoothieboard‘, basée sur un microcontrôleur NXP LPC 1769, lui-aussi basé sur un cœur ARM Cortex-M3, mais plus rapide que celui de l’Arduino DUE.

Un nouveau firmware ‘smoothieware’ a été développé il est universelle pour toutes les machines fonctionnant avec du G-Code (imprimantes 3D, fraiseuses, découpeuse laser ou plasma … ), ce firmware est totalement modulable, et n’importe quelle fonction peut être ajoutée et affectée aux nombreux ports GPIO de la carte.

L’ensemble est totalement opensource et documenté si bien qu’il y a maintenant de nombreuses cartes Smoothie dérivée de l’originale et fonctionnant avec le même firmware.

L’électronique intègre :
– Le microcontrôleur qui exécute le Gcode ( Interpolateur Gcode )
– L’interface de signaux (la ‘breakout board’) partie de la carte électronique qui permet d’envoyer les signaux électroniques vers un bornier.

selon les cas :
– la partie puissance alimentant les moteurs pas à pas ( drivers internes )
– le stockage des fichiers G-Code ( souvent dans une carte SD )
– Un panneau de commande avec mini écran

Ces cartes électroniques intégrées sont apparues d’abord pour les imprimantes 3D puis des versions pour le pilotage des machines outils ont été développés.

I ) Les solutions basées sur microcontrôleur arduino 8 bits

Ces solutions utilisent un microcontrôleur 8 bit assez ancien (Atmel AVR) et limité en performance.
Une importante optimisation logicielle permet aujourd’hui d’atteindre une fréquence maximale de pas de l’ordre de 16kHz.
Il n’y a plus trop d’améliorations possibles avec ce processeur en fin de vie.
Le nombre d’entrées sorties des cartes arduino Uno est limité et il est difficile de piloter une machine possédant de nombreux accessoires

La communauté autour de ces cartes est très importante et les développements sont continus.

Ces solutions se présentent :

a ) soit avec une carte d’extension de la carte Arduino ( arduino shield ), c’est le cas par exemple des GRBL Shield

Ces GRBL Shield s’insèrent au dessus d’une carte arduino Uno, la GRBL Shield de l’entreprise Synthetos à droite à des drivers de moteur pas à pas intégré, le GRBL Shield à gauche à des drivers insérables type stepstick.

Le firmware pour ce type de carte est GRBL , synthetos a développé un autre firmware appelé TinyG

b ) Soit incorporent dans une même carte les composants d’un Arduino en y ajoutant les composants d’interface et éventuellement  de puissance.

C’est le cas par exemple de la solution de l’entreprise Pibot basé à Guilin en Chine

Les drivers pour le système Pibot sont externes et plus puissant que les stepstick.

L’ensemble peut pilote une imprimante 3D ou une CNC.

Mais on est obligé pour passer de l’un à l’autre de flasher le firmware.
Marlin pour l’impression 3D
GRBL pour le fraisage CNC

II ) Les cartes basées sur l’Arduino ‘DUE’

Arduino a sorti en 2011 une carte basée sur un microcontrôleur 32 bits nettement plus puissant, l’Atmel SAM3X, construit à partir d’un cœur de type ARM Cortex-M3.
Il existe une version de tinyG fonctionnant sur les processeurs de type ‘Due’ la version Tiny G2.

Possibilité de mettre le Grblshield sur une carte Arduino Due ( pilotage 3 axes )
Ou la carte intégrée TinyG basé sur arduino Due.

La carte possède 4 drivers Texas instrument intégré fonctionnant en 1/8 de pas.
Il est néanmoins possible de câbler des drivers externes plus performants et plus puissant.

Le Gcode est interprété localement par la carte, mais il n’y a pas de lecteur SD-Card pour le stocker.
Le système n’est pas complètement autonome.

III ) Les nano ordinateurs

Depuis quelques années, on trouve de toutes petites cartes (plus petites qu’un paquet de cigarettes) intégrant un ordinateur complet avec ses entrées/sorties (USB, Ethernet, vidéo et broches d’entrées/sorties).

Le plus connu est le Raspberry Pi (la ‘Framboise’), mais pour la CNC, il est utilisé un autre modèle d’ordinateur le Beagle Bone Black (BBB) notamment car il dispose de beaucoup plus d’entrées/sorties et d’unités de contrôle dites Temps réel (exécutant les instructions sans délai d’attente).

Une version de LinuxCNC a été préparée pour le BBB sur la base de Machinekit

La puissance est un peu limite et la définition vidéo du BBB est limitée (1280×1024), mais la compacité, la simplicité et le coût en font une solution intéressante pour le  pilotage CNC.

Cet ordinateur peut être géré à distance par un autre ordinateur (on parle alors d’une configuration ‘Headless’, sans clavier ni écran) ou alors être totalement autonome. LinuxCNC ne gérant pas l’USB, les fichiers doivent être transférés par réseau.

Les processeurs de ces ordinateurs sont de type ARM (non compatible PC), les mêmes processeurs que ceux utilisés dans les tablettes et smartphones.

Il faut ajouter une carte additionnelle au Beaglebone black pour brancher des drivers externes, pour les nano ordinateurs Beaglebone cela s’appelle des Capes   http://blog.machinekit.io/p/hardware-capes.html

Pour l’instant aucune des solutions pour Beablebone n’a eu de succès, soit les demandes sont trop faibles et les créateurs de capes ne se lancent pas dans la production, souvent les capes sont en téléchargement opensource et c’est à chacun de se débrouiller pour les fabriquer.

Lorsqu’un cape est commercialisé comme celui de l’entreprise  Probotix ci contre, le prix du cape plus du Beaglebone black revient aussi cher qu’une solution tout intégré et aussi performante.

L’entreprise Fastbot3d située en Inde avait lancé avec succès sur Indiegogo une carte regroupant l’électronique du Beagleboneblack et l’électronique nécessaire à l’impression 3D avec comme projet d’intégrer Machinekit mais l’entreprise a eu des difficultés financières et a fermé au bout de 3 ans.

Exemple de CAPES dont les infos sont disponibles et chacun doit se débrouiller pour les fabriquer

Les CAPES MachineKit de Jean-Luc Soumard, il partage également la fabrication d’un pupitre de commande complet Linux CNC avec BeagleBone http://jean-luc.soumard.pagesperso-orange.fr/pupitre-cnc-02.htm

III ) Les cartes smoothieboard et ses dérivés

La demande pour une puissance de calcul plus élevée étant forte, on trouve depuis fin 2013, suite à un développement partiellement financé sur KickStarter une nouvelle carte  la ‘Smoothieboard‘, basée sur un microcontrôleur NXP LPC 1769, lui-aussi basé sur un cœur ARM Cortex-M3, mais plus rapide que celui de l’Arduino DUE.

Un nouveau firmware ‘smoothieware’ a été développé il est universelle pour toutes les machines fonctionnant avec du G-Code (imprimantes 3D, fraiseuses, découpeuse laser ou plasma … ), ce firmware est totalement modulable, et n’importe quelle fonction peut être ajoutée et affectée aux nombreux ports GPIO de la carte.

L’ensemble est totalement opensource et documenté si bien qu’il y a maintenant de nombreuses cartes Smoothie dérivées de l’originale et fonctionnant avec le même firmware.

a ) La carte smoothieboard originale ( Opensource )

Le leader du projet est Arthur Wolf un Français situé à Brest mais la communauté est internationale et la quasi totalité des ressources et du support sont en Anglais.

Je laisse Arthur présenter la carte smoothieboard dans une vidéo réalisée par les fabriques du Ponant

Site officiel des cartes smoothieboard http://smoothieware.org/smoothieboard

b ) Quelques cartes dérivées utilisant le firmware smoothieware

• SimpleCncMillBoard   Cette carte est parfaitement adaptée pour le pilotage des machines outils CNC (fraiseuse, tour … ) ou découpeuses (Laser, plasma … ), toute l’électronique qui était utilisé uniquement par les imprimantes 3D a été enlevé, le résultat est une carte électronique compatible smoothieware plus petite et moins cher.
  Cette carte conçu en France est le résultat d’une collaboration entre :
  Christophe Courche de CNC Fraises https://www.cncfraises.fr/ ( design, prototype, production, co-financement ) et
  Xavier Hinault http://www.mon-fablab.fr/ (idée, conseils techniques, tests, site web, co-financement)
  
• Cohesion 3D mini et Cohesion 3D remix  http://cohesion3d.com/  (Opensource)
  La Cohesion 3D mini est bien adaptée pour équiper les petites découpeuse laser K40 (40W) qu’on trouve sur ebay ou les sites Chinois entre 300 et 400€
  La Cohesion 3D remix peut être utilisé pour des imprimantes 3D avec des drivers stepsticks ou des drivers externes pour des CNC
• Carte AzteEG x5 de l’entreprise Panucatt   http://www.panucatt.com/ (Opensource)
  Cette carte est peu encombrante mais utilise des stepsticks, elle n’a pas de connecteur RJ45
• Carte Re-ARM Controller for RAMPS aussi de l’entreprise Panucatt (Opensource)
  Celle ci permet de remplacer les cartes arduino MEGA 2560 et d’avoir des shields RAMPS fonctionnant avec smoothieware
• Carte Emotronic de l’entreprise EmotionTech de Toulouse (Opensource) https://www.reprap-france.com/produit/1234568620-carte-electronique-emotronic
• Carte MKS SBASE (Non Opensource)

I ) Architecture générale

In the left the hardware of Cnc controler is just interface between Computer and machine ( no software )

When computer send impulsion to steppers motor drivers of CNC, the communication between computer can use

• parallele port : there are limit to use computer with // port to control CNC, the fréquency can’t be very high (maxi 35khz)
  there latence for step signal between CPU and // port.
  A a lot of computer don’t have // port now
• Sérial or usb port card : more performance than // port because have processor manage step but there électronic card are a little expensive and use special software, need use the software of the card.

In the right the Cnc controler have all hardware and software to manage machine with autonomy
The computer is to send the machining file ( Gcode ) in memory of CNC controler and after computer can be unplug.
Like controler of big professional CNC in industry.

II ) Electronic control with smoothieboard

For save SD-Card need use Win32DiskImage if you have windows OS

 https://www.youtube.com/watch?v=LWFxO9iIwUQ

I ) Architecture générale

A gauche entre l’ordinateur et la machine il y a juste une carte d’interface, permettant de convertir les signaux venant de la prise parallèle. C’est donc l’ordinateur qui envoie directement les signaux vers les drivers de commande de moteur pas à pas.
Les logiciels souvent utilisé dans cette configuration sont les logiciels Linux CNC (anciennement EMC2 ) ou le  logiciel Mach3
Le prix de la carte d’interface est dérisoire, c’est la solution la moins cher, il y a par contre une limite dans les performances.
– La fréquence d’envoie des impulsions pour les moteurs est limitée ( maxi environ 35khz ).
– Il y a des problèmes de latence entre le processeur de l’ordinateur et le port //
– Si le CPU est occupé à autre chose cela perturbe le pilotage ou pire si l’ordinateur plante l’usinage s’arrête.
Les ordinateurs avec port parallèle sont de plus en plus rares.

La fréquence de sortie des signaux (exprimé en kHz) est un paramètre important car c’est un facteur qui peut être limitant pour la vitesse de la machine. Si la commande de moteurs pas à pas se fait en fraction de pas (micropas), ceci augmente le débit des signaux. Pour les moteurs pas à pas, on va jusqu’à 32 micro-pas, ce qui nécessite 16 fois plus de signaux que pour une commande en 1/2 pas. Les servos peuvent tourner très vite et demandent donc un débit important.

Le logiciel Linux CNC est gratuit et Opensource, il s’installer que sur les ordinateurs Linux avec prise //
Le logiciel Mach3 est propriétaire il s’installe que sur Windows avec des ordinateurs ayant une prise //
certaines cartes USB sont maintenant compatibles Mach3

Les cartes d’interpolation avec port série ou USB : les performances sont nettement meilleures qu’avec les ports parallèle mais
– ces cartes électroniques coûtent assez cher.
– elles utilisent des logiciels spécifiques, on est obligé d’utiliser le logiciel de pilotage de CNC adapté à la carte
Ce sont par exemple les cartes Soprolec, Iprocam, PlanetCNC
plus d’information sur http://cncloisirs.com/Electronique/CarteDeCommande

A droite :

Cette fois l’ordinateur est seulement utilisé pour envoyer le fichier G-Code dans la mémoire de l’électronique de commande ( sd-card ).
C’est l’électronique de commande qui envoie les impulsions nécessaires au pilotage des moteurs pas à pas.

On retrouve le principe des directeurs de commande des CNC industrielles, qui gèrent de manière autonome la machine.

Les performances sont plus importantes puisque les microcontrôleurs sont dédiés exclusivement au calcul des trajectoires  et ne s’occupent de rien d’autre.

Plus d’information :
 http://cncloisirs.com/Electronique/CartesInt%e9gr%e9es

A propos du pilotage de CNC avec prise //

Si votre budget est limité pour la partie commande de la machine et que vous envisager de commander une simple carte d’interface entre la prise // et la machine. ( Carte BOB qui signifie Break Out Board ) il est préférable dans ce cas de privilégier Linux CNC par rapport à Mach3 car Windows n’est pas un OS disposant d’un noyaux Real Time.

Plus d’information ici http://www.metabricoleur.com/t9418-tutorielpresentation-et-installation-de-linuxcnc

Il est préférable d’utiliser un PC Fixe avec prise // plutôt qu’un portable avec prise // certains portables peuvent poser problème notamment leurs cartes graphiques.

Dans tous les cas au niveau performance, il est préférable d’utiliser une carte interpolateur (MCB Motion Control Board) plutôt qu’une carte interface (BOB  Break Out Board)

II ) Electronique de contrôle basé sur la carte
Smoothieboard

Le microcontroleur LPC1769 (ARM32) fonctionne grâce au firmware ( microprogramme ) présent sur la carte micro-SD.
Il exécute les instruction G-code venant des des fichiers G-code présent également sur la carte micro-sd.

Un firmware permet à un matériel informatique d’évoluer (via des mises à jour), d’intégrer de nouvelles fonctionnalités, sans avoir besoin de revoir complètement le design du hardware.

Un nouveau firmware avec des nouvelles fonctionnalités peut être mis facilement sur la carte micro-sd
http://smoothieware.org/flashing-smoothie-firmware

Le firmware est paramétrable grâce au fichier config, celui ci va activer, désactiver paramétrer les fonctionnalités afin de les adapter en fonction de votre machine.

La partie soft de l’électronique de commande ( firmware et fichier config ) forme un OS Linux minimaliste spécialisé dans l’exécution du G-Code et la communication avec la carte électronique.
La partie communication pour transférer le G-Code vers la carte peut se faire via un câble USB ou par le réseau.
La carte smoothieboard à un mini serveur http et un petit serveur telnet.
On peut communiquer via le réseau avec le navigateur en http ou en telnet avec un logiciel.

The following video is for hard makers that have chosen  to don’t order the electronic control system already prepared and preferred to perform manufacturing and assembly themselves.

The following video is for hard makers that have chosen  to don’t order the electronic control system already prepared and preferred to perform manufacturing and assembly themselves.

Ci dessous une vidéo montrant l’ajout d’un régulateur de tension ainsi que du câblage sur une carte smoothieboard.
Utilisation du petit matériel électronique classique.