CNC 3018 GRBL 1.1 – schemat połączeń, podłączenie sterownika, opis złącz

Pytanie

Podłączenie CNC 3018 GRBL 1.1 śchemat połączeń do sterownika

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Typowa płyta CNC 3018 z firmware GRBL 1.1 ma złącza: zasilanie (24 V DC), silniki krokowe X/Y/Z (4-pin JST: A+, A-, B+, B-), wyłączniki krańcowe X/Y/Z (SIG-GND), wrzeciono lub laser (PWM + GND + 24 V), sonda Z-Probe (A5-GND) i USB-UART (CH340/CH341).
• Przed włączeniem zasilania podłącz kolejno: zasilacz → VIN/GND, silniki → X/Y/Z, krańcówki → X-/Y-/Z-, wrzeciono lub laser → SPN/PWM, e-stop (NC) → RESET, a następnie skonfiguruj GRBL parametrami $100-$132, $3, $5, $21-$23.

Kluczowe punkty
• 24 V DC, ≥5 A, właściwa polaryzacja
• każda oś osobne 4-pinowe gniazdo; nie zmieniaj kolejności par cewek
• krańcówki NO-do-GND lub NC (bezpieczniejsze) – zgodnie z $5
• wrzeciono/laser sterowane pinem PWM (D11)
• sonda Z na A5 (PROBE)
• brak hot-plug silników pod napięciem

Szczegółowa analiza problemu

1. Architektura typowej płyty CNC 3018 (GRBL 1.1f/h)

Mikrokontroler ATmega328P współpracuje z mostkiem USB-UART (CH340/CH341) oraz trzema driverami stepperów (A4988/DRV8825). Piny mikrokontrolera odpowiadają stałemu mapowaniu GRBL 1.1:

2. Zasilanie

• Wejście VIN 24 V DC (niektóre wersje 12 V – sprawdzić nadruk!).
• Masa (GND) wspólna dla logiki i mocy; unikaj pętli masy.
• Zalecane filtrowanie LC 100 µH + 470 µF blisko elektroniki wrzeciona/lasera.

3. Silniki krokowe

• Złącza JST-XH-4; kolejność najczęściej A+ A- B+ B-.
• Typowy kolor przewodów 42-BYGH: czerwony-niebieski (cewka A), zielony-czarny (cewka B).
• Jeśli kierunek osi jest odwrotny – parametr $3 lub zamiana pary wtyczce.

Ustawienie prądu drivera:
\[ I{MAX}=\frac{V{REF}}{8\cdot R_{SENSE}} \]
dla A4988 z R_SENSE = 0,1 Ω i docelowych 1,2 A ustawić VREF ≈ 0,96 V.

4. Wrzeciono / laser

• 2-lub 3-pinowe złącze: PWM (0-5 V), GND, +24 V.
• GRBL 1.1 obsługuje dynamiczny PWM (komendy M3 S0-1000).
• Dla silnika DC często zastosowana jest płytka MOSFET (na PCB).
• Laser – upewnij się, że moduł akceptuje 5 V TTL; noś okulary OD ≥ 4 na swoją długość fali.

5. Krańcówki

• Najbezpieczniej NC-do-GND ⇒ gdy przewód pęknie, sterownik widzi alarm.
• $5=1 odwraca logikę, $21=1 włącza hard-limits, $22=1 włącza homing.
• Ekranować przewody, prowadzić odstęp od silnikowych; dodać RC 100 nF/10 k Ω lokalnie jeśli zakłócenia.

6. Z-Probe

• Typowa płytka dotykowa + krokodylek; podłącz SIG → A5, GND → masę.
• Komenda G38.2 Z-10 F100 inicjuje probe search.

7. Komunikacja i offline-kontroler

• USB 115200 baud. Sterownik CH340 – zainstalować sterownik CH341SER (Win10 ma wbudowany).
• Opcjonalny moduł „offline controller” 3-osiowy wpinamy w gniazdo 8-pin UART/I²C (5 V-GND-TX-RX…).

8. Konfiguracja GRBL (minimalny zestaw)

$100=800.0   ; X steps/mm (GT2 2 mm pitch, 2 mm pulley, 1/8 microstep)
$101=800.0   ; Y
$102=400.0   ; Z (śruba trapezowa T8-2)
$110=2000    ; max rate mm/min
$111=2000
$112=600
$120=250     ; accel mm/s²
$121=250
$122=50
$3=5         ; inwersja kierunku X+Z
$21=1, $22=1, $23=3 ; limits, homing, kierunek homingu X-,Y-

Wartości należy dostroić do konkretnej mechaniki.

9. Procedura testowa

1. Odłącz wrzeciono, zostaw same silniki.
2. Zasil 24 V, otwórz Candle/LaserGRBL, podłącz 115200 baud.
3. $$ – sprawdź parametry, M3 S0 – PWM = 0.
4. Ruch osi 1 mm; brak drgań oznacza dobrą polaryzację cewek.
5. Włącz krańcówkę ręcznie – komunikat „ALARM:1” potwierdza działanie.
6. Dopiero wtedy podłącz wrzeciono/laser, zwiększaj S stopniowo.

Aktualne informacje i trendy

• Coraz częściej zastępuje się 8-bitowe płyty 32-bitowymi (STM32, ESP32) z GRBL-HAL lub FluidNC – większa szybkość, SD, Wi-Fi.
• Drivery TMC2209/TMC5160 zapewniają ciche ruchy i diagnostykę StallGuard (czujnik krańcówek bez fizycznych switchy).
• Popularny upgrade CNC 3018: aluminiowe prowadnice 2040, silnik wrzeciona 500 W + zasilacz 48 V.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Analogia: płyta sterownika pełni rolę „płyty głównej” PC – każdy moduł (silnik, sensor) to peryferium wpięte w jednoznaczne gniazdo.
• Przy krańcówkach NC logika działa jak obwód bezpieczeństwa w windach – przerwanie przewodu zatrzymuje system.

Aspekty etyczne i prawne

• Wersje z laserem podlegają dyrektywie 2006/25/WE (promieniowanie optyczne) i normie PN-EN 60825-1; konieczne oznakowanie i odzież ochronna.
• Zasilacz i elektronika powinny posiadać deklarację CE; w praktyce tanie zestawy jej nie spełniają – inżynier integrator przejmuje odpowiedzialność.
• E-stop wymagany przez normę ISO 13850 – przycisk NC wpięty do RESET lub osobnego stycznika mocy.

Praktyczne wskazówki

• Ekranowane przewody krańcówek/lasera, prowadzone w rurce ochronnej.
• Zaciski śrubowe dokręcać z umiarem (0,5-0,6 Nm), sprawdzać po pierwszych godzinach pracy (luz termiczny).
• Przy zmianie drivera A4988 → DRV8825 zmniejszyć microstep (1/32) i ponownie ustawić VREF.
• Do testów użyj zasilacza laboratoryjnego z ograniczeniem prądowym na 2 A – szybka detekcja zwarcia.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Chińskie płyty bywają klonami – nadruki mogą się różnić; zawsze sprawdzaj ścieżki PCB.
• Praca lasera bez osłony ochronnej lub w mieszkaniu – ryzyko odbić promieni, dymów z grawerowanego materiału (PVC – chlorowodory!).
• Sterowniki A4988 przy 24 V i >1 A potrzebują chłodzenia radiatorem + wentylator 30 mm.

Sugestie dalszych badań

• Migracja do GRBL-HAL na STM32 (np. BlackPill) – obsługa 6 osi, koderów MPG, Ethernet.
• Integracja czujnika siły wrzeciona (load cell) dla adaptacyjnego posuwu.
• Implementacja pętli zamkniętej z enkoderami magnetycznymi AS5600 zamiast otwartej kontroli krokowej.

Krótkie podsumowanie

Aby prawidłowo podłączyć CNC 3018 z GRBL 1.1: dostarcz stabilne 24 V, wepnij silniki w dedykowane 4-piny, krańcówki do SIG-GND, wrzeciono/laser do PWM-GND-24 V, sondę do A5-GND i komunikuj się przez USB 115200 baud. Zweryfikuj kierunki osi, prąd driverów i parametry GRBL; dopiero potem uruchom wrzeciono/laser. Stosuj e-stop, ekranowanie i okulary ochronne – to najprostsza droga do bezpiecznej, niezawodnej pracy maszyny.