Construire un traceur CNC piloté par Arduino : Guide pas à pas pour une machine à dessiner DIY

Composants et fournitures

Arduino Nano R3	×1
Double pont en H L293D (Texas Instruments)	×1
Micro-servo SG90	×1
Moteur pas-à-pas récupéré sur lecteur DVD	×2
PCB personnalisé JLCPCB	×1

Outils et machines nécessaires

• Découpeuse laser (générique)
• Imprimante 3D (générique)

Applications et services en ligne

• Arduino IDE
• Inkscape
• Processing (The Processing Foundation)
• EasyEDA

À propos du projet

Ce tutoriel vous guide pas à pas dans la construction d'un traceur CNC (machine à dessiner) à faible coût, basé sur un Arduino Nano. Le projet utilise des moteurs pas-à-pas récupérés sur d'anciens lecteurs DVD, pilotés par des circuits L293D, et un servo pour lever/baisser le stylet. Un PCB personnalisé, commandé chez JLCPCB, simplifie le câblage et améliore l'esthétique.

Ce que vous apprendrez

• Sélection du matériel adapté aux fonctionnalités du projet
• Conception du schéma de câblage
• Assemblage mécanique et électronique
• Réglage de l'équilibrage de la machine
• Mise en route et tests du système

Étape 1 : Qu'est-ce qu'un traceur (plotter) ?

Un traceur CNC (Commande Numérique par Calculateur) est une machine pilotée par ordinateur qui reçoit des instructions via un port série et déplace ses actionneurs (moteurs pas-à-pas) selon ces instructions. Notre traceur est une machine à double axe (X et Y) : chaque axe est entraîné par un moteur pas-à-pas récupéré d'un lecteur DVD. Un troisième actionneur, un servo-moteur, contrôle la montée/descente du stylet.

Étape 2 : Le moteur pas-à-pas, actionneur principal

Les moteurs pas-à-pas sont extraits de lecteurs DVD (environ 2 € pièce). Après démontage, identifiez les deux bobines de chaque moteur à l'aide d'un multimètre (résistance ~10 Ω par bobine). Soudez ensuite des fils sur les broches correspondantes pour le raccordement au driver L293D.

Étape 3 : Schéma de câblage

L'Arduino Nano pilote les deux drivers L293D qui commandent les moteurs pas-à-pas (vitesse et direction). Le servo est connecté directement à une broche PWM de l'Arduino. Le schéma détaillé (voir images) montre toutes les connexions : alimentation, signaux de commande, et broches du servo.

Étape 4 : Fabrication du PCB (JLCPCB)

Le schéma a été transformé en circuit imprimé via EasyEDA, puis commandé chez JLCPCB (2 $ pour 5 pièces, livraison 5 jours). Le PCB intègre les emplacements pour l'Arduino Nano, les deux L293D (sur supports DIP16), le servo, les connecteurs pour moteurs et l'alimentation. Les repères sérigraphiés facilitent le brasage.

Étape 5 : Conception de la structure mécanique

Trois pièces en MDF 5 mm (découpe laser) assurent la liaison entre les deux chariots DVD (axes X et Y). Un support de stylet imprimé en 3D (fichier STL) est fixé sur le chariot Y. Les fichiers DXF/STL sont fournis.

Étape 6 : Liste détaillée des composants

• PCB JLCPCB
• Arduino Nano
• 2 × L293D + 2 supports DIP16 + 1 support DIP8
• Connecteurs à vis et SIL
• Servo SG90
• 2 lecteurs DVD (pour les moteurs et chariots)
• Pièces imprimées 3D et découpées laser
• Vis, stylet (fourni par JLCPCB ou autre)

Étape 7 : Assemblage électronique et test

Braser tous les composants sur le PCB en suivant les repères. Connecter les moteurs pas-à-pas via les borniers à vis. Un code de test simple (bibliothèque Stepper.h) permet de vérifier le bon fonctionnement de chaque axe avant l'assemblage final.

Étape 8 : Assemblage mécanique

Fixer le second moteur sur le plateau Y. Assembler les deux axes à 90° pour former le plan XY. Coller le support de stylet (avec servo et ressort) sur le chariot Y, et le plateau de dessin sur le chariot X. Brancher les nappes moteurs sur le PCB.

Étape 9 : Partie logicielle

Trois logiciels sont utilisés :

1. Inkscape : création du dessin, export en G-code (extension MakerBot Unicorn).
2. Arduino IDE : téléversement du firmware sur l'Arduino (gère l'interprétation du G-code et pilote les moteurs).
3. Processing : interface qui lit le fichier G-code et l'envoie à l'Arduino via le port série (touches p pour choisir le port COM, g pour sélectionner le fichier G-code).

Étape 10 : Tests et résultats

La machine dessine avec précision. Les LEDs sur le PCB clignotent au rythme des impulsions envoyées aux moteurs. Le projet est abouti, peu coûteux et reproductible.

Code source

Tout le code (firmware Arduino, sketch Processing, fichiers Inkscape) est disponible sur GitHub : BEEMB/CNC_Plotter

Pièces personnalisées

Fichiers STL (support stylet) et DXF (pièces structurelles) sur Thingiverse.

Schémas

Schéma électrique (PDF) et fichiers Gerber pour le PCB fournis en téléchargement.