Самодельный HID-пульт для ЧПУ на Arduino Leonardo: 23 кнопки, 6 функций каждая

Зачем это нужно

Готовый пульт для ЧПУ стоит ~100€ и имеет 2 кнопки + ручку. Свой пульт на Leonardo (чип ATmega32u4) эмулирует клавиатуру/мышь, даёт 23 кнопки × 6 функций (одинарный/двойной/тройной клик, удержание) = 138 действий. Деревянный корпус — эргономичен и тяжёл (не скользит при вращении ручки).

Компоненты

• Arduino Leonardo (или Arduino Micro — тот же 32u4) — 1 шт.
• Моментальные кнопки с подсветкой и прозрачными колпачками — 23 шт. (под наклейки).
• Ручной импульсный генератор (MPG/Handwheel) 100 имп/об, 6 проводов — 1 шт.
• Махогоновая фанера/массив для корпуса (фрезеровка на ЧПУ).
• Резисторы 1 кОм × 23 (питание LED кнопок, 2 мА на 5В).
• Переключатель питания LED (защёлкивающийся).

Принцип: Arduino как HID-клавиатура

Leonardo/Micro с 32u4 могут отправлять нажатия клавиш (Keyboard.press/release) и комбинации (Ctrl, Shift, Alt, GUI). Программа ЧПУ (EdingCNC, Mach3, LinuxCNC, UCCNC) настраивается на горячие клавиши. Библиотека ClickButton даёт дебаунс и детектирование múlticlick/hold.

Логика одной кнопки (пример: ось X)

if (button[13].clicks != 0) {
  switch (button[13].clicks) {
    case 1:  shortcut_HANDWHEEL_X(); break;      // Ручка -> X
    case 2:  shortcut_ZERO_X(); break;           // Обнулить X
    case 3:  break;                              // Triple click
    case -1: press_ESC(); goto_MAIN_MENU(); user_MACRO_18(); break; // Hold -> G0 X0
    case -2: break; case -3: break;
  }
}

Горячие клавиши EdingCNC (примеры)

Корпус и фрезеровка

• Чертежи в Vectric Cut2D (файлы в CAD: cnc_pendant_SenmxC8UCj.zip).
• Двухсторонняя обработка: верхняя панель с отверстиями под кнопки, нижняя — карманы для электроники.
• Толщина дерева 21 мм (верх+низ), итого 36.5 мм — удобно держать в руке.
• Поверхность — шлифовка + многослойный акриловый лак.

Электроника и пайка

• Все кнопки: один контакт → GND, второй → цифровые пины 0-13, A0-A5 (20 входов). Leonardo имеет 20+ цифровых/аналоговых пинов.
• Внутренние pull-up: pinMode(pin, INPUT_PULLUP) — внешние резисторы не нужны.
• LED кнопок: аноды через 1кОм к 5В, катоды к GND (или общий анод — по даташиту кнопок).
• Ручной генератор: фазы A/B → 2 прерывания (не в скетче, обрабатывает софт ЧПУ), кнопки на корпусе ручки → доп. входы.
• Питание: от блока ЧПУ (5В/12В) через USB-кабель Leonardo. Потребление ~150 мА с LED.

Программирование

1. Подключить Leonardo к ПК (тот же USB, что и к ЧПУ).
2. Загрузить скетч через Arduino IDE (библиотека ClickButton должна быть в libraries).
3. При необходимости перепрограммировать — оставить подключенным к питанию ЧПУ, переключить USB на ноутбук.

Библиотека ClickButton

Критически важна: без неё придётся писать дебаунс и мультиклик самому. Файл clickbutton_hq5qeT4toX.zip в разделе CAD. Установить через Sketch → Include Library → Add .ZIP Library.

Схема (упрощённо)

См. раздел Schematics (фото ручного чертежа). Все кнопки к GND и пинам 0-13, A0-A5. LED — к 5V через 1кОм. Handwheel — отдельный разъём.

Итог

Мощный, дешёвый (<$30), полностью настраиваемый пульт. Код открыт, легко адаптировать под любое ПО ЧПУ, поддерживающее клавиатурные макросы.