DIY ADIM/DIR LAZER GALVO NƏZARƏTÇİ: 5 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:43

Salam

Bu Təlimat kitabında, ILDA standart galvo lazer skanerləri üçün öz addım / dir interfeysinizi necə qura biləcəyinizi göstərmək istəyirəm.

Bildiyiniz kimi, mən də "DIY-SLS-3D-Printer" in və "JRLS 1000 DIY SLS-3D-PRINTER" in ixtiraçısıyam və bu maşınları hazırlayarkən bu printerlərin necə işləyəcəyini düşünməyə başladım, Kartezyen hərəkət sistemi yerinə Galvo Skanerlərindən istifadə edərəm. Ancaq bu günlərdə bir galvo skaneri üçün nəzarətçi proqramlaşdırmaq üçün məlumatım yox idi. Beləliklə, kartezyen hərəkəti ilə mövcud bir firmware istifadə etdim.

Ancaq bu gün və bəzi araşdırmalardan sonra müəllifin DIY Lazer Galvo şousu yaratmaq üçün bir arduino istifadə etdiyi bir təlimat tapdım. Axtardığım şeyin bu olduğunu düşündüm, buna görə də onun təlimat verdiyi kimi hissələri sifariş etdim və bəzi təcrübələr etdim. Araşdırmalardan sonra Arduinonun addım / istiqamət interfeysi qədər yaxşı işləməyəcəyini öyrəndim, buna görə STM32 mikro nəzarətçi üçün yenidən düzəltdim.

Unutmayın ki, bu nəzarətçi yalnız bir prototipdir, lakin bir çox layihə üçün istifadə edilə bilər. Məsələn, DIY SLS 3D printerində və ya lazer oyma maşınında.

Galvo nəzarətçisinin xüsusiyyətləri bunlardır:

• 5V addım/dir siqnallarından ILDA standartına keçid
• 120kHz giriş tezliyi (Addım / İstiqamət siqnalları)
• 12bit Çıxış qətnaməsi (hər açı üçün 0, 006 °)
• qütbdən xətti koordinatlara çevrilmə
• bir addım və istiqamət siqnalı yaradacaq hər hansı bir hərəkət nəzarətçisi ilə uyğun gəlir
• mərkəz hizalama pimi (giriş qaydası)

lazer galvo nəzarətçisinin videosu: (tezliklə)

Təlimatçılığımı bəyənirsinizsə, Remix Müsabiqəsində mənə səs verin

Addım 1: Galvo Controller üçün lazım olan hissələr

Galvo nəzarətçi üçün elektron hissələr:

Kəmiyyət	Təsvir	Bağlantı	Qiymət
1x	ILDA 20Kpps galvo galvanometr dəsti	Aliexpress	56, 51€
1x	6mm 650nm lazerdiod	Aliexpress	1, 16€
bəziləri	tellər	-	-
1x	ST-Link V2	Aliexpress	1, 92

Dövrə üçün elektron hissələr:

Burada galvo nəzarətçi üçün lazım olan bütün hissələr var. Bütün hissələri mümkün qədər ucuz əldə etməyə çalışdım.

Kəmiyyət	Təsvir	Dövrə üzrə ad	Bağlantı	Qiymət
1x	STM32 "Blue-Pill" mikro nəzarətçi	"MAVİ PİL"	Aliexpress	1, 88€
1x	MCP4822 12 bit ikili kanal DAC	MCP4822	Aliexpress	3, 00€
2x	TL082 ikili OpAmp	IC1, IC2	Aliexpress	0, 97€
6x	1k rezistor	R1-R6	Aliexpress	0, 57€
4x	10k trim-potensiometr	R7-R10	Aliexpress	1, 03€
bəziləri	pin başlığı	-	Aliexpress	0, 46€

Addım 2: Nəzarətçi nəzəriyyəsi

Burada nəzarətçinin ümumiyyətlə necə işlədiyini izah edəcəyəm. Düzgün bucağın hesablanması kimi bəzi detalları da göstərəcəyəm.

1. HƏRƏKƏT-NƏZARƏTÇİ

Hərəkət nəzarətçisi, addım və istiqamət siqnallarını yaradacağınız hissədir. Adım/istiqamətə nəzarət tez-tez 3D-Yazıcılar, Lazerlər və ya CNC-Mills kimi step motor tətbiqlərində istifadə olunur.

Addım və istiqamət siqnallarına əlavə olaraq STM32 və Motioncontroller -i uyğunlaşdırmaq üçün bir mərkəz hizalama pininə ehtiyac var. Bunun səbəbi, galvosların mütləq nəzarət edildiyi və heç bir limit keçidinə ehtiyac olmadığıdır.

2. STM32-Mikro nəzarətçi

STM32 mikro nəzarətçisi bu nəzarətçinin ürəyidir. Bu mikrokontrolörün bir neçə vəzifəsi var. Bu vəzifələr:

Tapşırıq 1: Siqnalları ölçün

İlk vəzifə giriş siqnallarını ölçməkdir. Bu vəziyyətdə addım və istiqamət siqnalları olacaq. Hərəkət tənzimləyicisinin giriş tezliyi ilə məhdudlaşmasını istəmədiyim üçün dövrəni 120 kHz (sınaqdan keçirilmiş) üçün hazırladım. Məlumat itirmədən bu giriş tezliyinə nail olmaq üçün STM32 -də addım / istiqamət interfeysini idarə etmək üçün iki TIM2 və TIM3 aparat taymerlərindən istifadə edirəm. Addım və istiqamət siqnallarına əlavə olaraq llignment siqnalı da var. Bu uyğunlaşma STM32 -də xarici bir kəsmə ilə idarə olunur.

Tapşırıq 2: Siqnalları hesablayın

İndi nəzarətçinin siqnalları DAC üçün doğru dəyərə hesablaması lazımdır. Galvo xətti olmayan bir qütb koordinat sistemi yaradacağı üçün, addım və faktiki köçürülmüş lazer arasında xətti bir asılılıq yaratmaq üçün kiçik bir hesablama lazımdır. Burada sizə hesablama eskizini göstərəcəyəm:

İndi hesablama formulunu tapmalıyıq. 12 bitlik DAC istifadə etdiyim üçün, 0 - 4096 addımda -5 - +5V gərginlik verə bilərəm. Sifariş verdiyim galvo -5 - +5V -də ümumi 25 ° tarama açısına malikdir. Beləliklə, phi bucağım -12, 5 ° - +12, 5 ° aralığındadır. Nəhayət məsafəni düşünməliyəm d. Şəxsən mən 100x100mm tarama sahəsi istəyirəm, buna görə d 50mm olacaq. Yüksək h, phi və d nəticəsi olacaq. h 225, 5 mm -dir. Phi bucağı ilə əlaqədar olaraq d məsafəsini gətirmək üçün teğetləri istifadə edəcək və radiandan bucağı "DAC dəyərlərinə" çevirəcək kiçik bir formula istifadə etdim.

Nəhayət, yalnız 2048 qərəzini əlavə etməliyəm, çünki tarama sahəm mərkəzdədir və bütün hesablamalar aparılır.

Tapşırıq 3: DAC -a dəyərlər göndərin:

İstifadə etdiyim STM32 -nin DAC -da heç bir quruluşu olmadığı üçün xarici DAC -dan istifadə etdim. DAC ilə STM32 arasındakı əlaqə SPI üzərindən həyata keçirilir.

3. DAC

Dövrə üçün, deltaflo ilə eyni 12 bit DAC "MCP4822" istifadə edirəm. DAC unipolar 0-4, 2V olduğundan və ILDA standartı üçün+5V bipolyarına ehtiyacınız olduğundan, bəzi OpAmps ilə kiçik bir dövrə qurmalısınız. TL082 OpAmps istifadə edirəm. Bu gücləndirici dövrəni iki dəfə qurmalısınız, çünki iki galvoya nəzarət etməlisiniz. İki OpAmps, təchizat gərginliyi olaraq -15 və +15V -ə qoşulur.

4. GALVO

Son hissə olduqca sadədir. İki OPAmps -in çıxış gərginliyi ILDA Galvo sürücülərinə qoşulacaq. Və budur, indi galvosları addım və istiqamət siqnalları ilə idarə edə bilməlisiniz

Addım 3: Dövrə

Dövrə üçün bir PCB prototipindən istifadə etdim.

Addım və istiqamət siqnallarını birbaşa STM32 -ə qoşa bilərsiniz, çünki daxili çəkmə rezistorlarını aktivləşdirmişəm. Ayrıca addım, istiqamət və mərkəz sancaqları üçün 5V tolerant pinlərdən istifadə etdim.

Aşağıdakı dövrənin tam sxemini yükləyə bilərsiniz:

Addım 4: STM32 proqramlaşdırılması

STM32 Attolic TrueStudio və CubeMX ilə proqramlaşdırılmışdır. TrueStudio pulsuzdur və buradan yükləyə bilərsiniz

TrueStudio, məsələn, Arduino IDE kimi sadə olmadığı üçün, STM32 mikro nəzarətçisinə yükləməyiniz lazım olan bir.hex faylı yaratdım.

Dosyanı STM32 "BluePill" ə necə yüklədiyinizi aşağıda izah edəcəyəm:

1. "STM32 ST-LINK Utility" yükləyin: Proqramı buradan yükləyə bilərsiniz

2. "STM32 ST-LINK Utility" qurun və açın:

3. İndi ST-Link Utility-də Galvo.hex faylını açın:

Bundan sonra STM32 "BluePill" in ST-Link-V2-yə qoşulması lazımdır. Bağlandıqdan sonra "Traget -ə qoşul" düyməsini basın:

Sonda "Yüklə" düyməsini basın. İndi STM32 cihazınız düzgün bir şəkildə yanıb -sönməlidir.

Bundan əlavə, TrueStudio -da Galvo_Controller üçün bütün mənbə fayllarını əlavə etdim

Addım 5: Bütün hissələri mexaniki olaraq bağlayın və sınayın

Daha yaxşı baxmaq üçün bütün elektron hissələri 4 mm alüminium lövhəyə qoydum:-)

İndi sizə potensialiometrləri necə tənzimləməli olduğunuzu göstərəcəyəm, ehtimal ki:

Əvvəlcə ILDA standartı haqqında bəzi məlumatlar. ILDA standartı ümumiyyətlə Lazer şouları üçün istifadə olunur və 5V və -5v siqnalından ibarətdir. Hər iki siqnal eyni amplituda malikdir, lakin polariteyi dəyişir. Beləliklə, etməli olduğumuz şey, DAC -dan çıxış siqnalını 5V və -5V -ə qədər kəsməkdir.

Potensialiometrini tənzimləyin:

Burada görə biləcəyiniz şey, 100kHz -lik bir giriş addım tezliyində və sabit bir istiqamət siqnalı olan bu dövrənin çıxış gərginliyidir. Bu şəkildə hər şey qaydasındadır. Genlik 0 -dan 5V -ə və 0 -dan -5 -ə qədərdir. Yəqin ki, gərginliklər də uyğunlaşdırılıb.

İndi sizə potensiometr düzəldərkən nəyin səhv ola biləcəyini göstərəcəyəm:

Gördüyünüz kimi, ehtimal ki, hər iki gərginlik uyğun gəlmir. Çözüm, OpAmp -dən ofset gərginliyini tənzimləməkdir. Bunu "R8" və "R10" potansiyometrlərini tənzimləyərək edə bilərsiniz.

Başqa bir nümunə:

Gördüyünüz kimi, gərginliklər, ehtimal ki, hizalanmışdır, lakin amplituda 5V deyil, 2V -dir. Çözüm, OpAmp -dən qazanc müqavimətini tənzimləməkdir. Bunu "R7" və "R9" potansiyometrlərini tənzimləyərək edə bilərsiniz.