Bir Maşının Qəlbi (Lazer Mikro Projektor): 8 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

Bu Təlimat, 3D çaplı hissələrdən və solenoidlərdən ikili oxlu güzgü lazer sükan qurğusu qurduğum əvvəlki bir təcrübənin mənəvi davamçısıdır.

Bu dəfə kiçik getmək istədim və onlayn bir elmi artıqlıqdan bir neçə kommersiya məqsədli lazer sükan modulu tapmaq şansım oldu. Dizaynım Dalekə bənzəməyə başladı, buna görə də ideya ilə qaçdım və sənə lazer vuran iki düymlük yüksək Dalekdən ilhamlanan bir bot hazırladım.

Ancaq səni məhv etməyə çalışmır-sadəcə sənə elektro-mexaniki ürəyindən bir sevgi göndərir!

Bu layihəni bəyənirsinizsə, zəhmət olmasa Optika Yarışmasında ona səs verin!:)

Addım 1: Texas əyalətindən kiçik bir şey

Maşının ürəyi, "iki oxlu analoq MEMS işarə güzgüsü" olaraq xarakterizə olunan Texas Instruments şirkətinin TALP1000B moduludur. Bu olduqca ağız doludur, buna görə də onu bölüşək:

• İkili ox: Bu, cihazın üfüqi və şaquli oxda əyilə biləcəyi deməkdir.
• Analog: Bir ox boyunca əyilmə, -5 ilə 5 volt arasında dəyişən bir analog gərginliklə idarə olunur.
• MEMS: Bu Mikro Elektrikli Mexanik Sistem deməkdir və çox kiçik olduğu anlamına gəlir!
• İşarə güzgüsü: Cihazın mərkəzində gimbals üzərində bir güzgü var; güzgü, hər istiqamətdə bir neçə dərəcə göstərilə bilər, bu da bir neçə dərəcə bir koni içərisində lazerin istənilən yerə yönəldilməsinə imkan verir.

Məlumat cədvəlinə sürətli göz atmaq bunun mürəkkəb bir hissə olduğunu göstərir. Əlavə olaraq dörd sükan bobini, bir işıq yayıcı, dörd mövqe sensoru və bir temperatur sensoru var. Sensorlardan istifadə etməsək də, sonradan zədələnmiş TALP1000B -nin gözəl şəkillərini yaxın vaxtlarda paylaşacam.

TALP1000B dayandırılır, ancaq tapa bilmirsiniz, daha əvvəl göstərişlərimdə yazdığım planları istifadə edərək özünüzdən daha böyük bir lazer işarə güzgüsü qura bilərsiniz: prinsiplər tam eynidır, ancaq bir həyat qurmaq lazımdır. -Ölçüsü Dalek, evinə!

Addım 2: Materiallar Bill

Bu layihənin materialları aşağıdakı kimidir:

• Bir Texas Instruments TALP1000B (dayandırıldı)
• Bir Arduino Nano
• Bir SparkFun Motor Sürücü - İkili TB6612FNG (başlıqlı)
• Bir çörək taxtası
• Bir trimpot (1kOhms)
• 2,54 mm -dən 2 mm -ə qədər olan dörd tel
• 0.1 "(2.54mm) başlıqlar
• 3D printer və filament
• Qırmızı lazer göstəricisi

TALPB modulunu tapmaq ən çətindir. Bəxtim gətirdi və bir elmi artıq nöqtəsində bir neçəsini aldım.

Hələ də yüksək qiymətlərlə bir TALPB tapa bilərsiniz, ancaq aşağıdakı səbəblərə görə onlara çox pul xərcləməyi məsləhət görmürəm:

• Gülməli dərəcədə kövrəkdirlər, bəzilərini qıra bilsəniz, bir neçəsinə ehtiyacınız ola bilər.
• 100 Hz-lik aşağı rezonans tezliyinə malikdirlər, bu da onları titrəməyən lazer şouları üçün kifayət qədər sürətli idarə edə bilməyəcəyiniz deməkdir.
• Qızıl örtüklü bir səthə malikdirlər, yəni yalnız qırmızı lazerləri əks etdirir. Bu, davamlılıq üçün qaranlıqda parlayan ekranları olan super parlaq yaşıl və ya bənövşəyi lazerlərin istifadəsini istisna edir.
• Bu hissələrdə mövqe sensoru olsa da, bir Arduinonun onları bir növ mövqelərlə əlaqələndirmək üçün kifayət qədər sürətli olduğunu düşünmürəm.

Fikrimcə, bu hissələr inanılmaz dərəcədə kiçik və dəqiq olsa da, hobbi layihələri üçün kifayət qədər praktik görünmür. Cəmiyyətin daha yaxşı DIY dizaynları hazırladığını görmək istərdim!

Addım 3: Bədənin Yaradılması

Bədəni OpenSCAD -da modelləşdirdim və 3D çap etdi. Üst hissəsində açılışı, arxasında TALB1000P modulunu yerləşdirmək üçün yuvası və ön tərəfində böyük boşluqlu işıq çuxuru olan kəsilmiş konusdur.

Yuxarıdan bir lazer yandırırsınız və ön tərəfdən əks olunur. Bu 3D çap gövdəsi nəinki sərin görünür, həm də funksionaldır. Hər şeyi bir yerdə saxlayır və gülməli dərəcədə kövrək TALB1000P moduluna malikdir. Erkən bir prototipi atıb TALB1000P modulunu məhv etdikdən sonra tutmağı asanlaşdırmaq üçün silsilələri və zərbələri əlavə etdim.

Addım 4: Qəlbi sındırmağın bir çox yolu

TALP1000B son dərəcə kövrək bir hissədir. Qısa bir düşmə və ya diqqətsiz bir toxunuş hissəni xarab edər (təsadüfən toxunmaq ikinci modulumu necə məhv etdiyimdir). O qədər kövrəkdir ki, hətta güclü bir baxışdan belə onu öldürə biləcəyindən şübhələnirəm!

Fiziki təhlükələr kifayət etmədikdə, məlumat cədvəli əlavə bir təhlükəni bildirir:

Sinusoidal sürücünün gərginliyini işə salanda və ya dayandıranda keçidlərin dayandırılmasının qarşısını almaq üçün diqqətli olun. 50 Hz sürücüsünün gücünü böyük bir 50 Hz güzgü fırlanmasına (4-5 dərəcə mexaniki hərəkət) gətirən bir gərginliyə təyin etsəniz, güzgü minlərlə saat problemsiz işləyəcək. gərginlik çıxışının əhəmiyyətli olduğu bir vaxtda, aynanın rezonansını həyəcanlandıracaq və olduqca böyük fırlanma açıları ilə nəticələnə biləcək bir gərginlik addımı meydana gəlir (güzgünün fırlanma dayanacağı kimi xidmət edən keramika lövhəsinə dəyməsinə səbəb olacaq qədər). Bunun qarşısını almağın iki yolu var: a) yalnız sürücünün gərginliyi sıfıra yaxın olduqda gücünü artırın və ya söndürün (aşağıdakı rəsmdə göstərilmişdir), b) sinus sürücüsünün gücünü aşağı və ya söndürmədən əvvəl azaldın.

Beləliklə, əsas etibarilə, cılız gücünü söndürmək belə onu məhv edə bilər. Vay!

Addım 5: Kardiostimulyator dövrəsi

Bunun üçün hazırladığım sürücü dövrəsi Arduino Nano və iki kanallı motor sürücüsündən ibarətdir.

Motor sürücüləri mühərriklər üçün hazırlansa da, maqnit rulonlarını da asanlıqla idarə edə bilirlər. Bir maqnit bobinə bağlandıqda, sürücünün irəli və geri funksiyaları bobinin ya irəli, ya da əks istiqamətdə enerji almasına səbəb olur.

TALP1000B üzərindəki bobinlərin işləməsi üçün 60mA -ya qədər tələb olunur. Bu, Arduinonun təmin edə biləcəyi maksimum 40mA -dan çoxdur, buna görə də sürücünün istifadəsi vacibdir.

Dizaynıma trim qazan da əlavə etdim və bu çıxış siqnalının amplitüdünü idarə etməyə imkan verir. Bu, məlumat cədvəlinin mənə xəbərdarlıq etdiyi rezonanslardan qaçmaq üçün dövrəni söndürməzdən əvvəl sürücü gərginliklərini sıfıra endirməyimə imkan verir.

Addım 6: İşləməyən Sürücü… Və İşlətən

Dövrəmin hamar bir dalğa forması çıxardığını yoxlamaq üçün X oxunda sinus dalğası və Y oxunda bir kosinus çıxarmaq üçün bir test proqramı yazdım. Sürücü dövrəmin hər bir çıxışını 220 ohm rezistorlu iki qütblü LED-lərə bağladım. İki qütblü LED, cərəyan bir istiqamətdə axanda bir rəng, əks istiqamətdə isə başqa rəngdə işıq saçan xüsusi bir iki terminallı LED-dir.

Bu test qurğusu rəng dəyişikliyini müşahidə etməyə və rəngdə sürətli dəyişikliklərin olmamasına imkan verdi. Yarasadan dərhal sonra, bir rəngin solması və digər rəngin solmağa başlamazdan əvvəl parlaq flaşları müşahidə etdim.

Problem, motor sürücüsü olaraq L9110 çipindən istifadə etməyim idi. Bu sürücünün PWM sürət pimi və istiqamət pimi var, lakin irəli istiqamətdə PWM sürət nəzarət siqnalının iş dövrü tərs istiqamətdə vəzifə dövrünün tərsidir.

İstiqamət biti irəli olduqda sıfır çıxarmaq üçün 0% PWM vəzifə dövrü lazımdır; lakin istiqamət biti tərs olduqda sıfır çıxışı üçün 100% PWM vəzifə dövrünə ehtiyacınız var. Bu o deməkdir ki, bir istiqamət dəyişikliyi zamanı çıxışın sıfır olaraq qalması üçün həm istiqaməti, həm də PWM dəyərini bir anda dəyişdirməlisiniz-bu eyni vaxtda baş verə bilməz, buna görə də bunu hansı əmrdə etsəniz də, mənfi istiqamətdən mövqeyə keçərkən gərginlik sıçrayışları əldə edəcəksiniz. sıfırdan müsbət.

Bu, gördüyüm yanıb -sönmələrə səbəb oldu və test dövrəsi, ehtimal ki, məni başqa bir TALB1000B modulunu məhv etməkdən xilas etdi!

SparkFun motor sürücüsü günü xilas edir

L9110 -un heç bir şey olmadığını öyrənərək SparkFun Motor Sürücüsünü - Dual TB6612FNG -i (daha əvvəl göstəriş verilə bilər! Voot!) Qiymətləndirmək qərarına gəldim.

Bu çipdə, 0% sürət idarəetmə pinindəki bir PWM, istiqamətdən asılı olmayaraq, çıxışların 0% sürətlə idarə olunduğunu bildirir. TB6612FNG-də istiqaməti geri çevirmək üçün döndərilməsi lazım olan iki istiqamətə nəzarət pinləri var, lakin PWM pininin sıfır iş döngəsində olması, həm In1, həm də In2-nin YÜKSƏK olduğu bir ara vəziyyətlə bunu etmək təhlükəsizdir. Sürücü, bobinlərə hər hansı bir şəkildə enerji verən aralıq "qısa əyləc" rejiminə keçir.

TB6612FNG ilə sıfırdan keçmədən hamar bir polariteye keçid əldə edə bildim. Uğur!

Addım 7: Arduino Sketch və Performans Testini Çalışdırın

Optika yarışmasında ikinci yer