DIY STEP/DIR LASER GALVO CONTROLLER: 5 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:23

Salom, Ushbu yo'riqnomada men sizga ILDA standart galvo lazer skanerlari uchun o'z qadam / dir interfeysini qanday yaratishni ko'rsatmoqchiman.

Siz bilganingizdek, men "DIY-SLS-3D-Printer" va "JRLS 1000 DIY SLS-3D-PRINTER" ixtirochisiman va bu mashinalarni qurayotganimda men bu printerlar qanday ishlashi haqida o'ylay boshladim, agar men kartezian harakat tizimi o'rniga Galvo skaneridan foydalansam. Ammo shu kunlarda men galvo skanerining boshqaruvchisini dasturlashni bilmas edim. Shunday qilib, men kartezian harakati bilan mavjud bo'lgan dasturiy ta'minotdan foydalandim.

Ammo bugun va ba'zi izlanishlardan so'ng men muallif DIY lazer Galvo shousini yaratish uchun arduino ishlatadigan ko'rsatma topdim. Men aynan shu narsani qidiryapman deb o'yladim, shuning uchun men uning ko'rsatmalariga binoan qismlarga buyurtma berdim va tajribalar o'tkazdim. Ba'zi tadqiqotlardan so'ng, men Arduino qadam / yo'nalish interfeysini yaxshi bajara olmasligini bilib oldim, shuning uchun men uni STM32 mikrokontroller uchun qayta ishladim.

Shuni esda tutingki, bu kontroller faqat prototip, lekin ko'plab loyihalarda ishlatilishi mumkin. Masalan, DIY SLS 3D printerida yoki lazerli gravyurada.

Galvo tekshirgichining xususiyatlari:

• 5V qadam/dir signalidan ILDA standartiga o'tkazish
• 120 kHz chastotali kirish chastotasi (qadam / yo'nalish signallari)
• 12bit Chiqish o'lchamlari (har bir burchak uchun 0, 006 °)
• qutbdan chiziqli koordinatalarga aylantirish
• qadam va yo'nalish signalini yaratadigan har qanday harakatni boshqaruvchi bilan mos keladi
• markazlashtiruvchi pin (joylashish tartibi)

galvo lazer boshqaruvi videosi: (yaqinda)

Agar sizga "Ko'rsatmalarim" yoqsa, iltimos, menga Remix tanlovida ovoz bering

1 -qadam: Galvo boshqaruvchisi uchun sizga kerak bo'lgan qismlar

Galvo boshqaruvchisi uchun elektron qismlar:

Miqdor	Tavsif	Havola	Narx
1x	ILDA 20Kpps galvo galvanometr to'plami	Aliexpress	56, 51€
1x	6 mm 650nm lazerdiod	Aliexpress	1, 16€
biroz	simlar	-	-
1x	ST-Link V2	Aliexpress	1, 92

O'chirish uchun elektron qismlar:

Bu erda galvo boshqaruvchisi uchun zarur bo'lgan barcha qismlar. Men barcha qismlarni iloji boricha arzonroq qilishga harakat qildim.

Miqdor	Tavsif	Devordagi ism	Havola	Narx
1x	STM32 "Blue-Pill" mikrokontroller	"KO'K hap"	Aliexpress	1, 88€
1x	MCP4822 12 bitli ikki kanalli DAC	MCP4822	Aliexpress	3, 00€
2x	TL082 ikkita OpAmp	IC1, IC2	Aliexpress	0, 97€
6x	1k rezistor	R1-R6	Aliexpress	0, 57€
4x	10k trim-potansiyometr	R7-R10	Aliexpress	1, 03€
biroz	pin sarlavhasi	-	Aliexpress	0, 46€

2 -qadam: Nazoratchi nazariyasi

Bu erda men tekshirgichning umuman qanday ishlashini tushuntiraman. Men ba'zi tafsilotlarni ko'rsataman, masalan, to'g'ri burchakni hisoblash.

1. HARAKAT-KONTROL

Harakatni boshqaruvchi - bu qadam va yo'nalish signallarini yaratadigan qism. Bosqich/yo'nalishni boshqarish ko'pincha 3D-printerlar, lazerlar yoki CNC-tegirmonlar kabi motorli dvigatellarda qo'llaniladi.

Qadam va yo'nalish signallariga qo'shimcha ravishda, STM32 va Motioncontroller -ni moslashtirish uchun markaziy hizalama piniga ehtiyoj bor. Buning sababi shundaki, galvos mutlaq nazorat qilinadi va hech qanday chegara kalitlariga ehtiyoj yo'q.

2. STM32-mikrokontroller

STM32 mikrokontroller - bu tekshirgichning yuragi. Ushbu mikrokontroller bir nechta vazifalarni bajarishi kerak. Bu vazifalar:

Vazifa 1: signallarni o'lchash

Birinchi vazifa - kirish signallarini o'lchash. Bunday holda, bu qadam va yo'nalish signallari bo'ladi. Harakatni boshqarish chastotasi kirish chastotasi bilan cheklanishini xohlamaganim uchun, men 120 kHz chastotali sxemani ishlab chiqdim (sinovdan o'tgan). Ma'lumotni yo'qotmasdan kirish chastotasiga erishish uchun men STM32 -da qadam / yo'nalish interfeysini boshqarish uchun ikkita TIM2 va TIM3 apparat taymerlaridan foydalanmoqdaman. Bosqich va yo'nalish signallariga qo'shimcha ravishda, miltillovchi signal mavjud. Bu hizalanish STM32 tashqi uzilishi bilan boshqariladi.

Vazifa 2: signallarni hisoblang

Endi nazoratchi signallarni DAC uchun to'g'ri qiymatga hisoblashi kerak. Galvo chiziqli bo'lmagan qutbli koordinatalar tizimini yaratganligi sababli, qadam va haqiqiy harakatlanuvchi lazer o'rtasida chiziqli bog'liqlikni yaratish uchun kichik hisob -kitob talab qilinadi. Bu erda men sizga hisob -kitob chizmasini ko'rsataman:

Endi biz hisoblash uchun formulani topishimiz kerak. Men 12 bitli DACdan foydalanganim uchun, 0 - 4096 bosqichda -5 - +5V kuchlanish berishi mumkin. Men buyurtma bergan galvo -5 - +5V da 25 ° umumiy ko'rish burchagiga ega. Mening burchak phi -12, 5 ° - +12, 5 ° oralig'ida. Nihoyat, men masofa haqida o'ylashim kerak d. Men shaxsan 100x100 mm skanerlash maydonini xohlayman, shuning uchun mening d 50 mm bo'ladi. Yuqori h phi va d natijasi bo'ladi. h - 225, 5 mm. D masofani phi burchagiga yaqinlashtirish uchun men teginishlarni ishlatadigan va radiandan burchakni "DAC qiymatlari" ga aylantiradigan kichik formuladan foydalandim.

Nihoyat, men faqat 2048 yilga to'g'ri keladigan nuqtai nazarni qo'shishim kerak, chunki mening skanfildim markazga to'g'ri keladi va barcha hisoblar bajariladi.

Vazifa 3: qiymatlarni DACga yuboring:

Men ishlatgan STM32 -ning DAC -da tuzilishi bo'lmaganligi uchun men tashqi DAC -dan foydalandim. DAC va STM32 o'rtasidagi aloqa SPI orqali amalga oshiriladi.

3. DAC

O'chirish uchun men deltaflo kabi bir xil 12 bitli DAC "MCP4822" dan foydalanmoqdaman. DAC unipolar 0-4, 2V bo'lgani uchun va sizga ILDA standarti uchun+5V bipolyar kerak bo'ladi, siz ba'zi OpAmpsli kichik sxemani qurishingiz kerak. Men TL082 OpAmps dan foydalanmoqdaman. Siz bu kuchaytirgich sxemasini ikki marta qurishingiz kerak, chunki siz ikkita galvoni boshqarishingiz kerak. Ikkita OpAmps besleme zo'riqishida -15 va +15V ga ulangan.

4. GALVO

Oxirgi qism juda oddiy. Ikki OPAmpsning chiqish voltaji ILDA Galvo drayverlariga ulanadi. Hammasi shu, endi siz galvosni qadam va yo'nalish signallari bilan boshqarishingiz kerak

3 -qadam: O'chirish davri

O'chirish uchun men PCB prototipidan foydalandim.

Siz qadam va yo'nalish signallarini to'g'ridan -to'g'ri STM32 ga ulashingiz mumkin, chunki men ichki tortish rezistorlarini faollashtirganman. Shuningdek, men qadam, yo'nalish va markaziy pinlar uchun 5V bardoshli pinlardan foydalandim.

Siz sxemaning to'liq sxemasini quyida yuklab olishingiz mumkin:

4 -qadam: STM32 dasturlash

STM32 Attolic TrueStudio va CubeMX bilan dasturlashtirilgan. TrueStudio -dan foydalanish bepul va uni bu erdan yuklab olishingiz mumkin

TrueStudio oddiy Arduino IDE kabi oddiy bo'lmaganligi uchun men.hex faylini yaratdim, uni STM32 mikrokontrolleriga yuklash kifoya.

Quyida STM32 "BluePill" ga faylni qanday yuklaganingizni tushuntiraman:

1. "STM32 ST-LINK Utility" ni yuklab oling: Siz dasturiy ta'minotni bu erdan yuklab olishingiz mumkin

2. "STM32 ST-LINK Utility" ni o'rnating va oching:

3. Endi ST-Link yordam dasturida Galvo.hex faylini oching:

Shundan so'ng siz STM32 "BluePill" ni ST-Link-V2 ga ulashingiz kerak. Ulangach, "Traget -ga ulanish" tugmasini bosing:

Oxirida "Yuklab olish" ni bosing. Endi sizning STM32 to'g'ri yonib turishi kerak.

Bundan tashqari, men TrueStudio -da Galvo_Controller uchun barcha manba fayllarini biriktirdim

5 -qadam: Barcha qismlarni mexanik ravishda ulang va sinovdan o'tkazing

Men yaxshiroq ko'rish uchun barcha elektron qismlarni 4 mm alyuminiy plastinkaga joylashtirdim:-)

Endi men sizga potentsiometrlarni sxemada qanday sozlash kerakligini ko'rsataman, ehtimol:

Avvaliga ILDA standarti haqida ma'lumot. ILDA standarti odatda 5V va -5v signalidan iborat lazer shoularida ishlatiladi. Ikkala signal ham bir xil amplitudaga ega, lekin kutupluluk o'zgargan. Shunday qilib, biz DAC -dan 5V va -5V ga chiqish signalini kesishimiz kerak.

Potentsiometrni sozlang:

Siz bu erda 100 kHz chastotali kirish pallasida va doimiy yo'nalishli signal bilan ushbu zanjirning chiqish voltajini ko'rishingiz mumkin. Bu rasmda hammasi yaxshi. Amplitudasi 0 dan 5 V gacha va 0 dan 5 gacha. Ehtimol, kuchlanishlar ham mos keladi.

Endi men sizga potentsiometrni sozlashda nima xato bo'lishi mumkinligini ko'rsataman.

Ko'rib turganingizdek, ikkala kuchlanish ham mos kelmaydi. Yechim - OpAmp -dan ofset kuchlanishini sozlash. Siz "R8" va "R10" potentsiometrlarini sozlash orqali shunday qilasiz.

Boshqa misol:

Ko'rib turganingizdek, kuchlanishlar bir xil bo'lishi mumkin, lekin amplitudasi 5V emas, balki 2V. Yechim - OpAmp -dan daromad qarshiligini sozlash. Siz buni "R7" va "R9" potentsiometrlarini sozlash orqali amalga oshirasiz.