DIY STEP/DIR LASER GALVO CONTROLLER: 5 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

გამარჯობა, ამ ინსტრუქციაში, მინდა გაჩვენოთ, თუ როგორ შეგიძლიათ შექმნათ თქვენი საკუთარი ნაბიჯი / დილის ინტერფეისი ILDA სტანდარტული გალვო ლაზერული სკანერებისთვის.

როგორც მოგეხსენებათ, მე ასევე ვარ "DIY-SLS-3D-Printer"-ის და "JRLS 1000 DIY SLS-3D-PRINTER"-ის გამომგონებელი და სანამ ამ მანქანებს ვქმნიდი, მე დავიწყე ფიქრი იმაზე, თუ როგორ იმუშავებენ ეს პრინტერები, თუ გამოვიყენებ გალვო სკანერებს კარტეზიული მოძრაობის სისტემის ნაცვლად. თუმცა ამ დღეებში მე არ მქონდა ცოდნა გალვო სკანერის კონტროლერის დაპროგრამების მიზნით. ასე რომ, მე გამოვიყენე არსებული firmware კარტეზიული მოძრაობით.

მაგრამ დღეს და გარკვეული კვლევების შემდეგ აღმოვაჩინე ინსტრუქცია, სადაც ავტორი იყენებს არდუინოს, რათა შექმნას წვრილმანი Laser Galvo შოუ. ვიფიქრე, რომ ეს არის ზუსტად ის, რასაც ვეძებ, ამიტომ შევუკვეთე ნაწილები, როგორც მის ინსტრუქციებში და გავაკეთე რამდენიმე ექსპერიმენტი. გარკვეული კვლევის შემდეგ აღმოვაჩინე, რომ Arduino არ შეასრულებს ისე კარგად, როგორც ნაბიჯს / მიმართულებას ინტერფეისს, ამიტომ მე მას გადავაკეთე STM32 მიკროკონტროლერისთვის.

გთხოვთ გახსოვდეთ, რომ ეს კონტროლერი არის მხოლოდ პროტოტიპი, მაგრამ გამოსადეგია მრავალი პროექტისათვის. მაგალითად DIY SLS 3D პრინტერში ან ლაზერული გრავიურა.

Galvo კონტროლერის მახასიათებლებია:

• 5V საფეხური/დირ სიგნალებიდან ILDA სტანდარტად გადაქცევა
• 120kHz შეყვანის სიხშირე (ნაბიჯი / მიმართულების სიგნალები)
• 12 ბიტიანი გამომავალი გარჩევადობა (0, 006 ° კუთხეზე)
• პოლარულიდან წრფივი კოორდინატების გარდაქმნა
• თავსებადია მოძრაობის ნებისმიერ კონტროლერთან, რომელიც შექმნის ნაბიჯის და მიმართულების სიგნალს
• ცენტრის გასწორების პინი (საშინაო რუტინა)

ლაზერული გალვო კონტროლერის ვიდეო: (მალე)

თუ მოგწონთ ჩემი Instructable, გთხოვთ მომცეთ ხმა რემიქსის კონკურსში

ნაბიჯი 1: ნაწილები, რომლებიც გჭირდებათ Galvo კონტროლერისთვის

ელექტრონული ნაწილები გალვო კონტროლერისთვის:

რაოდენობა	აღწერა	Ბმული	ფასი
1x	ILDA 20Kpps გალვო გალვანომეტრის ნაკრები	ალიექსპრესი	56, 51€
1x	6 მმ 650 ნმ ლაზერდიოდი	ალიექსპრესი	1, 16€
ზოგიერთი	მავთულები	-	-
1x	ST-Link V2	ალიექსპრესი	1, 92

სქემის ელექტრონული ნაწილები:

აქ არის ყველა საჭირო ნაწილი galvo კონტროლერისთვის. მე შევეცადე ყველა ნაწილი მიეღო რაც შეიძლება იაფად.

რაოდენობა	აღწერა	სახელი წრეზე	Ბმული	ფასი
1x	STM32 "ცისფერი აბი" მიკროკონტროლი	"ცისფერი აბი"	ალიექსპრესი	1, 88€
1x	MCP4822 12 ბიტიანი ორმაგი არხის DAC	MCP4822	ალიექსპრესი	3, 00€
2x	TL082 ორმაგი OpAmp	IC1, IC2	ალიექსპრესი	0, 97€
6x	1k რეზისტორი	R1-R6	ალიექსპრესი	0, 57€
4x	10k მორთვა-პოტენომეტრი	R7-R10	ალიექსპრესი	1, 03€
ზოგიერთი	pin სათაური	-	ალიექსპრესი	0, 46€

ნაბიჯი 2: კონტროლერის თეორია

აქ მე აგიხსნით, როგორ მუშაობს ზოგადად კონტროლერი. მე ასევე ვაჩვენებ რამდენიმე დეტალს მაგალითად სწორი კუთხის გამოთვლა.

1. MOTION-CONTROLLER

მოძრაობის კონტროლერი არის ნაწილი, სადაც თქვენ შექმნით ნაბიჯის და მიმართულების სიგნალებს. ნაბიჯის/მიმართულების კონტროლი ხშირად გამოიყენება სტეპერ მოტორ პროგრამებში, როგორიცაა 3D- პრინტერები, ლაზერები ან CNC- ქარხნები.

საფეხურისა და მიმართულების სიგნალების გარდა, საჭიროა ცენტრის განლაგება, რათა STM32 და Motioncontroller იყოს თანმიმდევრული. ეს იმიტომ ხდება, რომ გალვო არის აბსოლუტურად კონტროლირებადი და არ არის საჭირო რაიმე შეზღუდვის გადამრთველი.

2. STM32-მიკროკონტროლერი

STM32 მიკროკონტროლი არის ამ კონტროლერის გული. ამ მიკროკონტროლერს აქვს რამდენიმე ამოცანა. ეს ამოცანებია:

ამოცანა 1: გაზომეთ სიგნალები

პირველი ამოცანაა შეაფასოს შეყვანის სიგნალები. ამ შემთხვევაში ეს იქნება ნაბიჯის და მიმართულების სიგნალები. იმის გამო, რომ მე არ მსურს, რომ მოძრაობის კონტროლერი შეზღუდული იყოს შეყვანის სიხშირით, მე შევქმენი წრე 120 კჰც სიხშირით (შემოწმებულია). ამ შეყვანის სიხშირის მისაღწევად მონაცემების დაკარგვის გარეშე, მე ვიყენებ ორ აპარატურულ ტაიმერს TIM2 და TIM3 STM32– ზე საფეხურის / მიმართულების ინტერფეისის სამართავად. საფეხურისა და მიმართულების სიგნალების გარდა, არის შეწყვეტის სიგნალი. ეს განლაგება კონტროლდება გარე შეფერხებით STM32– ზე.

ამოცანა 2: გამოთვალეთ სიგნალები

ახლა კონტროლერმა უნდა შეაფასოს სიგნალები DAC– ის სწორი მნიშვნელობით. რადგან გალვო შექმნის არაწრფივ პოლარულ საკოორდინატო სისტემას, მცირე გამოთვლაა საჭირო იმისათვის, რომ შეიქმნას წრფივი დამოკიდებულება საფეხურსა და ფაქტობრივ გადატანილ ლაზერს შორის. აქ მე გაჩვენებთ გაანგარიშების ესკიზს:

ახლა ჩვენ უნდა ვიპოვოთ გაანგარიშების ფორმულა. ვინაიდან მე ვიყენებ 12 ბიტიან DAC– ს, შემიძლია გამოვცე ძაბვა –5 - +5V– დან 0 - 4096 საფეხურზე. გალვოს შეკვეთა მაქვს მთლიანი სკანირების კუთხე 25 ° -5 - +5V. ასე რომ, ჩემი კუთხე phi არის დიაპაზონში -12, 5 ° - +12, 5 °. საბოლოოდ უნდა ვიფიქრო მანძილზე დ. მე პირადად მინდა სკანირების ველი 100x100 მმ, ასე რომ ჩემი d იქნება 50 მმ. მაღალი h იქნება შედეგი phi და d. h არის 225, 5 მმ. D დისტანციის გასაზრდელად phi კუთხესთან დაკავშირებით გამოვიყენე პატარა ფორმულა, რომელიც გამოიყენებს ტანგენტებს და გარდაქმნის კუთხეს რადიანებიდან "DAC- მნიშვნელობებად"

დაბოლოს, მე მხოლოდ 2048 წლის მიკერძოების დამატება მჭირდება, რადგან ჩემი სკანირება არის ცენტრის გასწორება და ყველა გამოთვლა დასრულებულია.

ამოცანა 3: ღირებულებების გაგზავნა DAC– ში:

იმის გამო, რომ STM32- ს მე ვიყენებ, არ აქვს DAC, მე გამოვიყენე გარე DAC. DAC და STM32 შორის კომუნიკაცია ხორციელდება SPI– ით.

3. DAC

მიკროსქემისთვის ვიყენებ იმავე 12 ბიტიან DAC "MCP4822" - ს, როგორც დელტაფლოს. იმის გამო, რომ DAC არის ერთპოლარული 0-4, 2V და თქვენ გჭირდებათ -+5V ბიპოლარული ILDA სტანდარტისთვის, თქვენ უნდა ააშენოთ მცირე წრე ზოგიერთი OpAmps– ით. მე ვიყენებ TL082 OpAmps- ს. თქვენ უნდა ააწყოთ ეს გამაძლიერებელი წრე ორჯერ, რადგან თქვენ უნდა გააკონტროლოთ ორი გალვო. ორი OpAmps უკავშირდება -15 და +15V როგორც მათი მიწოდების ძაბვის.

4. გალვო

ბოლო ნაწილი საკმაოდ მარტივია. ორი OPAmps– ის გამომავალი ძაბვა იქნება დაკავშირებული ILDA Galvo დრაივერებთან. და ეს არის ის, რომ ახლა თქვენ უნდა შეგეძლოთ გალვოს გაკონტროლება საფეხურისა და მიმართულების სიგნალებით

ნაბიჯი 3: წრე

მიკროსქემისთვის გამოვიყენე PCB პროტოტიპი.

თქვენ შეგიძლიათ დააკავშიროთ საფეხურისა და მიმართულების სიგნალები პირდაპირ STM32– თან, რადგან მე გააქტიურებული მაქვს შიდა გამწევი რეზისტორები. ასევე მე გამოვიყენე 5V ტოლერანტული ქინძისთავები საფეხურის, მიმართულების და ცენტრის ქინძისთავებისთვის.

თქვენ შეგიძლიათ ჩამოტვირთოთ სქემის სრული სქემა ქვემოთ:

ნაბიჯი 4: პროგრამირება STM32

STM32 დაპროგრამებულია Attolic TrueStudio და CubeMX– ით. TrueStudio უფასოა და შეგიძლიათ გადმოწეროთ აქ

იმის გამო, რომ TrueStudio არ არის ისეთი მარტივი, როგორც მაგალითად Arduino IDE, მე შევქმენი.hex ფაილი, რომელიც თქვენ უბრალოდ უნდა ატვირთოთ STM32 მიკროკონტროლერზე.

შემდეგში აგიხსნით, როგორ ატვირთავთ ფაილს STM32 "BluePill" - ზე:

1. ჩამოტვირთეთ "STM32 ST-LINK Utility": შეგიძლიათ ჩამოტვირთოთ პროგრამული უზრუნველყოფა აქ

2. დააინსტალირეთ და გახსენით "STM32 ST-LINK Utility":

3. ახლა გახსენით Galvo.hex ფაილი ST-Link Utility– ში:

ამის შემდეგ თქვენ უნდა დააკავშიროთ STM32 "BluePill" ST-Link-V2. დაკავშირების შემდეგ დააწკაპუნეთ "დაკავშირება ტრაგეტის ღილაკზე":

ბოლოს დააწკაპუნეთ "გადმოწერაზე". ახლა თქვენი STM32 უნდა აანთო სწორად.

გარდა ამისა, მე დავამატე ყველა წყარო ფაილი Galvo_Controller– ისთვის TrueStudio– ში

ნაბიჯი 5: დააკავშირეთ ყველა ნაწილი მექანიკურად და შეამოწმეთ იგი

მე ყველა ელექტრონული ნაწილი დავდე 4 მმ ალუმინის ფირფიტაზე უკეთესი გარეგნობისთვის:-)

ახლა მე გაჩვენებთ, თუ როგორ გჭირდებათ პოტენომეტრების მორგება წრეზე:

თავდაპირველად რამდენიმე ინფორმაცია ILDA სტანდარტის შესახებ. ILDA სტანდარტი ჩვეულებრივ გამოიყენება ლაზერული შოუებისთვის და შედგება 5V და -5v სიგნალისგან. ორივე სიგნალს აქვს იგივე ამპლიტუდა, მაგრამ შეცვლილი პოლარობით. ასე რომ, ის, რაც უნდა გავაკეთოთ, არის DAC– დან გამომავალი სიგნალის მორთვა 5V და –5V– მდე.

დაარეგულირეთ პოტენომეტრი

რასაც აქ ხედავთ არის ამ მიკროსქემის გამომავალი ძაბვა 100 კჰც სიხშირეზე და მუდმივი მიმართულების სიგნალით. ამ სურათზე ყველაფერი კარგად არის. ამპლიტუდა 0 -დან 5 ვ -მდეა და 0 -დან -5 -მდე. ასევე ძაბვები შეესაბამება ალბათ.

ახლა მე გაჩვენებთ, რისი ბრალი შეიძლება იყოს პოტენომეტრის რეგულირებისას:

როგორც ხედავთ, ორივე ძაბვა ალბათ არ არის განლაგებული. გამოსავალი არის OpAmp– დან ოფსეტური ძაბვის რეგულირება. თქვენ ამას აკეთებთ პოტენომეტრების "R8" და "R10" რეგულირებით.

Სხვა მაგალითი:

როგორც ხედავთ, ძაბვები, სავარაუდოდ, გასწორებულია, მაგრამ ამპლიტუდა არ არის 5V, არამედ 2V. გამოსავალი არის OpAmp– ის მოგების რეზისტორის მორგება. თქვენ ამას აკეთებთ პოტენომეტრების "R7" და "R9" რეგულირებით.