აპარატის გული (ლაზერული მიკროპროექტორი): 8 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

ეს ინსტრუქცია არის ადრინდელი ექსპერიმენტის სულიერი მემკვიდრე, სადაც მე ავაშენე ორმაგი ღერძიანი სარკის ლაზერული გამაძლიერებელი სამგანზომილებიანი ნაწილები და სოლენოიდები.

ამჯერად მინდოდა წვრილმანზე წასვლა და მე მქონდა საკმარისი ბედნიერება ვიპოვო კომერციულად დამზადებული ლაზერული მართვის მოდულები ონლაინ სამეცნიერო ჭარბი საშუალებიდან. ჩემი დიზაინი დალეკს დაემსგავსა, ასე რომ მე გავიქეცი იდეით და გავაკეთე დალეკის მიერ ინსპირირებული ორი ინჩიანი მაღალი ბოტი, რომელიც ლაზერებს გისვრის.

მაგრამ ის არ ცდილობს შენს განადგურებას-ის უბრალოდ გიგზავნის სიყვარულს მისი ელექტრო-მექანიკური გულიდან!

თუ მოგწონთ ეს პროექტი, გთხოვთ მიეცით ხმა ოპტიკის კონკურსში!:)

ნაბიჯი 1: რაღაც მცირე ტეხასის შტატიდან

აპარატის გული არის Texas Instruments– ის TALP1000B მოდული, რომელიც აღწერილია როგორც „ორმაგი ღერძის ანალოგი MEMS საჩვენებელი სარკე“. ეს საკმაოდ ბაგეა, მოდით დავანაწილოთ იგი:

• ორმაგი ღერძი: ეს ნიშნავს, რომ მოწყობილობას შეუძლია დახრილობა ჰორიზონტალურ და ვერტიკალურ ღერძზე.
• ანალოგი: ღერძის გასწვრივ დახრილობა კონტროლდება ანალოგური ძაბვით, მერყეობს -5 -დან 5 ვოლტამდე.
• MEMS: ეს ნიშნავს მიკროელექტრული მექანიკური სისტემას და ნიშნავს რომ ის ძალიან პატარაა!
• საჩვენებელი სარკე: მოწყობილობის ცენტრში არის სარკე გიმბალებზე; სარკე შეიძლება იყოს მიმართული რამოდენიმე გრადუსით თითოეული მიმართულებით, რაც მას საშუალებას მისცემს მიმართოს ლაზერს სადმე რამოდენიმე გრადუსის კონუსში.

მონაცემთა ფურცლის სწრაფი დათვალიერება გვიჩვენებს, რომ ეს არის დახვეწილი ნაწილი. გარდა ამისა, ოთხი საჭე, არის სინათლის გამცემი, ოთხი პოზიციის სენსორი და ტემპერატურის სენსორი. მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენ არ გამოვიყენებთ სენსორებს, მოგვიანებით მე გაგიზიარებთ დაზიანებული TALP1000B– ის მშვენიერ ფოტოებს ახლოდან.

TALP1000B შეწყვეტილია, მაგრამ თქვენ ვერ პოულობთ მას, თქვენ შეგიძლიათ ააწყოთ ბევრად უფრო დიდი ლაზერული სარკე, რომელიც გამოიყენება ჩემს მიერ ადრე მითითებულ გეგმებში: პრინციპები ზუსტად იგივეა, მაგრამ თქვენ უნდა ააშენოთ სიცოცხლე -ზომა დალეკმა უნდა დაისახლოს!

ნაბიჯი 2: მასალების შედგენა

ქვემოთ მოცემულია ამ პროექტის მასალების კანონპროექტი:

• ერთი Texas Instruments TALP1000B (შეწყვეტილია)
• ერთი არდუინო ნანო
• One SparkFun Motor Driver - Dual TB6612FNG (სათაურებით)
• ერთი პურის დაფა
• ერთი ტრიპოტი (1 კმ)
• ოთხი 2.54 მმ -დან 2 მმ -მდე ჯუმბერის მავთული
• 0.1 "(2.54 მმ) სათაურები
• 3D პრინტერი და ძაფები
• წითელი ლაზერული მაჩვენებელი

TALPB მოდული ყველაზე ძნელია. გამიმართლა და რამოდენიმე ავიღე სამეცნიერო ჭარბი საშუალებებით.

თქვენ ჯერ კიდევ შეგიძლიათ იპოვოთ TALPB ინტერნეტში გადაჭარბებული ფასებით, მაგრამ მე არ გირჩევთ მათზე დიდი ფულის დახარჯვას შემდეგი მიზეზების გამო:

• ისინი სასაცილოდ მყიფეა, ზოგიერთის დამტვრევის შემთხვევაში შეიძლება დაგჭირდეთ რამდენიმე.
• მათ აქვთ დაბალი რეზონანსული სიხშირე 100 ჰც, რაც იმას ნიშნავს, რომ თქვენ არ შეგიძლიათ მათ საკმარისად სწრაფად მართოთ ციმციმის გარეშე ლაზერული შოუებისთვის.
• მათ აქვთ მოოქროვილი ზედაპირი, რაც იმას ნიშნავს, რომ ის მხოლოდ წითელ ლაზერებს ასახავს. ეს გამორიცხავს სუპერ კაშკაშა მწვანე ლაზერების ან იისფერი ლაზერების გამოყენებას გამჭვირვალე ბნელ ეკრანებზე დაჟინებით.
• მიუხედავად იმისა, რომ ამ ნაწილებს აქვთ პოზიციის სენსორები, მე არ ვფიქრობ, რომ Arduino არის საკმარისად სწრაფი, რომ მართოს ისინი ერთგვარი პოზიტიური გამოხმაურებით.

ჩემი აზრით, მიუხედავად იმისა, რომ ეს ნაწილები წარმოუდგენლად მცირე და ზუსტია, ისინი არ ჩანს საკმარისად პრაქტიკული ჰობის პროექტებისთვის. მე მირჩევნია ვნახო, რომ საზოგადოებამ შეიმუშაოს უკეთესი DIY დიზაინი!

ნაბიჯი 3: სხეულის შექმნა

მე შევადგინე სხეული OpenSCAD– ში და დავიბეჭდე 3D– ში. ეს არის მოწყვეტილი კონუსი, რომელსაც აქვს ხვრელი თავზე, უკანა მხარეს არის TALB1000P მოდულის ჩასასმელად და დიდი სინათლის ხვრელი წინ.

თქვენ ანათებთ ლაზერს ზემოდან და ის აისახება წინ. ეს 3D დაბეჭდილი სხეული არა მხოლოდ მაგარია, არამედ ფუნქციონალურიცაა. ის ინახავს ყველაფერს და შეიცავს სასაცილოდ მყიფე TALB1000P მოდულს. მე დავამატე ბორცვები და მუწუკები, რათა გამიადვილდეს დაჭერა მას შემდეგ, რაც ადრეული პროტოტიპი ჩამოვშალე და გავანადგურე TALB1000P მოდული.

ნაბიჯი 4: გულის გატეხვის მრავალი გზა

TALP1000B არის ძალიან მყიფე ნაწილი. მოკლე დაცემა ან უყურადღებო შეხება გაანადგურებს ნაწილს (შემთხვევით შეხება არის ის, თუ როგორ გავანადგურე ჩემი მეორე მოდული). ის იმდენად მყიფეა, რომ მეეჭვება ძლიერი მზერაც კი მოკლას!

თუ ფიზიკური საფრთხეები არ იყო საკმარისი, მონაცემთა ცხრილი შეიცავს დამატებით საფრთხეს:

იყავით ფრთხილად, რათა თავიდან აიცილოთ დაწყების გაჩერების გარდამავალი პროცესები სინუსოიდული ძაბვის დაწყების ან შეწყვეტისას. თუ 50Hz- იანი ძაბვა დაყენებულია ძაბვაზე, რომელიც წარმოქმნის დიდი 50 Hz სარკის ბრუნვას (მექანიკური მოძრაობა 4 -დან 5 გრადუსამდე), მაშინ სარკე იმუშავებს მრავალი ათასი საათის განმავლობაში უპრობლემოდ. თუმცა, თუკი ერთმა გააძლიერა სინუსური დენის დენის წყაროს ქვემოთ ან იმ დროს, როდესაც ძაბვის გამომუშავება მნიშვნელოვანია, მაშინ ხდება ძაბვის საფეხური, რომელიც აღაგზნებს სარკის რეზონანსს და შეიძლება გამოიწვიოს ბრუნვის საკმაოდ დიდი კუთხეები (საკმარისია სარკის დარტყმა კერამიკული მიკროსქემის დაფაზე, რომელიც ბრუნვის გაჩერების ფუნქციას ასრულებს). ამის თავიდან აცილების ორი გზა არსებობს: ა) გააქტიურება ან ჩაქრობა მხოლოდ მაშინ, როდესაც ძრავის ძაბვა არის ნულის მახლობლად (ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ნახატზე), ბ) შეამცირეთ სინუსური ამძვრის ამპლიტუდა მაღლა ან ქვევით ჩართვამდე.

ამრიგად, ძირეული ენერგიის გამორთვაც კი შეიძლება მისი გაფუჭება. ოჰ, ვეი!

ნაბიჯი 5: კარდიოსტიმულატორის წრე

დრაივერის წრე, რომელიც მე გავაკეთე, შედგება არდუინო ნანოს და ორარხიანი ძრავის მძღოლისგან.

მიუხედავად იმისა, რომ საავტომობილო მძღოლები შექმნილია ძრავებისთვის, მათ შეუძლიათ მაგნიტური კოჭების მართვა ისევე მარტივად. როდესაც მაგნიტურ ხვეულთან არის დაკავშირებული, მძღოლის წინ და უკანა ფუნქციები იწვევს კოჭის ენერგიის მომატებას როგორც წინა, ისე უკანა მიმართულებით.

TALP1000B- ის კოჭებს ფუნქციონირება სჭირდება 60mA- მდე. ეს აღემატება მაქსიმუმ 40 mA- ს, რომელსაც Arduino უზრუნველყოფს, ამიტომ მძღოლის გამოყენება აუცილებელია.

მე ასევე დავამატე ჩემს დიზაინში მორთული ქოთანი და ეს მაძლევს საშუალებას გავაკონტროლო გამომავალი სიგნალის ამპლიტუდა. ეს მაძლევს საშუალებას აკრიფოთ დრაივი ძაბვაზე ნულამდე, სანამ ჩართავთ ჩართვას, რათა თავიდან ავიცილოთ რეზონანსი, რომლის შესახებაც გამაფრთხილა მონაცემთა ცხრილმა.

ნაბიჯი 6: მძღოლი, რომელიც არ იმუშავებს … და ის, ვინც მუშაობს

იმის დასადასტურებლად, რომ ჩემი წრე გამოდიოდა გლუვი ტალღის ფორმით, მე დავწერე სატესტო პროგრამა X ღერძზე სინუსური ტალღის გამოსავლენად და Y ღერძზე კოსინუსი. ჩემი წამყვანი მიკროსქემის თითოეული გამომავალი დავუკავშირე ორ პოლარულ LED- ებს სერიაში 220 ohm რეზისტორით. ბიპოლარული LED არის სპეციალური ტიპის ორი ტერმინალური LED, რომელიც ანათებს ერთ ფერს, როდესაც დენი მიედინება ერთი მიმართულებით და მეორე ფერი, როდესაც დენი მიედინება საპირისპირო მიმართულებით.

ამ საცდელმა მოწყობილობამ მომცა საშუალება დამეკვირვებინა ფერის ცვლილებები და დავრწმუნებულიყავი, რომ არ იყო სწრაფი ცვლილებები ფერში. ბატის წინ, მე დავინახე ნათელი ციმციმები, როდესაც ერთი ფერი ქრებოდა და სანამ მეორე ფერი გაქრებოდა.

პრობლემა ის იყო, რომ მე ვიყენებდი L9110 ჩიპს, როგორც ძრავის მძღოლს. ამ დრაივერს აქვს PWM სიჩქარის პინი და მიმართულების პინი, მაგრამ PWM სიჩქარის კონტროლის სიგნალის სამუშაო ციკლი წინსვლის მიმართულებით არის მორიგე ციკლის საპირისპირო მიმართულებით.

ნულის გამოსაყვანად, როდესაც მიმართულების ბიტი წინ არის, გჭირდებათ 0% PWM სამუშაო ციკლი; მაგრამ როდესაც მიმართულების ბიტი საპირისპიროა, თქვენ გჭირდებათ PWM სამუშაო ციკლი 100% ნულის გამომუშავებისთვის. ეს ნიშნავს, რომ გამომავალი ნულის ტოლი უნდა იყოს მიმართულების შეცვლისას, თქვენ უნდა შეცვალოთ როგორც მიმართულება, ასევე PWM მნიშვნელობა ერთდროულად-ეს არ შეიძლება მოხდეს ერთდროულად, ასე რომ არ აქვს მნიშვნელობა რა თანმიმდევრობით აკეთებთ ამას, თქვენ მიიღებთ ძაბვის ვარდნას უარყოფითიდან გადასვლისას დადებითი ნულის მეშვეობით.

ამან განაპირობა ის ციმციმები, რაც მე ვნახე და ტესტის წრემ, ალბათ, დამიხსნა სხვა TALB1000B მოდულის განადგურებისგან!

SparkFun– ის მძღოლი ზოგავს დღეს

აღმოვაჩინე, რომ L9110 არ იყო გასავლელი, მე გადავწყვიტე შემეფასებინა SparkFun Motor Driver - Dual TB6612FNG (რომელიც მე მოვიგე ადრე ინსტრუქციულად! Woot!).

ამ ჩიპზე, PWM სიჩქარის კონტროლის პინზე 0% ნიშნავს, რომ გამოსავალი მოძრაობს 0% –ზე, მიმართულების მიუხედავად. TB6612FNG– ს აქვს ორი მიმართულების კონტროლის ქინძი, რომლებიც უნდა გადატრიალდეს მიმართულების შესაცვლელად, მაგრამ PWM პინით ნულოვანი მოვალეობის ციკლის დროს, უსაფრთხოა ამის გაკეთება შუალედური მდგომარეობის საშუალებით, რომელშიც ორივე In1 და In2 მაღალია-ეს აყენებს მძღოლი შუალედურ "მოკლე სამუხრუჭე" რეჟიმში, რომელიც ენერგიას აძლევს კოჭებს არანაირად.

TB6612FNG– ით, მე შევძელი ნულოვანი პულარობის გლუვი გადასვლა ყოველგვარი ციმციმის გარეშე. წარმატებები!

ნაბიჯი 7: გაუშვით არდუინოს ესკიზი და შესრულების ტესტირება

მეორე ადგილი ოპტიკის კონკურსში