DIY STEP/DIR LASER GALVO CONTROLLER: 5 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:01

Сайн байна уу, Энэхүү зааварчилгаанд би ILDA стандартын galvo лазер скан хийгчийн step / dir интерфэйсийг хэрхэн яаж бий болгохыг танд үзүүлэхийг хүсч байна.

Миний мэдэж байгаагаар би "DIY-SLS-3D-принтер", "JRLS 1000 DIY SLS-3D-ХЭВЛЭГЧ" -ийг зохион бүтээгч бөгөөд эдгээр машиныг бүтээж байхдаа эдгээр принтер хэрхэн ажиллах талаар бодож эхэлдэг. Хэрэв би картезийн хөдөлгөөний системийн оронд Galvo сканнер ашиглах юм бол. Гэсэн хэдий ч эдгээр өдрүүдэд би galvo сканнерын хянагчийг програмчлах мэдлэггүй байсан. Тиймээс би одоо байгаа картезийн хөдөлгөөнтэй програм хангамжийг ашигласан.

Гэхдээ өнөөдөр, зарим судалгааны дараа би зохиогч нь ардуино ашиглан DIY Laser Galvo шоу бүтээх заавар олсон юм. Энэ бол яг миний хайж байгаа зүйл гэж бодож байсан тул түүний зааварчилгааны дагуу хэсгүүдийг захиалж, туршилт хийв. Зарим судалгаа хийсний дараа Arduino нь алхам / чиглэлийн интерфэйсийг тийм ч сайн гүйцэтгэхгүй болохыг олж мэдээд би үүнийг STM32 микроконтроллерт зориулж дахин найрууллаа.

Энэ хянагч нь зөвхөн прототип боловч олон төслүүдэд ашиглах боломжтой гэдгийг санаарай. Жишээлбэл, DIY SLS 3D принтер эсвэл лазер сийлбэр.

Galvo хянагчийн онцлог шинж чанарууд нь:

• 5V step/dir дохионоос ILDA стандарт руу хөрвүүлэх
• 120kHz оролтын давтамж (Алхам / чиглэл дохио)
• 12 битийн гаралтын нарийвчлал (өнцөг бүрт 0, 006 °)
• туйлаас шугаман координат руу хөрвүүлэх
• Алхам, чиглэлийн дохио үүсгэх аливаа хөдөлгөөн хянагчтай нийцдэг
• төв тэгшлэх зүү (байршуулах журам)

лазер галво хянагчийн видео: (удахгүй)

Хэрэв танд миний зааварчилгаа таалагдсан бол ремиксийн уралдаанд надад саналаа өгөөрэй

Алхам 1: Galvo хянагчийн хувьд танд хэрэгтэй эд ангиуд

Галво хянагчийн электрон эд ангиуд:

Тоо хэмжээ	Тодорхойлолт	Холбоос	Үнэ
1х	ILDA 20Kpps galvo galvanometer иж бүрдэл	Aliexpress	56, 51€
1х	6 мм 650 нм лазер диод	Aliexpress	1, 16€
зарим нь	утаснууд	-	-
1х	ST-Link V2	Aliexpress	1, 92

Хэлхээний электрон эд ангиуд:

Энд galvo хянагчийн шаардлагатай бүх эд ангиуд байна. Би бүх эд ангиудыг аль болох хямд үнээр авахыг хичээсэн.

Тоо хэмжээ	Тодорхойлолт	Хэлхээ дээрх нэр	Холбоос	Үнэ
1х	STM32 "Blue-Pill" микроконтроллер	"Цэнхэр эм"	Aliexpress	1, 88€
1х	MCP4822 12 битийн хоёр сувгийн DAC	MCP4822	Aliexpress	3, 00€
2х	TL082 хос OpAmp	IC1, IC2	Aliexpress	0, 97€
6х	1k эсэргүүцэл	R1-R6	Aliexpress	0, 57€
4х	10к обудтай потенциометр	R7-R10	Aliexpress	1, 03€
зарим нь	зүү толгой	-	Aliexpress	0, 46€

Алхам 2: Хянагчийн онол

Энд би хянагч ерөнхийдөө хэрхэн ажилладаг талаар тайлбарлах болно. Би бас зарим нарийн ширийн зүйлийг харуулах болно, жишээлбэл зөв өнцгийн тооцоо.

1. Хөдөлгөөн-Хянагч

Хөдөлгөөн хянагч нь алхам ба чиглэлийн дохиог үүсгэх хэсэг юм. Алхам/чиглэлийн хяналтыг ихэвчлэн 3D принтер, лазер эсвэл CNC-тээрэм гэх мэт stepper моторт ашигладаг.

Алхам, чиглэлийн дохионоос гадна STM32 ба Motioncontroller -ийг тохируулахын тулд төвийг тэгшлэх зүү хэрэгтэй болно. Энэ нь галвог үнэмлэхүй хяналттай байдаг тул хязгаарлах унтраалга шаардлагагүй болно.

2. STM32-микроконтроллер

STM32 микроконтроллер нь энэхүү хянагчийн зүрх юм. Энэхүү микроконтроллер нь хэд хэдэн ажлыг хийх ёстой. Эдгээр даалгавар нь:

Даалгавар 1: Дохиог хэмжих

Эхний ажил бол оролтын дохиог хэмжих явдал юм. Энэ тохиолдолд энэ нь алхам ба чиглэлийн дохио байх болно. Хөдөлгөөн зохицуулагчийг оролтын давтамжаар хязгаарлахыг хүсэхгүй байгаа тул би хэлхээг 120 кГц-т зориулан бүтээсэн (туршсан). Өгөгдөл алдалгүйгээр энэхүү оролтын давтамжийг хангахын тулд STM32 дээр TIM2 ба TIM3 гэсэн хоёр тоног төхөөрөмжийн таймер ашиглан алхам / чиглэлийн интерфэйсийг удирдах боломжтой. Алхам, чиглэлийн дохионоос гадна залгах дохио байдаг. Энэ тохируулгыг STM32 дээрх гадны тасалдал хянадаг.

Даалгавар 2: Дохиог тооцоолох

Одоо хянагч нь дохиоллыг DAC -ийн зөв утгыг тооцоолох шаардлагатай байна. Галво нь шугаман бус туйлын координатын системийг бий болгох тул алхам ба бодит шилжсэн лазерын хооронд шугаман хамаарлыг бий болгохын тулд бага хэмжээний тооцоо хийх шаардлагатай болно. Энд би танд тооцооллын тоймыг харуулах болно.

Одоо бид тооцоолох томъёог олох хэрэгтэй. Би 12 битийн DAC ашигладаг тул -5 - +5V хүчдэлийг 0 - 4096 алхамаар гаргаж чаддаг. Миний захиалсан galvo нь -5 - +5V -т 25 ° сканнердах нийт өнцөгтэй. Тиймээс миний phi өнцөг -12, 5 ° - +12, 5 ° хооронд байна. Эцэст нь би холын тухай бодох хэрэгтэй d. Би хувьдаа 100x100 мм хэмжээтэй скан хийх талбартай болохыг хүсч байгаа тул миний d 50 мм байх болно. Өндөр h нь phi ба d -ийн үр дүн байх болно. h нь 225, 5 мм байна. D зайг phi өнцөгтэй харьцуулахын тулд би шүргэгчийг ашиглаж радианаас авсан өнцгийг "DAC-утга" болгон хөрвүүлэх жижиг томъёог ашигласан.

Эцэст нь хэлэхэд би зөвхөн 2048 -ийн хэвийсэн утгыг нэмэх хэрэгтэй, учир нь миний скан хийх талбар нь төвийн шугам бөгөөд бүх тооцоо хийгдсэн болно.

Даалгавар 3: DAC руу утгыг илгээх:

Миний ашиглаж байсан STM32 нь DAC дээр бүтээгдээгүй тул би гадаад DAC ашигласан. DAC ба STM32 хоорондын харилцаа холбоо нь SPI -ээр дамждаг.

3. DAC

Хэлхээний хувьд би deltaflo -той ижил 12bit DAC "MCP4822" ашиглаж байна. DAC нь нэг туйлт 0-4, 2В бөгөөд танд ILDA стандартын хувьд+5В хоёр туйлт туйл хэрэгтэй тул та зарим OpAmps бүхий жижиг хэлхээ бий болгох хэрэгтэй. Би TL082 OpAmps ашиглаж байна. Та энэ өсгөгч-хэлхээг хоёр удаа барих ёстой, учир нь та хоёр галвог хянах хэрэгтэй. Хоёр OpAmps нь тэжээлийн хүчдэл болох -15 ба +15V -д холбогддог.

4. ГАЛВО

Сүүлийн хэсэг нь маш энгийн. Хоёр OPAmps -ийн гаралтын хүчдэл ILDA Galvo драйверуудтай холбогдоно. Тэгээд л боллоо, одоо та галвог алхам, чиглэлийн дохиогоор удирдах боломжтой байх ёстой

Алхам 3: Хэлхээ

Хэлхээний хувьд би ПХБ -ийн загварыг ашигласан.

Та алхам болон чиглэлийн дохиог STM32 руу шууд холбож болно, учир нь би дотоод татах эсэргүүцлийг идэвхжүүлсэн. Мөн би алхам, чиглэл, төв тээглүүрт 5В тэсвэртэй тээглүүр ашигласан.

Та схемийн бүрэн схемийг доороос татаж авах боломжтой.

Алхам 4: STM32 програмчлах

STM32 нь Attolic TrueStudio болон CubeMX програмчлагдсан байдаг. TrueStudio үнэгүй ашиглах боломжтой бөгөөд та эндээс татаж авч болно

TrueStudio нь жишээ нь Arduino IDE шиг энгийн зүйл биш тул би.hex файлыг үүсгэсэн бөгөөд үүнийг STM32 микроконтроллерт байршуулах хэрэгтэй.

Дараахь зүйлд би та STM32 "BluePill" руу файлыг хэрхэн яаж оруулахыг тайлбарлах болно.

1. "STM32 ST-LINK Utility" програмыг татаж авах: Та Програм хангамжийг эндээс татаж авах боломжтой

2. "STM32 ST-LINK Utility" -ийг суулгаж нээнэ үү

3. Одоо ST-Link Utility-д Galvo.hex файлыг нээнэ үү.

Үүний дараа та STM32 "BluePill" -ийг ST-Link-V2 руу холбох хэрэгтэй. Холбогдсоны дараа "Traget -д холбогдох" товчийг дарна уу.

Эцэст нь "Татаж авах" дээр дарна уу. Одоо таны STM32 зөв анивчсан байх ёстой.

Нэмж дурдахад би TrueStudio дахь Galvo_Controller -ийн бүх эх файлыг хавсаргасан болно

Алхам 5: Бүх эд ангиудыг механикаар холбож, туршиж үзээрэй

Би илүү сайн харагдахын тулд бүх электрон эд ангиудыг 4 мм-ийн хөнгөн цагаан хавтан дээр байрлуулсан:-)

Одоо би хэлхээний потенциометрийг хэрхэн тохируулах хэрэгтэйг танд үзүүлэх болно:

Эхэндээ ILDA стандартын талаар зарим мэдээлэл. ILDA стандартыг ихэвчлэн лазер шоунд ашигладаг бөгөөд 5V ба -5v дохионоос бүрдэнэ. Хоёр дохио нь ижил далайцтай боловч туйлшрал өөрчлөгдсөн байна. Тиймээс бидний хийх ёстой зүйл бол DAC -ээс гаралтын дохиог 5V ба -5V хүртэл багасгах явдал юм.

Потенциометрийг тохируулна уу:

Эндээс та 100 кГц -ийн оролтын давтамжтай, тогтмол чиглэлийн дохиотой энэ хэлхээний гаралтын хүчдэлийг харж болно. Энэ зураг дээр бүх зүйл сайхан байна. Далайн далайц нь 0 -ээс 5В хүртэл, 0 -ээс -5 хүртэл байна. Түүнчлэн хүчдэлүүд хоорондоо нийцэж магадгүй юм.

Одоо би потенциометрийг тохируулахад ямар алдаа гарч болохыг харуулах болно.

Таны харж байгаагаар хоёр хүчдэл хоёулаа зэрэгцэхгүй байна. Үүний шийдэл бол OpAmp -аас офсет хүчдэлийг тохируулах явдал юм. Та үүнийг "R8" ба "R10" потенциометрийг тохируулах замаар хийдэг.

Өөр нэг жишээ:

Таны харж байгаагаар хүчдэл нь хоорондоо нийцэж байгаа боловч далайц нь 5В биш харин 2В байна. Асуудлын шийдэл бол OpAmp -аас олж авах эсэргүүцлийг тохируулах явдал юм. Та үүнийг "R7" ба "R9" потенциометрийг тохируулах замаар хийдэг.