HATUA YA DIY / DIR LASER GALVO Mdhibiti: Hatua 5 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:48

Halo, katika hii Inayoweza kufundishwa, ninataka kukuonyesha jinsi unaweza kujenga kiwambo chako cha hatua / dir kwa skana za ILDA za galvo za kawaida.

Kama unavyojua mimi pia ndiye mvumbuzi wa "DIY-SLS-3D-Printer" na "JRLS 1000 DIY SLS-3D-PRINTER" na wakati nilikuwa naunda mashine hizi nimeanza kutafakari juu ya jinsi printa hizi zitafanya, ikiwa nitatumia Skena za Galvo badala ya mfumo wa harakati za katuni. Walakini katika siku hizi sikuwa na ujuzi wa kupanga kidhibiti cha skana ya galvo. Kwa hivyo nimetumia firmware iliyopo na mwendo wa cartesian.

Lakini leo na baada ya utafiti kadhaa nilipata inayoweza kufundishwa ambapo mwandishi anatumia arduino kuunda onyesho la DIY Laser Galvo. Nilidhani hii ndio hasa ninayotafuta, kwa hivyo nimeamuru sehemu kama zile za kufundisha na kufanya majaribio. Baada ya utafiti kadhaa niligundua, kwamba Arduino haitafanya vizuri kama kiwambo cha mwelekeo / mwelekeo, kwa hivyo nilichanganya tena kwa mdhibiti mdogo wa STM32.

Tafadhali kumbuka mtawala huyu ni mfano tu, lakini inaweza kutumika kwa miradi mingi. Kwa mfano katika printa ya DIY SLS 3D au laser engraver.

Makala ya mtawala wa Galvo ni:

• uongofu kutoka kwa ishara ya hatua ya 5V / dir hadi kwenye msimamo wa ILDA
• Mzunguko wa kuingiza 120kHz wa (Ishara za Hatua / Mwelekeo)
• Azimio la Pato la 12bit (0, 006 ° kwa kila pembe)
• ubadilishaji kutoka kuratibu za polar hadi laini
• sambamba na mtawala wowote wa mwendo ambao utaunda ishara na hatua
• pini ya mpangilio wa katikati (kawaida ya homing)

video ya mtawala wa laser galvo: (inakuja hivi karibuni)

Ikiwa unapenda Agizo langu, tafadhali nipigie kura kwenye Mashindano ya Remix

Hatua ya 1: Sehemu Unazohitaji kwa Mdhibiti wa Galvo

Sehemu za elektroniki kwa mdhibiti wa galvo:

Wingi	Maelezo	Kiungo	Bei
1x	ILDA 20Kpps galvo galvanometer imewekwa	Aliexpress	56, 51€
1x	6mm 650nm Laserdiode	Aliexpress	1, 16€
baadhi	waya	-	-
1x	ST-Kiungo V2	Aliexpress	1, 92

Sehemu za elektroniki kwa mzunguko:

Hapa kuna sehemu zote zinazohitajika kwa mdhibiti wa galvo. Nilijaribu kupata sehemu zote kwa bei rahisi iwezekanavyo.

Wingi	Maelezo	Jina kwenye mzunguko	Kiungo	Bei
1x	Mdhibiti mdogo wa STM32 "Kidonge cha Bluu"	"DONGO-BLUU"	Aliexpress	1, 88€
1x	MCP4822 12 kidogo kituo cha DAC	MCP4822	Aliexpress	3, 00€
2x	TL082 OpAmp mbili	IC1, IC2	Aliexpress	0, 97€
6x	1k Mpingaji	R1-R6	Aliexpress	0, 57€
4x	10k trim-potentiometer	R7-R10	Aliexpress	1, 03€
baadhi	kichwa cha pini	-	Aliexpress	0, 46€

Hatua ya 2: Nadharia ya Mdhibiti

Hapa nitaelezea, jinsi mtawala anavyofanya kazi kwa ujumla. Pia nitaonyesha maelezo kadhaa kwa mfano hesabu ya pembe ya kulia.

1. MDHIBITI-MWENDO

Mdhibiti wa mwendo ni sehemu ambayo utaunda ishara na hatua. Udhibiti wa hatua / mwelekeo hutumiwa mara kwa mara katika matumizi ya motor stepper kama 3D-Printers, Lasers au CNC-Mills.

Kwa kuongezea ishara na hatua na mwelekeo kuna haja ya pini ya ugawaji wa kituo ili kufanya STM32 na Motioncontroller iwe sawa. Hiyo ni kwa sababu galvos inadhibitiwa kabisa na hakuna haja ya ubadilishaji wowote wa kikomo.

2. STM32-Mdhibiti mdogo

Mdhibiti mdogo wa STM32 ni moyo wa mtawala huyu. Mdhibiti huyu mdogo ana kazi kadhaa ya kufanya. Kazi hizi ni:

Kazi 1: Pima ishara

Kazi ya kwanza ni kupima ishara za kuingiza. Katika kesi hii itakuwa ishara na hatua. Kwa sababu sitaki kwamba mtawala wa mwendo atapunguzwa na masafa ya kuingiza, nilibuni mzunguko wa 120kHz (iliyojaribiwa). Ili kufikia masafa haya ya kuingiza bila kupoteza data, ninatumia vipima muda viwili vya vifaa TIM2 na TIM3 kwenye STM32 kudhibiti kiwambo cha mwelekeo / mwelekeo. Mbali na ishara na hatua kuna mwelekeo wa ishara. Usawazishaji huu unadhibitiwa na usumbufu wa nje kwenye STM32.

Jukumu 2: Kokotoa ishara

Sasa mtawala anahitaji kuhesabu ishara kwa thamani sahihi ya DAC. Kwa sababu galvo itaunda mfumo wa uratibu wa polar isiyo sawa, hesabu ndogo inahitajika kuunda utegemezi wa laini kati ya hatua na laser halisi iliyohamishwa. Hapa nitakuonyesha mchoro wa hesabu:

Sasa tunahitaji kupata fomula ya hesabu. Kwa sababu ninatumia 12bit DAC, naweza kutoa voltage kutoka -5 - + 5V kwa hatua 0 - 4096. Galvo niliyo nayo ina pembe ya skana ya jumla ya 25 ° kwa -5 - + 5V. Kwa hivyo angle yangu phi iko katika anuwai kutoka -12, 5 ° - +12, 5 °. Mwishowe ninahitaji kufikiria juu ya umbali d. Mimi mwenyewe ninataka uwanja wa skana wa 100x100mm, kwa hivyo d yangu itakuwa 50mm. Ya juu h itakuwa matokeo ya phi na d. h ni 225, 5mm. Kuleta umbali d kulingana na angle phi nilitumia fomula kidogo, ambayo itatumia tangents na kubadilisha pembe kutoka kwa radians kuwa "maadili ya DAC"

Mwishowe ninahitaji tu kuongeza upendeleo wa 2048, kwa sababu uwanja wangu wa skana ni upatanisho wa katikati na hesabu zote zimefanywa.

Kazi ya 3: Tuma maadili kwa DAC:

Kwa sababu STM32 niliyotumia haina ujenzi katika DAC, nimetumia DAC ya nje. Mawasiliano kati ya DAC na STM32 hugunduliwa juu ya SPI.

3. DAC

Kwa mzunguko ninatumia 12bit DAC sawa "MCP4822" kama deltaflo. Kwa sababu DAC ni unipolar 0-4, 2V na unahitaji - + 5V bipolar kwa kiwango cha ILDA, unahitaji kujenga mzunguko mdogo na OpAmps kadhaa. Ninatumia TL082 OpAmps. Lazima ujenge amplifier-mzunguko huu mara mbili, kwa sababu unahitaji kudhibiti galvos mbili. OpAmps mbili zimeunganishwa kwa -15 na + 15V kama voltage yao ya usambazaji.

4. GALVO

Sehemu ya mwisho ni rahisi. Voltage ya Pato la OPAmps mbili zitaunganishwa na madereva ya ILDA Galvo. Na ndio hivyo, sasa unapaswa kuweza kudhibiti galvos na ishara na hatua

Hatua ya 3: Mzunguko

Kwa mzunguko nimetumia mfano wa PCB.

Unaweza kuunganisha ishara na mwelekeo wa moja kwa moja kwa STM32, kwa sababu nimewasha vipinga ndani. Pia nimetumia pini zinazostahimili 5V kwa pini za hatua, mwelekeo na kituo.

Unaweza kupakua muundo kamili wa mzunguko hapa chini:

Hatua ya 4: Kupanga STM32

STM32 imewekwa na Attolic TrueStudio na CubeMX. TrueStudio ni bure kutumia na unaweza kuipakua hapa

Kwa sababu TrueStudio sio rahisi kama mfano Arduino IDE, nimetengeneza faili ya.hex, ambayo unahitaji kupakia kwa microcontroller ya STM32.

Katika yafuatayo nitaelezea, jinsi ulivyopandisha faili kwenye STM32 "BluePill":

1. Pakua "Huduma ya STM32 ST-LINK": Unaweza kupakua Programu hapa

2. Sakinisha na ufungue "STM32 ST-LINK Utility":

3. Sasa fungua faili ya Galvo.hex katika Huduma ya ST-Link:

Baada ya hapo unahitaji kuunganisha STM32 "BluePill" kwa ST-Link-V2. Mara baada ya kushikamana bonyeza kitufe cha "Unganisha kwa traget":

Mwishowe bonyeza "Pakua". Sasa STM32 yako inapaswa kuangaza kwa usahihi.

Kwa kuongezea, nimeambatanisha faili zote za chanzo za Galvo_Controller katika TrueStudio

Hatua ya 5: Unganisha Sehemu Zote kwa Mitambo na Uijaribu

Nimeweka sehemu zote za elektroniki kwenye bamba la aluminium ya 4mm kwa sura nzuri:-)

Sasa nitakuonyesha jinsi unahitaji kurekebisha potentiometers kwenye mzunguko labda:

Mara ya kwanza habari ya msingi juu ya kiwango cha ILDA. Kiwango cha ILDA kawaida hutumiwa kwa maonyesho ya Laser, na ina ishara ya 5V na -5v. Ishara zote mbili zina ukubwa sawa, lakini na polarity iliyobadilishwa. Kwa hivyo tunachopaswa kufanya ni kupunguza ishara ya pato kutoka DAC hadi 5V na -5V.

Rekebisha potentiometer:

Kile unachoweza kuona hapa ni voltage ya pato ya mzunguko huu kwa masafa ya hatua ya kuingiza ya 100kHz na na ishara ya mwelekeo wa kila wakati. Katika picha hii kila kitu ni sawa. Ukubwa unatoka 0 hadi 5V na kutoka 0 hadi -5. Voltages pia zimepangwa pengine.

Sasa nitakuonyesha ni nini kinachoweza kuwa mbaya wakati wa kurekebisha potentiometer:

Kama unavyoona sasa voltages zote hazijalingana labda. Suluhisho ni kurekebisha voltage ya kukabiliana kutoka kwa OpAmp. Unafanya hivyo kwa kurekebisha potentiometers "R8" na "R10".

Mfano mwingine:

Kama unavyoona sasa voltages zimepangwa pengine, lakini ukubwa sio 5V lakini 2V. Suluhisho ni kurekebisha kipinga faida kutoka kwa OpAmp. Unafanya hivyo kwa kurekebisha potentiometers "R7" na "R9".