בקר DIY GALVO STEP/DIR LASER: 5 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

היי, במדריך זה אני רוצה להראות לך כיצד תוכל לבנות ממשק צעד / דיר משלך עבור סורקי לייזר galvo סטנדרטיים של ILDA.

כפי שאתה אולי יודע אני גם הממציא של "מדפסת ה- DIY-SLS-3D" ו- "JRLS 1000 DIY SLS-3D-PRINTER" ובזמן שבניתי את המכונות האלה התחלתי להתעסק לגבי הביצועים של המדפסות האלה, אם אשתמש בסורקי Galvo במקום במערכת תנועה קרטזית. אולם בימים אלה לא היה לי הידע לתכנת בקר לסורק galvo. אז השתמשתי בקושחה קיימת עם תנועה קרטזית.

אבל היום ואחרי קצת מחקר מצאתי מדריך שבו המחבר משתמש בארדואינו ליצירת מופע DIY לייזר גאלבו. חשבתי שזה בדיוק מה שאני מחפש, אז הזמנתי את החלקים כמו במדריך שלו ועשיתי כמה ניסויים. לאחר קצת מחקר גיליתי שהארדואינו לא יבצע ממשק צעד / כיוון כל כך טוב, אז ערכתי אותו מחדש עבור המיקרו -בקר STM32.

זכור בבקשה כי בקר זה הוא רק אב טיפוס, אך ניתן לשימוש בהרבה פרויקטים. למשל במדפסת 3D SLS DIY או חרט לייזר.

התכונות של בקר Galvo הן:

• המרה מאותות שלב/דיר 5V לתקן ILDA סטנדרטי
• תדר כניסה 120kHz של (אותות שלב / כיוון)
• רזולוציית פלט 12 ביט (0, 006 ° לזווית)
• המרה מקואורדינטות לינאריות
• תואם לכל בקר תנועה שייצור אות צעד וכיוון
• סיכת יישור מרכזית (שגרת ביתיות)

סרטון של בקר לייזר galvo: (בקרוב)

אם אתה אוהב את ההדרכה שלי, אנא הצביע עבורי בתחרות הרמיקסים

שלב 1: חלקים שאתה צריך עבור בקר Galvo

חלקים אלקטרוניים לבקר הגאלבו:

כַּמוּת	תיאור	קישור	מחיר
1x	סט גלוונומטר galvo 20Kpps galvo	אלי אקספרס	56, 51€
1x	6mm 650nm לייזרדיודה	אלי אקספרס	1, 16€
כמה	חוטים	-	-
1x	ST-Link V2	אלי אקספרס	1, 92

חלקים אלקטרוניים למעגל:

להלן כל החלקים הנדרשים לבקר הגאלבו. ניסיתי להשיג את כל החלקים הכי זולים שאפשר.

כַּמוּת	תיאור	שם במעגל	קישור	מחיר
1x	מיקרו-בקר "Blue-Pill" STM32	"כדור כחול"	אלי אקספרס	1, 88€
1x	MCP4822 12 סיביות ערוץ DAC	MCP4822	אלי אקספרס	3, 00€
2x	TL082 OpAmp כפול	IC1, IC2	אלי אקספרס	0, 97€
6x	התנגדות 1k	R1-R6	אלי אקספרס	0, 57€
4x	10k גימור פוטנציומטר	R7-R10	אלי אקספרס	1, 03€
כמה	כותרת סיכה	-	אלי אקספרס	0, 46€

שלב 2: תורת הבקר

כאן אסביר לך, כיצד עובד הבקר באופן כללי. אני אראה גם כמה פרטים למשל חישוב הזווית הנכונה.

1. בקרת תנועה

בקר התנועה הוא החלק שבו תיצור את אותות הצעד והכיוון. בקרת צעד/כיוון משמשת לעתים קרובות ביישומי מנוע צעד כמו מדפסות תלת מימד, לייזרים או טחנות CNC.

בנוסף לאותות הצעד והכיוון יש צורך בסיכת יישור מרכזית כדי להפוך את STM32 ואת Motioncontroller להתיישר. הסיבה לכך היא שהגלבוסים נשלטים באופן מוחלט ואין צורך במתגי גבול.

2. STM32-מיקרו-בקר

המיקרו -בקר STM32 הוא ליבו של בקר זה. לביצוע המיקרו -בקר הזה יש מספר משימות. משימות אלו הן:

משימה 1: מדידת אותות

המשימה הראשונה היא למדוד את אותות הקלט. במקרה זה יהיו אותות צעד וכיוון. מכיוון שאני לא רוצה שבקר התנועה יהיה מוגבל על ידי תדר קלט, עיצבתי את המעגל עבור 120kHz (נבדק). כדי להשיג תדר קלט זה מבלי לאבד נתונים, אני משתמש בשני טיימרים של חומרה TIM2 ו- TIM3 ב- STM32 כדי לנהל את ממשק הצעד / כיוון. בנוסף לאותי הצעד והכיוון יש את אות ההכוונה. יישור זה נשלט על ידי הפרעה חיצונית ב- STM32.

משימה 2: חישוב האותות

כעת הבקר צריך לחשב את האותות לערך הנכון עבור ה- DAC. מכיוון שהגלבו תיצור מערכת קואורדינטות קוטבית לא לינארית, יש צורך בחישוב קטן כדי ליצור תלות לינארית בין שלב לבין לייזר הנע בפועל. כאן אראה לכם סקיצה של החישוב:

כעת עלינו למצוא את הנוסחה לחישוב. מכיוון שאני משתמש ב- DAC של 12 ביט, אני יכול לתת מתח מ -5 - +5V ב -0 - 4096 שלבים. הגלבו שיש לי הזמנה יש זווית סריקה כוללת של 25 ° ב -5 - +5V. אז הזווית phi שלי היא בטווח שבין -12, 5 ° - +12, 5 °. לבסוף עלי לחשוב על המרחק ד. אני אישית רוצה שדה סריקה בגודל 100x100 מ"מ, כך שה- d שלי יהיה 50 מ"מ. ה- h הגבוה יהיה תוצאה של phi ו- d. h הוא 225, 5 מ"מ. כדי להביא את המרחק d ביחס לזווית phi השתמשתי בנוסחה קטנה, שתשתמש במשיקים ותמיר את הזווית מהרדיאנים ל"ערכי DAC"

לבסוף אני רק צריך להוסיף הטיה של 2048, מכיוון ששדה הסריקה שלי הוא יישור מרכז וכל החישובים נעשים.

משימה 3: שלח ערכים ל- DAC:

מכיוון של- STM32 שהשתמשתי בו אין DAC מובנה, השתמשתי ב- DAC חיצוני. התקשורת בין ה- DAC ל- STM32 מתממשת באמצעות SPI.

3. DAC

עבור המעגל אני משתמש באותו DAC "MCP4822" של 12bit כמו דלתאפלו. מכיוון שה- DAC הוא חד קוטבי 0-4, 2V ואתה צריך -+5V דו קוטבי לתקן ILDA, עליך לבנות מעגל קטן עם כמה אופאמפס. אני משתמש ב- TL082 OpAmps. אתה צריך לבנות את מעגל המגבר הזה פעמיים, כי אתה צריך לשלוט בשתי גלוואות. שני המגברים OpAmps מחוברים ל- -15 ו- +15V כמתח האספקה שלהם.

4. גאלבו

החלק האחרון די פשוט. מתח היציאה של שני מגברי OPA יתחבר למנהלי ההתקנה של ILDA Galvo. וזהו, עכשיו אתה אמור להיות מסוגל לשלוט על הגלוויות בעזרת אותות צעד וכיוון

שלב 3: המעגל

עבור המעגל השתמשתי באב -טיפוס PCB.

אתה יכול לחבר את אותות הצעד והכיוון ישירות ל- STM32, כי הפעלתי נגדי משיכה פנימיים. כמו כן השתמשתי בסיכות סובלנות 5V לסיכות המדרגה, הכיוון והמרכז.

אתה יכול להוריד את הסכימה המלאה של המעגל להלן:

שלב 4: תכנות ה- STM32

ה- STM32 מתוכנת עם Attolic TrueStudio ו- CubeMX. ניתן להשתמש ב- TrueStudio בחינם ותוכל להוריד אותו כאן

מכיוון ש- TrueStudio אינו כה פשוט כמו למשל ה- Arduino IDE, יצרתי קובץ.hex, אותו אתה פשוט צריך להעלות אל המיקרו -בקר STM32.

בהמשך אסביר כיצד אתה מעלה את הקובץ ל- STM32 "BluePill":

1. הורד את "כלי השירות STM32 ST-LINK": תוכל להוריד את התוכנה כאן

2. התקן ופתח את "STM32 ST-LINK Utility":

3. כעת פתח את קובץ Galvo.hex בכלי השירות ST-Link:

לאחר מכן עליך לחבר את STM32 "BluePill" ל- ST-Link-V2. לאחר החיבור לחץ על "התחבר לכפתור traget":

לבסוף לחץ על "הורדה". כעת ה- STM32 שלך אמור להבהב כהלכה.

בנוסף, צירפתי את כל קבצי המקור של Galvo_Controller ב- TrueStudio

שלב 5: חבר את כל החלקים באופן מכני ובדוק אותו

הנחתי את כל החלקים האלקטרוניים על צלחת אלומיניום בגודל 4 מ מ למראה טוב יותר:-)

כעת אראה לך כיצד עליך להתאים את הפוטנציומטרים במעגל כנראה:

בהתחלה קצת מידע רקע על תקן ILDA. תקן ILDA משמש בדרך כלל להצגות לייזר, והוא מורכב מאות 5V ו- -5v. לשני האותות יש אותה משרעת, אך עם קוטביות משתנה. אז מה שעלינו לעשות הוא לקצץ את אות הפלט מה- DAC ל- 5V ו- -5V.

כוונן את הפוטנציומטר:

מה שאתה יכול לראות כאן הוא מתח המוצא של מעגל זה בתדר שלב הכניסה של 100kHz ועם אות כיוון קבוע. בתמונה הזו הכל בסדר. המשרעת מ 0 עד 5V ומ 0 ל -5. כמו כן המתחים מיושרים כנראה.

כעת אראה לך מה עלול להשתבש בעת התאמת הפוטנטיומטר:

כפי שאתה יכול לראות כעת שני המתחים אינם מיושרים כנראה. הפתרון הוא להתאים את מתח הקיזוז מה- OpAmp. אתה עושה זאת על ידי התאמת הפוטנציומטרים "R8" ו- "R10".

דוגמה אחרת:

כפי שאתה יכול לראות כעת המתחים מיושרים כנראה, אך המשרעת אינה 5V אלא 2V. הפתרון הוא להתאים את נגד הרווח מה- OpAmp. אתה עושה זאת על ידי התאמת הפוטנציומטרים "R7" ו- "R9".