מקרן לייזר Arduino + בקרת אפליקציה: 8 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

• XY - סריקת לייזר דו ממדית
• 2x 35 מ"מ מנועי צעד 0.9 ° - 400 צעדים/סיבוב
• כיול מראה אוטומטי
• שליטה סדרתית מרחוק (באמצעות בלוטות ')
• מצב אוטומטי
• אפליקציית שלט רחוק עם GUI
• קוד פתוח

הורד:

github.com/stanleyondrus

stanleyprojects.com

שלב 1:

שלב 2: תיאוריה

ניתן לחלק מקרני לייזר לשתי קטגוריות עיקריות. או שהם משתמשים בכוס/רדיד עקיפה כדי להקרין תבנית או שיש להם מערכת המזינה את קרן הלייזר לכיווני ציר XY. האפשרות השנייה בדרך כלל נראית הרבה יותר טוב מכיוון שניתן לתכנת את התבנית להקרנה. בעוד שבמקרה הראשון קרן הלייזר מופרת ומקרינה תמונה סטטית, במקרה השני הלייזר עדיין מורכב מקרן אחת בלבד, הנעת מהר מאוד. אם תנועה זו מהירה מספיק, אנו תופסים אותה כתבנית בגלל התמדה בראייה (POV). זה נעשה בדרך כלל על ידי שתי מראות מאונכות, כל אחת מסוגלת להזיז את קרן הלייזר בציר אחד. על ידי שילובם אפשר למקם את קרן הלייזר למיקום המדויק.

ליישומים מקצועיים, בדרך כלל משתמשים בסורקי גלוונומטר. חלק מהסורקים האלה מסוגלים לבצע 60kpps (קילו נקודה בשנייה). כלומר, הם יכולים למקם את קרן הלייזר ל 60000 מיקומים שונים במהלך שנייה אחת. זה יוצר הקרנה חלקה באמת ללא האפקט הסטרוסקופי. עם זאת, הם יכולים להיות מאוד יקרים. השתמשתי במנועי הצעד, שהם האלטרנטיבה הזולה, לא כל כך מהירה.

הלייזר מצייר את התבנית בכך שהוא מקיף את הקווים שוב ושוב במהירות ממש גבוהה. לפעמים ישנם מספר חלקים של התבנית שאינם מחוברים זה לזה. בדוגמה זו, כל אות מופרדת, אולם כאשר הלייזר עובר מאות אחת לאחרת, הוא יוצר קו לא רצוי. זה נפתר על ידי טכנולוגיה שנקראת blanking. כל הרעיון מאחורי הוא שהלייזר יופעל בעת מעבר מאחד לדפוס אחר. זה נעשה על ידי יחידת בקרה במהירות גבוהה, אשר צריך להיות מסונכרן עם מערכת הסריקה.

שלב 3: השגת רכיבים

ברשימה להלן תוכל למצוא את הרכיבים בהם השתמשתי ואת הקישורים שבהם קניתי אותם.

• 1x Arduino Uno
• 1x Adafruit מגן מנוע V2
• מודול לייזר 1x
• 2x 35 מ"מ 0.9 ° מנועי צעד - 400 צעדים/סיבוב - 5V - eBay
• 3x LED - AliExpress
• 1x HC -06 מודול סידורי בלוטות ' - AliExpress
• 1x פוטודיודה - AliExpress
• 1x טרנזיסטור NPN BC547B - AliExpress
• גוזם 2x2K - AliExpress
• 1x הרכבה ללוח שקע DC - eBay
• 1x מתג מתג - AliExpress

ואז קצת חומר וכלים שתוכלו למצוא בבית. בתקווה;)

• מראה (הטובה ביותר היא מראה מתכתית כמו מגש HDD)
• יריעת אלומיניום
• צלפים
• דבק חם (או תיקון אקספרס של פטקס)
• חוטים
• צְבָת
• מקדחה (או מספריים במקרה שלי: D)
• קופסה (למשל תיבת צומת)

שלב 4: הרכבת צעדים

גיליון אלומיניום היה צריך לחתוך ולכופף בצורה הנכונה. לאחר מכן נקדחו חורים והוצמדו צעדים.

שלב 5: לייזר בלנק + כיול מראה

ל- Motor Shield יש אזור אב טיפוס קטן ששימש לשני מעגלים קטנים.

ריקון לייזר

אנחנו רוצים לשלוט בלייזר שלנו עם Arduino. עם זאת עלינו להגביל את הזרם הזורם לתוך הלייזר וגם להניע אותו ישירות מסיכת פלט דיגיטלית אינו רעיון טוב. למודול הלייזר שלי כבר הייתה הגנה נוכחית. כך בניתי מעגל פשוט שבו הטרנזיסטור מפעיל ומכבה את הלייזר. ניתן לווסת את זרם הבסיס על ידי גוזם ושולט על בהירות הלייזר.

כיול מראה

פוטודיודה הונחה בחור בציר המרכזי ממש מעל מדרגת ציר ה- X. מעגל הנגד הנפתח היה הכרחי כדי להשיג מדידות מדויקות. בעת כיול, אנו קוראים ערכים מהפוטודיודה וכאשר הערך עולה על ערך ספציפי (הלייזר זורח ישירות לתוכו), הצעדים עוצרים וחוזרים לעמדת הבית.

קוד פסבדו לכיול

// צעד ראשון = 0.9 ° / 400 צעדים = 360 ° = סיבוב מלא laserOn (); for (int a = 0; a <= 400; a ++) {for (int b = 0; b = photodiodeThreshold) {laserOff (); לחזור הביתה(); } שלב Y (1, 1); } שלב X (1, 1); } laserOff (); נכשל ();

שלב 6: הרכבה אחרונה

המעגל כולו הוכנס לקופסת החיבור מפלסטיק והידוק בעזרת ברגים. כל המקרן באמת נייד, פשוט חבר את ספק הכוח, העבר את המתג ויש לנו מופע לייזר.

שלב 7: אפליקציית בקרת לייזר

אפליקציית השליטה נעשתה ב- C# ומאפשרת לעבור בין דפוסים, להתאים את המהירות ולראות את הפעולות הנוכחיות. ניתן להוריד אותו בחינם יחד עם קוד הארדואינו (ראו מבוא).

שלב 8: וידאו