לב המכונה (מיקרו-מקרן לייזר): 8 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

מדריך זה הוא היורש הרוחני לניסוי מוקדם יותר שבו בניתי מכלול היגוי לייזר מראה דו-ציר מחלקים מודפסים ותלת-ממד.

הפעם רציתי להיות קטנטן והיה לי מזל למצוא כמה מודולי היגוי לייזר מתוצרת מסחרית משקע עודף מדעי מקוון. העיצוב שלי התחיל להידמות לדאלק, אז רצתי עם הרעיון ויצרתי בוט בהשראת דאלק בגובה שני אינץ 'שיורה לעברך לייזרים.

אבל זה לא מנסה להשמיד אותך-זה רק שולח לך קצת אהבה מהלב האלקטרו-מכני שלה!

אם אתה אוהב את הפרויקט הזה, אנא הצביע עבורו בתחרות האופטיקה!:)

שלב 1: משהו קטן ממדינת טקסס

לב המכונה הוא מודול TALP1000B מטקסס אינסטרומנטס, המתואר כ"מראה מצביעת MEMS אנלוגית דו-ציריים ". זה די בפה, אז בואו נפרק את זה:

• ציר כפול: המשמעות היא שהמכשיר יכול להטות בציר האופקי והאנכי.
• אנלוגי: ההטיה לאורך ציר נשלטת על ידי מתח אנלוגי, המשתנה בין -5 ל -5 וולט.
• MEMS: זה מייצג Micro Electrical Mechanical System וזה אומר שהוא זעיר מאוד!
• מראה מכוונת: במרכז המכשיר מראה על גימבלים; ניתן להצביע על המראה בכמה מעלות לכל כיוון, ומאפשר לה לכוון לייזר לכל מקום בתוך קונוס של כמה מעלות.

עיון מהיר בגליון הנתונים מראה שמדובר בחלק מתוחכם. בנוסף ארבעה סלילי היגוי, יש פולט אור, ארבעה חיישני מיקום וחיישן טמפרטורה. למרות שלא נשתמש בחיישנים, בהמשך אשתף כמה תמונות מדהימות של TALP1000B פגום מקרוב.

ה- TALP1000B הופסק, אך אינך יכול למצוא אותו, תוכל לבנות בעצמך מראה לייזר הרבה יותר מכוונת באמצעות התוכניות שהגדרתי במדריך הקודם שלי: העקרונות זהים לחלוטין, אך תצטרך לבנות חיים -גודל Dalek לשכן אותו!

שלב 2: כתב חומרים

להלן כתב החומרים לפרויקט זה:

• טקסס אינסטרומנטס TALP1000B אחד (הופסק)
• ארדואינו ננו אחד
• נהג מנוע אחד SparkFun - כפול TB6612FNG (עם כותרות)
• קרש לחם אחד
• טרימפוט אחד (1 קאוהם)
• ארבעה חוטי מגשר של 2.54 מ"מ עד 2 מ"מ
• כותרות בגודל 0.1 אינץ '(2.54 מ"מ)
• מדפסת תלת מימד ונימה
• מצביע לייזר אדום

מודול TALPB הוא הקשה ביותר למצוא. התמזל מזלי ואספתי כמה מהם בשקע עודף מדעי.

אתה עדיין עשוי למצוא TALPB באינטרנט במחירים מופקעים, אבל אני לא ממליץ להוציא עליהם הרבה כסף מהסיבות הבאות:

• הם שבירים עד כדי גיחוך, ייתכן שתזדקק לכמה למקרה שתשבור חלקם.
• יש להם תדר תהודה נמוך של 100 הרץ, מה שאומר שאתה לא יכול להניע אותם מספיק מהר להצגות לייזר נטולות הבהובים.
• יש להם משטח מצופה זהב, מה שאומר שהוא משקף רק לייזרים אדומים. זה פוסל שימוש בלייזרים ירוקים במיוחד או לייזרים סגולים עם מסכים זוהרים בחושך לצורך התמדה.
• למרות שלחלקים אלה יש חיישני מיקום, אני לא חושב שארדואינו מספיק מהיר כדי להניע אותם עם משוב מיקום.

דעתי היא שלמרות שחלקים אלה קטנים ומדויקים להפליא, נראה שהם לא מעשיים מספיק לפרויקטים של תחביבים. הייתי מעדיף לראות את הקהילה ממציאה עיצובים DIY טובים יותר!

שלב 3: יצירת הגוף

דגמתי את הגוף ב- OpenSCAD והדפסתי אותו בתלת מימד. זהו חרוט קטום עם פתח בחלקו העליון, חריץ מאחור להכנסת מודול TALB1000P וחור אור גדול פעור בחזית.

אתה מאיר לייזר מלמעלה והוא משתקף מהחזית. גוף זה המודפס בתלת מימד נראה לא רק מגניב, אלא גם פונקציונלי. הוא שומר את הכל מיושר ומאכסן את המודול TALB1000P השביר עד כדי גיחוך. הוספתי את הרכסים והבלטות כדי להקל על האחיזה לאחר שהורדתי אב טיפוס מוקדם והרסתי מודול TALB1000P.

שלב 4: הדרכים הרבות לשבור לב

ה- TALP1000B הוא חלק שביר במיוחד. נפילה קצרה או מגע רשלני יהרוס את החלק (נגיעה בו בטעות היא איך הרסתי את המודול השני שלי). זה כל כך שביר שאני חושד שאפילו מבט חזק עלול להרוג אותו!

אם לא הספיקו סכנות פיזיות, גיליון הנתונים מציג סכנה נוספת:

היזהר להימנע מתחילת עצירות התחלה בעת הפעלה או עצירה של מתח הכונן הסינוסי. אם מגדירים את עוצמת הכונן של 50 הרץ למתח המייצר סיבוב מראה גדול של 50 הרץ (תנועה מכנית של 4 עד 5 מעלות), המראה תפעל במשך אלפי שעות רבות ללא בעיה. עם זאת, אם אתה מפעיל את אספקת החשמל של הכונן הסינוס או למעלה בזמן שפלט המתח משמעותי, אז מתרחש שלב מתח שיסעיר את תהודת המראה ויכול לגרום לזוויות סיבוב גדולות למדי (מספיק כדי לגרום למראה לפגוע בלוח המעגל הקרמי המשמש עצירת סיבוב). ישנן שתי דרכים להימנע מכך: א) הפעלה או ירידה רק כאשר מתח הכונן קרוב לאפס (מוצג בשרטוט להלן), ב) הפחת את משרעת כונן הסינוס לפני הפעלה או ירידה.

אז בעצם, אפילו כיבוי הכוח המחורבן יכול להרוס אותו. אוי ווי!

שלב 5: מעגל קוצב הלב

מעגל הנהגים שיצרתי עבורו מורכב מנהג מנוע Arduino Nano ומנוע דו ערוצי.

למרות שנהגי המנוע מיועדים למנועים, הם יכולים להניע סלילים מגנטיים באותה קלות. כאשר הוא מחובר לסליל מגנטי, הפונקציות קדימה ואחורה של הנהג גורמות לסוללה להיות מופעלת בכיוון קדימה או אחורה.

הסלילים ב- TALP1000B דורשים עד 60mA לתפקוד. זה מעבר ל 40mA המקסימלית שהארדואינו יכול לספק, ולכן השימוש בהנהג הוא חיוני.

הוספתי גם סיר גימור לעיצוב שלי וזה מאפשר לי לשלוט על משרעת אות הפלט. זה מאפשר לי להנמיך את מתח הכונן לאפס לפני כיבוי המעגל, כדי להימנע מהתהודות שגיליון הנתונים הזהיר אותי מפני.

שלב 6: נהג שלא יעבוד … ואחד שכן

כדי לוודא שהמעגל שלי מוציא צורת גל חלקה, כתבתי תוכנית בדיקה להוצאת גל סינוס על ציר ה- X וקוסינוס על ציר Y. חיברתי כל פלט של מעגל הכונן שלי לנוריות דו-קוטביות בסדרה עם נגד של 220 אוהם. LED דו קוטבי הוא סוג מיוחד של LED דו-מסופי המאיר צבע אחד כאשר הזרם זורם בכיוון אחד וצבע אחר כאשר הזרם זורם בכיוון ההפוך.

מכשיר הבדיקה הזה איפשר לי להתבונן בשינויי הצבע ולוודא שלא היו שינויים מהירים בצבע. ממש ליד המחבט ראיתי הבזקים בהירים כשצבע אחד דוהה ולפני שהצבע השני עומד להיעלם.

הבעיה הייתה שהשתמשתי בשבב L9110 כמנהג המנוע. לנהג זה יש סיכת מהירות PWM וסיכת כיוון, אך מחזור העבודה של אות בקרת מהירות PWM בכיוון קדימה הוא הפוך של מחזור העבודה בכיוון ההפוך.

כדי להוציא אפס כאשר סיבי הכיוון קדימה, אתה צריך מחזור חובה של 0% PWM; אבל כאשר סיבוב הכיוון הפוך, אתה צריך מחזור PWM של 100% עבור תפוקה של אפס. המשמעות היא שכדי שהפלט יישאר אפס במהלך שינוי כיוון, עליך לשנות הן את הכיוון והן את ערך PWM בבת אחת-זה לא יכול לקרות בו זמנית, כך שלא משנה באיזה סדר אתה עושה את זה, אתה מקבל קפיצי מתח בזמן המעבר שלילי ל- חיובי עד אפס.

זה היטיב עם ההבזקים שראיתי ומעגל הבדיקה כנראה הציל אותי מהרס מודול TALB1000B נוסף!

נהג מנוע SparkFun מציל את היום

כשגיליתי שה- L9110 אינו מתאים, החלטתי להעריך את נהג המנוע של SparkFun - TB6612FNG כפול (בו זכיתי במדריך קודם! Woot!).

בשבב זה, PWM על סיכת בקרת המהירות של 0% פירושו שהיציאות מונעות ב -0%, ללא קשר לכיוון. ל- TB6612FNG יש שני סיכות בקרת כיוון שחייבות להתהפך כדי להפוך את הכיוון, אך עם סיכת ה- PWM במחזור עבודה של אפס, בטוח לעשות זאת באמצעות מצב ביניים בו הן In1 והן In2 הן גבוהות-זה מעמיד את זה הנהג למצב ביניים של "בלם קצר" שאכן מפעיל את הסלילים בכל דרך שהיא.

עם TB6612FNG הצלחתי לעבור מעבר קוטביות חלק מעבר לאפס ללא הבזקים. הַצלָחָה!

שלב 7: הפעלת סקיצה ובדיקת ביצועים של Arduino

סגנית בתחרות האופטיקה