DIY STEP/DIR LASER GALVO CONTROLLER: 5 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Pershendetje, në këtë Instructable, unë dua t'ju tregoj se si mund të ndërtoni ndërfaqen tuaj hap / dir për skanerët standardë të ILDA galvo lazer.

Siç mund ta dini, unë jam gjithashtu shpikësi i "DIY-SLS-3D-Printer" dhe "JRLS 1000 DIY SLS-3D-PRINTER" dhe ndërsa po ndërtoja këto makina kam filluar të shqetësohem se si do të funksionojnë këta printerë, nëse do të përdor një Skaner Galvo në vend të një sistemi lëvizjeje kartezian. Megjithatë në këto ditë nuk kisha njohuri për të programuar një kontrollues për një skaner galvo. Kështu që unë kam përdorur një firmware ekzistues me lëvizje karteziane.

Por sot dhe pas disa kërkimeve gjeta një udhëzues ku autori përdor një arduino për të krijuar një shfaqje DIY Laser Galvo. Mendova se kjo është pikërisht ajo që po kërkoj, kështu që kam porositur pjesët si në udhëzimet e tij dhe kam bërë disa eksperimente. Pas disa hulumtimeve zbulova se Arduino nuk do të funksionojë aq mirë sa ndërfaqja hap / drejtim, kështu që e ripërzieva atë për mikrokontrolluesin STM32.

Ju lutemi mbani mend se ky kontrollues është vetëm një prototip, por i përdorshëm për shumë projekte. Për shembull në një printer DIY SLS 3D ose një gdhendës lazer.

Karakteristikat e kontrolluesit Galvo janë:

• shndërrimi nga sinjalet e hapit/dir 5V në standardin ILDA
• Frekuenca hyrëse 120kHz e (Sinjalet e hapit / drejtimit)
• Rezolucioni i daljes 12bit (0, 006 ° për kënd)
• shndërrimi nga koordinatat polare në lineare
• në përputhje me çdo kontrollues të lëvizjes i cili do të krijojë një sinjal hap dhe drejtim
• kunja e shtrirjes qendrore (rutina e kthimit)

video e kontrolluesit lazer galvo: (së shpejti)

Nëse ju pëlqen Instructable im, ju lutemi votoni për mua në Konkursin Remix

Hapi 1: Pjesët që ju nevojiten për kontrolluesin Galvo

Pjesë elektronike për kontrolluesin galvo:

sasi	Përshkrim	Lidhja	Çmimi
1x	Set i galvanometrit galvo ILDA 20Kpps	Aliexpress	56, 51€
1x	6mm 650nm Laserdiode	Aliexpress	1, 16€
disa	telat	-	-
1x	ST-Link V2	Aliexpress	1, 92

Pjesë elektronike për qarkun:

Këtu janë të gjitha pjesët e kërkuara për kontrolluesin galvo. Unë u përpoqa t'i furnizoja të gjitha pjesët sa më lirë që të ishte e mundur.

sasi	Përshkrim	Emri në qark	Lidhja	Çmimi
1x	Mikrokontrolluesi STM32 "Blue-Pill"	"BLUE-PILL"	Aliexpress	1, 88€
1x	MCP4822 12 -bit kanal i dyfishtë DAC	MCP4822	Aliexpress	3, 00€
2x	TL082 OpAmp i dyfishtë	IC1, IC2	Aliexpress	0, 97€
6x	Rezistencë 1k	R1-R6	Aliexpress	0, 57€
4x	10k trim-potenciometër	R7-R10	Aliexpress	1, 03€
disa	kokë pin	-	Aliexpress	0, 46€

Hapi 2: Teoria e Kontrolluesit

Këtu do t'ju shpjegoj se si funksionon kontrolluesi në përgjithësi. Unë gjithashtu do të tregoj disa detaje për shembull llogaritjen e këndit të duhur.

1. MOTION-KONTROLLUES

Kontrolluesi i lëvizjes është pjesa ku do të krijoni sinjalet e hapit dhe drejtimit. Kontrolli i hapit/drejtimit përdoret shpesh në aplikimet me motor stepper si Printerët 3D, Laserët ose CNC-Mills.

Përveç sinjaleve të hapit dhe drejtimit ka nevojë për një kunj të alignment qendror për t'i bërë STM32 dhe Motioncontroller konsistent. Kjo është për shkak se galvot kontrollohen absolutisht dhe nuk ka nevojë për ndonjë ndërprerës limit.

2. STM32-Mikrokontrolluesi

Mikrokontrolluesi STM32 është zemra e këtij kontrolluesi. Ky mikrokontrollues ka disa detyra për të bërë. Këto detyra janë:

Detyra 1: Matni sinjalet

Detyra e parë është matja e sinjaleve hyrëse. Në këtë rast do të jenë sinjale hapi dhe drejtimi. Për shkak se nuk dua që kontrolluesi i lëvizjes të jetë i kufizuar nga frekuenca e hyrjes, unë projektova qarkun për 120kHz (i testuar). Për të arritur këtë frekuencë hyrëse pa humbur të dhënat, unë jam duke përdorur dy kohëmatës harduerësh TIM2 dhe TIM3 në STM32 për të menaxhuar ndërfaqen e hapit / drejtimit. Përveç sinjaleve të hapit dhe drejtimit ekziston sinjali i shtrirjes. Ky shtrirje kontrollohet nga një ndërprerje e jashtme në STM32.

Detyra 2: Llogaritni sinjalet

Tani kontrolluesi duhet të llogarisë sinjalet në vlerën e duhur për DAC. Për shkak se galvo do të krijojë një sistem koordinativ polar jo linear, nevojitet një llogaritje e vogël për të krijuar një varësi lineare midis hapit dhe lazerit të lëvizur aktual. Këtu do t'ju tregoj një skicë të llogaritjes:

Tani duhet të gjejmë formulën për llogaritjen. Për shkak se përdor një DAC 12bit, mund të jap një tension nga -5 - +5V në 0 - 4096 hapa. Galvo që kam porositur ka një kënd të përgjithshëm skanimi prej 25 ° në -5 - +5V. Pra, këndi im phi është në një interval nga -12, 5 ° - +12, 5 °. Më në fund më duhet të mendoj për distancën d. Unë personalisht dua një fushë skanimi prej 100x100mm, kështu që d -ja ime do të jetë 50mm. H e lartë do të jetë rezultat i phi dhe d. h është 225, 5 mm. Për të sjellë distancën d në lidhje me këndin phi kam përdorur një formulë të vogël, e cila do të përdorë tangentet dhe do të shndërrojë këndin nga radianët në "vlerat DAC"

Së fundi, më duhet vetëm të shtoj një paragjykim prej 2048, sepse fusha ime e skanimit është shtrirja qendrore dhe të gjitha llogaritjet janë bërë.

Detyra 3: Dërgoni vlera në DAC:

Për shkak se STM32 që kam përdorur nuk ka ndërtuar në DAC, unë kam përdorur një DAC të jashtëm. Komunikimi midis DAC dhe STM32 realizohet përmes SPI.

3. DAC

Për qarkun unë jam duke përdorur të njëjtën 12bit DAC "MCP4822" si deltaflo. Për shkak se DAC është njëpolar 0-4, 2V dhe ju nevojitet -+5V bipolare për standardin ILDA, ju duhet të ndërtoni një qark të vogël me disa OpAmps. Unë jam duke përdorur TL082 OpAmps. Ju duhet ta ndërtoni këtë qark përforcues dy herë, sepse ju duhet të kontrolloni dy galvos. Dy OpAmps janë të lidhur me -15 dhe +15V si tensionin e tyre të furnizimit.

4. GALVO

Pjesa e fundit është mjaft e thjeshtë. Tensioni i daljes i dy OPAmps do të lidhet me drejtuesit e ILDA Galvo. Dhe kjo është e gjitha, tani ju duhet të jeni në gjendje të kontrolloni galvot me sinjale hapi dhe drejtimi

Hapi 3: Qarku

Për qarkun kam përdorur një prototip PCB.

Ju mund t'i lidhni sinjalet e hapit dhe drejtimit drejtpërdrejt me STM32, sepse unë kam aktivizuar rezistencat e brendshme tërheqëse. Gjithashtu kam përdorur kunja tolerante 5V për kunjat e hapit, drejtimit dhe qendrës.

Ju mund të shkarkoni skemën e plotë të qarkut më poshtë:

Hapi 4: Programimi i STM32

STM32 është programuar me Attolic TrueStudio dhe CubeMX. TrueStudio është falas për t’u përdorur dhe mund ta shkarkoni këtu

Për shkak se TrueStudio nuk është aq e thjeshtë si për shembull Arduino IDE, unë kam krijuar një skedar.hex, të cilin ju thjesht duhet ta ngarkoni në mikrokontrolluesin STM32.

Në vijim do të shpjegoj se si e ngritni skedarin në STM32 "BluePill":

1. Shkarkoni "STM32 ST-LINK Utility": Ju mund ta shkarkoni Softuerin këtu

2. Instaloni dhe hapni "STM32 ST-LINK Utility":

3. Tani hapni skedarin Galvo.hex në Utility ST-Link:

Pas kësaj ju duhet të lidhni STM32 "BluePill" me ST-Link-V2. Pasi të lidheni, klikoni në butonin "Lidhu me tragetin":

Në fund klikoni në "Shkarkim". Tani STM32 juaj duhet të ndizet si duhet.

Përveç kësaj, unë kam bashkangjitur të gjithë skedarët burim për Galvo_Controller në TrueStudio

Hapi 5: Lidhni të gjitha pjesët në mënyrë mekanike dhe provojeni

I kam vendosur të gjitha pjesët elektronike në një pllakë alumini 4 mm për një pamje më të mirë:-)

Tani do t'ju tregoj se si keni nevojë të rregulloni potenciometrat në qark ndoshta:

Në fillim disa informacione në lidhje me standardin ILDA. Standardi ILDA përdoret zakonisht për shfaqjet me Laser, dhe përbëhet nga një sinjal 5V dhe një -5v. Të dy sinjalet kanë të njëjtën amplitudë, por me polaritet të ndryshuar. Pra, ajo që duhet të bëjmë është që të shkurtojmë sinjalin dalës nga DAC në 5V dhe -5V.

Rregulloni potenciometrin:

Ajo që mund të shihni këtu është tensioni i daljes së këtij qarku në një frekuencë të hapit të hyrjes prej 100kHz dhe me një sinjal të drejtimit konstant. Në këtë foto gjithçka është mirë. Amplituda shkon nga 0 në 5V dhe nga 0 në -5. Gjithashtu tensionet janë rreshtuar ndoshta.

Tani do t'ju tregoj se çfarë mund të shkojë keq gjatë rregullimit të potenciometrit:

Siç mund ta shihni tani të dy tensionet nuk janë të rreshtuar ndoshta. Zgjidhja është të rregulloni tensionin e kompensuar nga OpAmp. Ju e bëni këtë duke rregulluar potenciometrat "R8" dhe "R10".

Një shembull tjetër:

Siç mund ta shihni tani tensionet janë rreshtuar ndoshta, por amplituda nuk është 5V por 2V. Zgjidhja është të rregulloni rezistencën e fitimit nga OpAmp. Ju e bëni këtë duke rregulluar potenciometrat "R7" dhe "R9".