Zemra e një makinerie (Një mikro-projektor lazer): 8 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:22

Ky Instructable është pasardhësi shpirtëror i një eksperimenti të mëparshëm, ku unë ndërtova një montim lazeri me pasqyrë me dy boshte, nga pjesë të shtypura 3D dhe solenoide.

Kësaj radhe doja të bëhesha e vogël dhe kisha fatin të gjeja disa module të drejtimit komercial të lazerit nga një prizë e tepërt shkencore në internet. Dizajni im filloi të ngjante me një Dalek, kështu që unë vrapova me idenë dhe krijova një bot dy centimetra të lartë të frymëzuar nga Dalek që ju qëllon me lazer.

Por nuk po përpiqet të të shfarosë-thjesht po të dërgon pak dashuri nga zemra e tij elektro-mekanike!

Nëse ju pëlqen ky projekt, ju lutemi votoni për të në Konkursin e Optikës!:)

Hapi 1: Diçka e Vogël nga Shteti i Teksasit

Zemra e makinës është një modul TALP1000B nga Texas Instruments, i cili përshkruhet si një "pasqyrë analoge MEMS analoge me dy boshte". Kjo është goxha gojë, kështu që le ta zbërthejmë:

• Boshti i dyfishtë: Kjo do të thotë që pajisja mund të anohet në boshtin horizontal dhe vertikal.
• Analog: Animi përgjatë një aksi kontrollohet nga një tension analog, që varion nga -5 në 5 volt.
• MEMS: Kjo nënkupton Mikro Elektrike Sistemin Mekanik dhe do të thotë se është shumë e vogël!
• Pasqyrë drejtuese: Në qendër të pajisjes është një pasqyrë në gimbals; pasqyra mund të drejtohet disa gradë në çdo drejtim, duke e lejuar atë të drejtojë lazer kudo brenda një koni prej disa gradësh.

Një shfletim i shpejtë përmes fletës së të dhënave tregon se kjo është një pjesë e sofistikuar. Përveç katër spiraleve drejtuese, ka një emetues drite, katër sensorë të pozicionit dhe një sensor të temperaturës. Edhe pse nuk do të përdorim sensorët, më vonë do të ndaj nga afër disa fotografi të mrekullueshme të një TALP1000B të dëmtuar.

TALP1000B është ndërprerë, por ju nuk mund ta gjeni, ju mund të ndërtoni një pasqyrë shumë më të madhe me lazer që tregon vetë duke përdorur planet që kam përcaktuar në Udhëzuesin tim të mëparshëm: parimet janë saktësisht të njëjta, por ju do të keni nevojë të ndërtoni një jetë -madhësia Dalek për ta vendosur atë!

Hapi 2: Fatura e Materialeve

Më poshtë është fatura e materialeve për këtë projekt:

• One Texas Instruments TALP1000B (e ndërprerë)
• Një Arduino Nano
• One SparkFun Motor Driver - Dual TB6612FNG (me tituj)
• Një dërrasë buke
• Një trimpot (1kOhms)
• Katër tela kërcyes 2.54mm deri 2mm
• Tituj 0.1 "(2.54mm)
• Printer 3D dhe filament
• Tregues lazer i kuq

Moduli TALPB është më i vështiri për tu gjetur. Unë pata fat dhe mora disa në një prizë të tepërt shkencore.

Ju ende mund të gjeni një TALPB në internet me çmime të larta, por unë nuk rekomandoj të shpenzoni shumë para për to për arsyet e mëposhtme:

• Ato janë qesharake të brishta, mund të keni nevojë për disa në rast se prishni disa.
• Ata kanë një frekuencë të ulët rezonante prej 100Hz, që do të thotë se nuk mund t'i vozisni mjaft shpejt për shfaqje lazer pa dridhje.
• Ata kanë një sipërfaqe të veshur me ar, që do të thotë se reflekton vetëm lazer të kuq. Kjo përjashton përdorimin e laserëve të gjelbër super të ndritshëm ose lazer vjollce me ekrane shkëlqim-në-errësirë për qëndrueshmëri.
• Ndërsa këto pjesë kanë sensorë pozicioni, unë nuk mendoj se një Arduino është mjaft i shpejtë për t'i drejtuar ato me një lloj reagimi pozicionor.

Mendimi im është se ndërsa këto pjesë janë tepër të vogla dhe të sakta, ato nuk duket të jenë mjaft praktike për projekte hobi. Unë do të preferoja të shihja komunitetin të dilte me modele më të mira DIY!

Hapi 3: Krijimi i trupit

Unë modelova trupin në OpenSCAD dhe e printova 3D. Shtë një kon i cunguar me një hapje në pjesën e sipërme, një çarë në anën e pasme për futjen e modulit TALB1000P dhe një vrimë të madhe të dritës në pjesën e përparme.

Ju shkëlqeni një lazer nga lart dhe ai reflektohet nga ana e përparme. Ky trup i printuar 3D jo vetëm që duket i lezetshëm, por është edhe funksional. Ai mban gjithçka në linjë dhe strehon modulin qesharakisht të brishtë TALB1000P. Shtova kreshtat dhe gunga për ta bërë më të lehtë kapjen pasi hodha një prototip të hershëm dhe shkatërrova një modul TALB1000P.

Hapi 4: Mënyrat e shumta për të thyer një zemër

TALP1000B është një pjesë jashtëzakonisht e brishtë. Një rënie e shkurtër ose një prekje e pakujdesshme do të shkatërrojë pjesën (prekja rastësisht është mënyra se si e shkatërrova modulin tim të dytë). Soshtë aq e brishtë sa dyshoj se edhe një shikim i fortë mund ta vrasë atë!

Nëse rreziqet fizike nuk do të ishin të mjaftueshme, fleta e të dhënave paraqet një rrezik shtesë:

Kini kujdes që të shmangni kalimin e ndalimit kalimtar kur filloni ose ndaloni tensionin sinusoidal të vozitjes. Nëse e vendos fuqinë 50Hz në një tension që prodhon një rrotullim të madh të pasqyrës 50 Hz (4 deri në 5 gradë lëvizje mekanike), atëherë pasqyra do të funksionojë për mijëra orë pa problem. Megjithatë, nëse dikush fuqizon furnizimin me energji të sinusit ose deri në një kohë kur dalja e tensionit është e rëndësishme, atëherë ndodh një hap tensioni që do të ngacmojë rezonancën e pasqyrës dhe mund të rezultojë në kënde rrotullimi mjaft të mëdha (të mjaftueshme për të bërë që pasqyra të godasë tabelën e qarkut qeramik e cila shërben si një ndalesë rrotullimi). Ekzistojnë dy mënyra për të shmangur këtë: a) fuqia lart ose poshtë vetëm kur tensioni i makinës është afër zeros (treguar në figurën më poshtë), b) zvogëloni amplituda e sinusit para se të ndizeni lart ose poshtë.

Pra, në thelb, edhe fikja e fuqisë së madhe mund ta prishë atë. Oh vey!

Hapi 5: Qarku i stimuluesit kardiak

Qarku i shoferit që kam bërë për të përbëhet nga një Arduino Nano dhe drejtues motorësh me dy kanale.

Megjithëse drejtuesit e motorëve janë bërë për motorë, ata mund të drejtojnë spirale magnetike po aq lehtë. Kur lidhet me një spirale magnetike, funksionet e përparme dhe të kundërt të drejtuesit bëjnë që spiralja të aktivizohet në drejtimet përpara ose të kundërt.

Spiralet në TALP1000B kërkojnë deri në 60mA për të funksionuar. Kjo është përtej 40mA maksimale që Arduino mund të sigurojë, kështu që përdorimi i një drejtuesi është thelbësor.

Unë gjithashtu shtova një tenxhere të zbukuruar në modelin tim dhe kjo më lejon të kontrolloj amplituda e sinjalit të daljes. Kjo më lejon të zvogëloj tensionet e makinës në zero para se të fikni qarkun, për të shmangur rezonancat për të cilat më paralajmëroi fleta e të dhënave.

Hapi 6: Një shofer që nuk do të funksionojë … dhe një që funksionon

Për të verifikuar që qarku im po prodhonte një formë të qetë të valës, unë shkrova një program testimi për të nxjerrë një valë sinusiale në boshtin X dhe një kosinus në boshtin Y. Unë e lidha secilën dalje të qarkut tim me një LED dy-polar në seri me një rezistencë 220 ohm. Një LED dy-polar është një lloj i veçantë i LED me dy terminale që shkëlqen një ngjyrë kur rryma rrjedh në një drejtim dhe një ngjyrë tjetër kur rryma rrjedh në drejtim të kundërt.

Kjo pajisje testimi më lejoi të vëzhgoja ndryshimet e ngjyrave dhe të sigurohesha që nuk kishte ndryshime të shpejta në ngjyrë. Menjëherë jashtë shkopit, pashë ndezje të ndritshme ndërsa njëra ngjyrë u zbeh dhe para se ngjyra tjetër ishte gati të zbehej.

Problemi ishte se unë kisha përdorur një çip L9110 si drejtues motori. Ky drejtues ka një kunj shpejtësie PWM dhe një drejtim drejtimi, por cikli i funksionimit të sinjalit të kontrollit të shpejtësisë PWM në drejtimin përpara është inversi i ciklit të punës në drejtim të kundërt.

Për të dalur zero kur biti i drejtimit është përpara, keni nevojë për një cikël detyre 0% PWM; por kur biti i drejtimit është i kundërt, keni nevojë për një cikël pune PWM prej 100% për një dalje zero. Kjo do të thotë që dalja të mbetet zero gjatë një ndryshimi drejtimi, duhet të ndryshoni drejtimin dhe vlerën PWM në të njëjtën kohë-kjo nuk mund të ndodhë njëkohësisht, kështu që pavarësisht nga rendi që e bëni atë, ju merrni rritje të tensionit gjatë kalimit nga negativ në pozitive përmes zeros.

Kjo llogariste për ndezjet që kisha parë dhe qarku i provës ndoshta më shpëtoi nga shkatërrimi i një moduli tjetër TALB1000B!

Një shofer motori SparkFun kursen ditën

Duke gjetur se L9110 nuk ishte e lejuar, vendosa të vlerësoj SparkFun Motor Driver - Dual TB6612FNG (të cilin e kisha fituar në një Instructable më parë! Woot!).

Në atë çip, një PWM në kunjin e kontrollit të shpejtësisë prej 0% do të thotë që daljet drejtohen në 0%, pavarësisht nga drejtimi. TB6612FNG ka dy kunja të kontrollit të drejtimit që duhet të rrotullohen për të ndryshuar drejtimin, por me kunjin PWM në një cikël detyre zero, është e sigurt ta bëni këtë përmes një gjendje të ndërmjetme në të cilën të dy In1 dhe In2 janë LART-kjo vendos drejtuesi në një mënyrë të ndërmjetme "frenimi të shkurtër" që energjizon mbështjelljet në asnjë mënyrë.

Me TB6612FNG, unë kam qenë në gjendje të marr kalimin e qetë të polaritetit mbi zero pa asnjë ndezje. Sukses!

Hapi 7: Drejtimi i Skicës Arduino dhe Testimi i Performancës

Nënkampion në Konkursin e Optikës