DIY STEP/DIR LASER GALVO UPRAVLJAČ: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Bok, u ovom Instructable -u želim vam pokazati kako možete izgraditi vlastito step / dir sučelje za ILDA standardne galvo laserske skenere.

Kao što možda znate, ja sam također izumitelj "DIY-SLS-3D-pisača" i "JRLS 1000 DIY SLS-3D-PRINTERA" i dok sam gradio ove strojeve, počeo sam razmišljati o tome kako će ti pisači raditi, ako ću umjesto kartezijskog sustava kretanja koristiti Galvo skenere. Međutim, ovih dana nisam imao znanja programirati kontroler za galvo skener. Tako sam koristio postojeći firmware s kartezijanskim gibanjem.

No danas i nakon nekih istraživanja pronašao sam instrukciju u kojoj autor koristi arduino za stvaranje DIY Laser Galvo emisije. Mislio sam da je to upravo ono što tražim, pa sam naručio dijelove kao u njegovim uputama i napravio neke eksperimente. Nakon nekog istraživanja otkrio sam da Arduino neće raditi tako dobro kao korak / smjer sučelje, pa sam ga promiješao za STM32 mikrokontroler.

Imajte na umu da je ovaj kontroler samo prototip, ali upotrebljiv za mnoge projekte. Na primjer u DIY SLS 3D pisaču ili laserskom graveru.

Značajke regulatora Galvo su:

• pretvaranje iz 5V step/dir signala u standard ILDA
• 120kHz ulazna frekvencija (Korak / Smjer signala)
• 12 -bitna izlazna rezolucija (0, 006 ° po kutu)
• pretvaranje iz polarnih u linearne koordinate
• kompatibilan s bilo kojim kontrolerom kretanja koji će stvarati signal koraka i smjera
• središnji pin za poravnanje (rutina navođenja)

video o laserskom galvo kontroleru (uskoro)

Ako vam se sviđa moj Instructable, glasajte za mene na Remix natjecanju

Korak 1: Dijelovi koji su vam potrebni za regulator Galvo

Elektronički dijelovi za galvo regulator:

Količina	Opis	Veza	Cijena
1x	ILDA 20Kpps galvo galvanometarski set	Aliexpress	56, 51€
1x	6 mm 650nm laserska dioda	Aliexpress	1, 16€
neki	žice	-	-
1x	ST-Link V2	Aliexpress	1, 92

Elektronički dijelovi za krug:

Ovdje su svi potrebni dijelovi za galvo regulator. Pokušao sam nabaviti sve dijelove što jeftinije.

Količina	Opis	Naziv na strujnom krugu	Veza	Cijena
1x	STM32 "Blue-Pill" mikrokontroler	"PLAVA PILULA"	Aliexpress	1, 88€
1x	MCP4822 12 -bitni dvokanalni DAC	MCP4822	Aliexpress	3, 00€
2x	TL082 dvostruki OpAmp	IC1, IC2	Aliexpress	0, 97€
6x	1k otpornik	R1-R6	Aliexpress	0, 57€
4x	10k trim-potenciometar	R7-R10	Aliexpress	1, 03€
neki	pin header	-	Aliexpress	0, 46€

Korak 2: Teorija upravljača

Ovdje ću vam objasniti kako upravljač radi općenito. Također ću pokazati neke detalje, na primjer izračun pravog kuta.

1. KONTROLA KRETANJA

Regulator pokreta dio je na kojem ćete stvarati signale koraka i smjera. Kontrola koraka/smjera često se koristi u aplikacijama koračnih motora poput 3D pisača, lasera ili CNC-glodalica.

Osim signala koraka i smjera, potreban je pin za poravnanje središta kako bi STM32 i Motioncontroller bili konzistentni. To je zato što se galvos apsolutno kontrolira i nema potrebe za bilo kakvim krajnjim prekidačima.

2. STM32-Mikrokontroler

Mikrokontroler STM32 srce je ovog kontrolera. Ovaj mikrokontroler ima nekoliko zadataka. Ovi zadaci su:

Zadatak 1: Mjerenje signala

Prvi zadatak je mjerenje ulaznih signala. U ovom slučaju to će biti signali koraka i smjera. Budući da ne želim da kontroler pokreta bude ograničen ulaznom frekvencijom, dizajnirao sam krug za 120 kHz (testirano). Da bih postigao ovu ulaznu frekvenciju bez gubitka podataka, koristim dva hardverska mjerača vremena TIM2 i TIM3 na STM32 za upravljanje sučeljem korak / smjer. Osim signala koraka i smjera, postoji i signal poravnanja. Ovo poravnanje kontrolira se vanjskim prekidom na STM32.

Zadatak 2: Izračunajte signale

Sada kontroler treba izračunati signale do prave vrijednosti za DAC. Budući da će galvo stvoriti nelinearni polarni koordinatni sustav, potreban je mali izračun za stvaranje linearne ovisnosti između koraka i stvarnog pomičnog lasera. Ovdje ću vam pokazati skicu izračuna:

Sada moramo pronaći formulu za izračun. Budući da koristim 12 -bitni DAC, mogu dati napon od -5 - +5V u koracima 0 - 4096. Galvo koji imam narudžbe ima ukupni kut skeniranja od 25 ° pri -5 - +5V. Dakle, moj kut phi je u rasponu od -12, 5 ° - +12, 5 °. Na kraju moram razmisliti o udaljenosti d. Ja osobno želim polje za skeniranje 100x100 mm, tako da će moj d biti 50 mm. Visoki h bit će rezultat phi i d. h je 225,5 mm. Za dovođenje udaljenosti d u odnosu na kut phi upotrijebio sam malu formulu koja će koristiti tangente i pretvoriti kut iz radijana u "DAC-vrijednosti"

Na kraju, moram samo dodati pristranost od 2048, jer je moje polje za skeniranje poravnanje središta i svi su izračuni gotovi.

Zadatak 3: Slanje vrijednosti DAC -u:

Budući da STM32 koji sam koristio nema ugrađen DAC, koristio sam vanjski DAC. Komunikacija između DAC -a i STM32 ostvaruje se putem SPI -ja.

3. DAC

Za sklop koristim isti 12 -bitni DAC "MCP4822" kao i deltaflo. Budući da je DAC unipolarni 0-4, 2V i trebate -+5V bipolarni za ILDA standard, morate izgraditi mali krug s nekim OpAmps. Koristim oplatno pojačalo TL082. Ovo pojačalo-krug morate izgraditi dva puta, jer morate kontrolirati dva galva. Dva OpAmpa su spojena na -15 i +15V kao njihov opskrbni napon.

4. GALVO

Zadnji dio je prilično jednostavan. Izlazni napon dva OPA pojačala bit će spojen na upravljačke programe ILDA Galvo. I to je to, sada biste trebali moći kontrolirati galvos sa signalima koraka i smjera

Korak 3: Krug

Za sklop sam koristio prototip PCB -a.

Signale koraka i smjera možete spojiti izravno na STM32 jer sam aktivirao unutarnje otpornike za povlačenje. Također sam koristio 5V tolerantne pinove za koračne, smjerne i središnje pinove.

Cijelu shemu kruga možete preuzeti u nastavku:

Korak 4: Programiranje STM32

STM32 je programiran s Attolic TrueStudio i CubeMX. TrueStudio je besplatan za korištenje i možete ga preuzeti ovdje

Budući da TrueStudio nije tako jednostavan poput, na primjer Arduino IDE -a, generirao sam.hex datoteku koju jednostavno morate učitati na STM32 mikrokontroler.

U nastavku ću objasniti kako preuzimate datoteku na STM32 "BluePill":

1. Preuzmite "STM32 ST-LINK Utility": Softver možete preuzeti ovdje

2. Instalirajte i otvorite "STM32 ST-LINK Utility":

3. Sada otvorite datoteku Galvo.hex u uslužnom programu ST-Link:

Nakon toga morate spojiti STM32 "BluePill" na ST-Link-V2. Nakon povezivanja kliknite gumb "Poveži se s tragetom":

Na kraju kliknite "Preuzmi". Sada bi vaš STM32 trebao pravilno bljeskati.

Osim toga, priložio sam sve izvorne datoteke za Galvo_Controller u TrueStudio

Korak 5: Mehanički spojite sve dijelove i testirajte ga

Stavio sam sve elektroničke dijelove na aluminijsku ploču od 4 mm radi boljeg pregleda:-)

Sada ću vam pokazati kako vjerojatno trebate namjestiti potenciometre u krugu:

Isprva neke osnovne informacije o ILDA standardu. ILDA standard obično se koristi za laserske emisije, a sastoji se od signala 5V i -5v. Oba signala imaju istu amplitudu, ali s promijenjenim polaritetom. Dakle, ono što moramo jest smanjiti izlazni signal iz DAC -a na 5V i -5V.

Podesite potenciometar:

Ono što ovdje možete vidjeti je izlazni napon ovog kruga na frekvenciji ulaznog koraka od 100 kHz i sa konstantnim signalom smjera. Na ovoj slici sve je u redu. Amplituda ide od 0 do 5V i od 0 do -5. Također su naponi vjerojatno usklađeni.

Sada ću vam pokazati što bi moglo biti pogrešno pri podešavanju potenciometra:

Kao što vidite sada, oba napona vjerojatno nisu usklađena. Rješenje je prilagoditi pomak napona iz OpAmpa. To činite podešavanjem potenciometara "R8" i "R10".

Još jedan primjer:

Kao što vidite sada su naponi vjerojatno poravnati, ali amplituda nije 5V nego 2V. Rješenje je podešavanje otpornika pojačanja od OpAmpa. To činite podešavanjem potenciometara "R7" i "R9".