Srce stroja (laserski mikroprojektor): 8 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Ovaj Instructable duhovni je nasljednik ranijeg eksperimenta gdje sam izgradio dvoosni laserski sklop upravljača ogledalom od 3D ispisanih dijelova i solenoida.

Ovaj put sam htio biti mali i imao sam sreću pronaći neke komercijalno izrađene laserske module za upravljanje s mrežne znanstvene utičnice. Moj je dizajn počeo nalikovati Daleku, pa sam krenuo s idejom i napravio dva inča visok bot inspiriran Dalekom koji na vas puca laserom.

Ali ne pokušava vas istrijebiti-samo vam šalje malo ljubavi iz svog elektro-mehaničkog srca!

Ako vam se sviđa ovaj projekt, glasajte za njega na natječaju za optiku!:)

Korak 1: Nešto malo iz države Texas

Srce stroja je TALP1000B modul tvrtke Texas Instruments, koji je opisan kao „dvoosno analogno MEMS pokazivačko ogledalo“. Ovo je zalogaj, pa ćemo ga raščlaniti:

• Dvoosna: To znači da se uređaj može naginjati u vodoravnoj i okomitoj osi.
• Analogno: Nagib duž osi kontrolira analogni napon, koji varira od -5 do 5 volti.
• MEMS: Ovo znači Micro Electrical Mechanical System i znači da je vrlo sićušan!
• Pokazivačko ogledalo: U središtu uređaja nalazi se ogledalo na gimbalima; ogledalo se može usmjeriti nekoliko stupnjeva u svakom smjeru, što mu omogućuje usmjeravanje lasera bilo gdje unutar stožca od nekoliko stupnjeva.

Brzo pregledavanje podatkovne tablice pokazuje da je ovo sofisticiran dio. Osim četiri zavojnice upravljača, tu je i odašiljač svjetla, četiri senzora položaja i osjetnik temperature. Iako nećemo koristiti senzore, kasnije ću iz blizine podijeliti neke prekrasne fotografije oštećenog TALP1000B.

TALP1000B je ukinut, ali ga ne možete pronaći, mogli biste sami izgraditi mnogo veće ogledalo za lasersko pokazivanje koristeći planove koje sam iznio u svom prethodnom Instructable: principi su potpuno isti, ali morate izgraditi život -velikog Daleka za smještaj!

Korak 2: Opis materijala

Slijedi popis materijala za ovaj projekt:

• One Texas Instruments TALP1000B (ukinuto)
• Jedan Arduino Nano
• Jedan upravljački program SparkFun motora - dvostruki TB6612FNG (sa zaglavljima)
• Jedna ploča
• Jedan trimpot (1 kOhms)
• Četiri kratkospojne žice od 2,54 mm do 2 mm
• Zaglavlja 0,1 "(2,54 mm)
• 3D pisač i filament
• Crveni laserski pokazivač

Modul TALPB najteže je pronaći. Imao sam sreće i pokupio sam ih nekoliko na znanstvenom prodajnom mjestu.

Možda ćete i dalje pronaći TALPB na internetu po pretjeranim cijenama, ali ne preporučujem da trošite puno novca na njih iz sljedećih razloga:

• Smiješno su krhki, možda će vam trebati nekoliko ako ih slomite.
• Imaju nisku rezonantnu frekvenciju od 100Hz, što znači da ih ne možete voziti dovoljno brzo za laserske emisije bez treperenja.
• Imaju pozlaćenu površinu, što znači da reflektira samo crvene lasere. Ovo isključuje uporabu super-svijetlozelenih lasera ili ljubičastih lasera sa svjetlucavim u mraku ekranima za postojanost.
• Iako ovi dijelovi imaju senzore položaja, mislim da Arduino nije dovoljno brz da ih pokreće s nekom vrstom pozicijske povratne informacije.

Moje je mišljenje da, iako su ti dijelovi nevjerojatno mali i točni, čini se da nisu dovoljno praktični za hobi projekte. Volio bih vidjeti da zajednica donosi bolje DIY dizajne!

Korak 3: Stvaranje tijela

Modelirao sam tijelo u OpenSCAD -u i 3D ga ispisao. To je krnji stožac s otvorom na vrhu, utorom na stražnjoj strani za umetanje modula TALB1000P i velikom zjapećom svjetlosnom rupom sprijeda.

Svijetlite laserom odozgo i on se reflektira sprijeda. Ovo 3D tiskano tijelo ne samo da izgleda super, već je i funkcionalno. Održava sve usklađeno i smješta smiješno krhki modul TALB1000P. Dodao sam grebene i izbočine kako bih olakšao hvatanje nakon što sam ispustio rani prototip i uništio modul TALB1000P.

Korak 4: Mnogi načini da slomite srce

TALP1000B je izuzetno krhki dio. Kratki pad ili neoprezan dodir oštetit će dio (slučajni dodir na taj način uništio sam drugi modul). Toliko je krhak da sumnjam da bi ga čak i snažan pogled mogao ubiti!

Ako fizičke opasnosti nisu bile dovoljne, podatkovni list navodi dodatnu opasnost:

Pazite da pri pokretanju ili zaustavljanju sinusoidnog pogonskog napona izbjegnete prijelazne prekide pri zaustavljanju. Ako podesite pogonsku snagu od 50Hz na napon koji proizvodi veliku rotaciju zrcala od 50 Hz (mehaničko kretanje od 4 do 5 stupnjeva), tada će ogledalo raditi više tisuća sati bez problema. Međutim, ako isključite napajanje sinusnog pogona ili gore u vrijeme kada je izlaz napona značajan, tada dolazi do naponskog koraka koji će pobuditi rezonanciju zrcala i može rezultirati prilično velikim kutovima rotacije (dovoljno da ogledalo udari u keramičku ploču koja služi kao zaustavljanje rotacije). Postoje dva načina da se to izbjegne: a) uključivanje ili isključivanje napajanja samo kada je pogonski napon blizu nule (prikazano na donjem crtežu), b) smanjenje amplitude sinusnog pogona prije uključivanja ili isključivanja.

Dakle, u osnovi, čak i isključivanje proklete struje može ga uništiti. O vej!

Korak 5: Krug srčanog stimulatora

Krug upravljačkog programa koji sam za njega napravio sastoji se od Arduino Nano-a i dvokanalnog upravljačkog programa motora.

Iako su pokretači motora namijenjeni motorima, oni jednako lako mogu pokretati magnetske zavojnice. Kad je spojen na magnetski svitak, funkcije vozača naprijed i natrag uzrokuju da se zavojnica napaja u smjeru naprijed ili unatrag.

Zavojnice na TALP1000B zahtijevaju do 60mA za rad. To je iznad maksimalnih 40 mA koje Arduino može pružiti, pa je upotreba upravljačkog programa neophodna.

Također sam svom dizajnu dodao trim lonac i to mi omogućuje kontrolu amplitude izlaznog signala. To mi omogućuje da snizim pogonske napone na nulu prije isključivanja napajanja kruga, kako bih izbjegao rezonancije na koje me je tablica upozoravala.

Korak 6: Vozač koji neće raditi … i onaj koji radi

Kako bih potvrdio da moj sklop daje glatki valni oblik, napisao sam testni program za izlaz sinusnog vala na osi X i kosinusa na osi Y. Priključio sam svaki izlaz svog pogonskog kruga na bipolarne LED diode u nizu s otpornikom od 220 ohma. Bipolarna LED je posebna vrsta dvopolne LED diode koja svijetli jednom bojom kada struja teče u jednom smjeru, a drugom bojom kada struja teče u suprotnom smjeru.

Ovaj testni uređaj omogućio mi je promatranje promjena boje i osigurao da nema brzih promjena boje. Odmah sam primijetio sjajne bljeskove kad je jedna boja izblijedjela i prije nego što je druga boja trebala nestati.

Problem je bio u tome što sam kao upravljački program motora koristio čip L9110. Ovaj vozač ima pin za brzinu PWM-a i pin za smjer, ali radni ciklus signala za kontrolu brzine PWM-a u smjeru naprijed obrnut je od radnog ciklusa u obrnutom smjeru.

Za izlaz nule kada je bit smjera naprijed, potreban vam je radni ciklus od 0% PWM; ali kad je bit smjera obrnut, potreban vam je radni ciklus PWM od 100% za izlaz nule. To znači da za izlaz ostaje nula tijekom promjene smjera, morate promijeniti smjer i vrijednost PWM-a odjednom-to se ne može dogoditi istovremeno, pa bez obzira kojim redoslijedom to radite, dobivate skokove napona pri prijelazu s negativnog na pozitivan kroz nulu.

To je objasnilo bljeskove koje sam vidio i ispitni krug me vjerojatno spasio od uništenja drugog modula TALB1000B!

Vozač motora SparkFun spašava dan

Uvidjevši da L9110 ne ide, odlučio sam procijeniti SparkFun upravljački program motora - Dual TB6612FNG (koji sam osvojio u ranijim Instructable! Woot!).

Na tom čipu, PWM na pinu za kontrolu brzine od 0% znači da se izlazi pokreću na 0%, bez obzira na smjer. TB6612FNG ima dva pina za upravljanje smjerom koji se moraju okrenuti da bi se obrnuo smjer, ali s PWM iglom pri radnom ciklusu od nule, to je sigurno učiniti putem srednjeg stanja u kojem su In1 i In2 VISOKI-to stavlja vozača u srednji način rada "kratke kočnice" koji na bilo koji način daje energiju zavojnicama.

S TB6612FNG uspio sam postići glatki prijelaz polariteta nakon nule bez ikakvih bljeskova. Uspjeh!

Korak 7: Pokretanje Arduino skice i testiranje performansi

Drugoplasirani na natjecanju iz optike