DIY STEP/DIR LASER GALVO CONTROLLER: 5 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:52

Sveiki, Šajā pamācībā es vēlos jums parādīt, kā jūs varat izveidot savu soli / dir interfeisu ILDA standarta galvo lāzera skeneriem.

Kā jūs zināt, es esmu arī "DIY-SLS-3D-Printer" un "JRLS 1000 DIY SLS-3D-PRINTER" izgudrotājs, un, kamēr es būvēju šīs mašīnas, es sāku domāt par to, kā šie printeri darbosies, ja es izmantošu Galvo skenerus, nevis kartēzisko kustību sistēmu. Tomēr šajās dienās man nebija zināšanu, lai ieprogrammētu kontrolieri galvo skenerim. Tāpēc es esmu izmantojis esošu programmaparatūru ar Dekarta kustību.

Bet šodien un pēc dažiem pētījumiem es atradu pamācību, kur autors izmanto arduino, lai izveidotu DIY Laser Galvo šovu. Es domāju, ka tas ir tieši tas, ko es meklēju, tāpēc esmu pasūtījis detaļas, kā norādīts viņa instrukcijās, un veicis dažus eksperimentus. Pēc dažiem pētījumiem es uzzināju, ka Arduino nedarbosies tik labi kā soļu / virzienu saskarne, tāpēc es to miksēju STM32 mikrokontrolleram.

Lūdzu, atcerieties, ka šis kontrolieris ir tikai prototips, taču to var izmantot daudziem projektiem. Piemēram, DIY SLS 3D printerī vai lāzera gravierī.

Galvo kontroliera funkcijas ir šādas:

• pārveidošana no 5V pakāpju/dir signāliem uz ILDA standartu
• 120 kHz ieejas frekvence (soļa / virziena signāli)
• 12 bitu izejas izšķirtspēja (0, 006 ° uz leņķi)
• pārvēršana no polārajām uz lineārajām koordinātām
• saderīgs ar jebkuru kustības kontrolieri, kas radīs soļa un virziena signālu
• centra izlīdzināšanas tapa (regulēšanas procedūra)

video par lāzera galvo kontrolieri: (drīzumā)

Ja jums patīk mans Instructable, lūdzu, balsojiet par mani Remix konkursā

1. darbība. Galvo kontrolleram nepieciešamās detaļas

Galvo kontroliera elektroniskās daļas:

Daudzums	Apraksts	Saite	Cena
1x	ILDA 20Kpps galvo galvanometru komplekts	Aliexpress	56, 51€
1x	6 mm 650 nm lāzera diode	Aliexpress	1, 16€
daži	vadi	-	-
1x	ST-Link V2	Aliexpress	1, 92

Ķēdes elektroniskās daļas:

Šeit ir visas galvo kontroliera nepieciešamās detaļas. Es centos iegūt visas detaļas pēc iespējas lētāk.

Daudzums	Apraksts	Vārds uz ķēdes	Saite	Cena
1x	STM32 "Blue-Pill" mikrokontrolleris	"ZILAIS PILS"	Aliexpress	1, 88€
1x	MCP4822 12 bitu divkanālu DAC	MCP4822	Aliexpress	3, 00€
2x	TL082 dubultā OpAmp	IC1, IC2	Aliexpress	0, 97€
6x	1k rezistors	R1-R6	Aliexpress	0, 57€
4x	10k apdares potenciometrs	R7-R10	Aliexpress	1, 03€
daži	tapas galvene	-	Aliexpress	0, 46€

2. solis: kontroliera teorija

Šeit es jums paskaidrošu, kā kontrolieris darbojas kopumā. Es parādīšu arī dažas detaļas, piemēram, pareizā leņķa aprēķinu.

1. KUSTĪBU VADĪTĀJS

Kustības kontrolieris ir daļa, kurā jūs izveidosit soļa un virziena signālus. Pakāpienu/virzienu vadību bieži izmanto soļu motoru lietojumos, piemēram, 3D printeros, lāzeros vai CNC dzirnavās.

Papildus soļiem un virziena signāliem, lai STM32 un kustību kontrolieris būtu vienprātīgi, ir nepieciešama centra izlīdzināšanas tapa. Tas ir tāpēc, ka galvas ir absolūti kontrolētas un nav nepieciešami nekādi gala slēdži.

2. STM32-mikrokontrolleris

STM32 mikrokontrolleris ir šī kontroliera sirds. Šim mikrokontrolleram ir jāveic vairāki uzdevumi. Šie uzdevumi ir:

1. uzdevums: mērīt signālus

Pirmais uzdevums ir izmērīt ieejas signālus. Šajā gadījumā tie būs soļa un virziena signāli. Tā kā es nevēlos, lai kustības kontrolieri ierobežotu ieejas frekvence, es izveidoju ķēdi 120 kHz (pārbaudīts). Lai sasniegtu šo ievades frekvenci, nezaudējot datus, es izmantoju divus aparatūras taimerus TIM2 un TIM3 uz STM32, lai pārvaldītu soļu / virzienu saskarni. Papildus soļiem un virziena signāliem ir nobīdes signāls. Šo izlīdzināšanu kontrolē STM32 ārējs pārtraukums.

2. uzdevums: aprēķiniet signālus

Tagad kontrolierim ir jāaprēķina signāli atbilstoši DAC vērtībai. Tā kā galvo izveidos nelineāru polāro koordinātu sistēmu, ir nepieciešams neliels aprēķins, lai izveidotu lineāru atkarību starp soli un faktisko pārvietoto lāzeru. Šeit es jums parādīšu aprēķina skici:

Tagad mums jāatrod aprēķina formula. Tā kā es izmantoju 12 bitu DAC, es varu izdalīt spriegumu no -5 - +5V 0 - 4096 soļos. Galvo I have order kopējais skenēšanas leņķis ir 25 ° pie -5 - +5V. Tātad mans leņķis phi ir robežās no -12, 5 ° - +12, 5 °. Visbeidzot man jādomā par attālumu d. Es personīgi vēlos skenēšanas lauku 100x100 mm, tāpēc mans d būs 50 mm. Augsts h būs phi un d rezultāts. h ir 225,5 mm. Lai attālumu d salīdzinātu ar leņķi phi, es izmantoju nelielu formulu, kas izmantos pieskares un pārvērsīs leņķi no radiāniem par "DAC vērtībām"

Visbeidzot, man jāpievieno tikai 2048. gada novirze, jo mans skenēšanas lauks ir izlīdzināšana centrā un visi aprēķini ir veikti.

3. uzdevums: nosūtīt vērtības DAC:

Tā kā izmantotajam STM32 nav iebūvēta DAC, esmu izmantojis ārēju DAC. Saziņa starp DAC un STM32 tiek realizēta, izmantojot SPI.

3. DAC

Ķēdei es izmantoju to pašu 12 bitu DAC "MCP4822" kā deltaflo. Tā kā DAC ir vienpolārs 0-4, 2V un jums ir nepieciešams -+5V bipolārs ILDA standartam, jums ir jāizveido neliela ķēde ar dažiem OpAmps. Es izmantoju TL082 OpAmps. Šī pastiprinātāja shēma ir jāveido divreiz, jo jums ir jākontrolē divas galvas. Abi OpAmps kā barošanas spriegums ir savienoti ar -15 un +15V.

4. GALVO

Pēdējā daļa ir diezgan vienkārša. Abu OPAmps izejas spriegums tiks pievienots ILDA Galvo draiveriem. Un tas arī viss, tagad jums vajadzētu būt iespējai kontrolēt galvas ar soļa un virziena signāliem

3. solis: ķēde

Ķēdei esmu izmantojis PCB prototipu.

Jūs varat pieslēgt soļa un virziena signālus tieši pie STM32, jo man ir aktivizēti iekšējie nolaižamie rezistori. Arī pakāpienu, virzienu un centra tapām esmu izmantojis 5V tolerantus tapas.

Jūs varat lejupielādēt pilnu shēmas shēmu zemāk:

4. solis: STM32 programmēšana

STM32 ir ieprogrammēts ar Attolic TrueStudio un CubeMX. TrueStudio var izmantot bez maksas, un to varat lejupielādēt šeit

Tā kā TrueStudio nav tik vienkāršs kā, piemēram, Arduino IDE, esmu izveidojis.hex failu, kas jums vienkārši jāaugšupielādē STM32 mikrokontrollerī.

Turpmāk es paskaidrošu, kā augšupielādēt failu STM32 "BluePill":

1. Lejupielādēt "STM32 ST-LINK Utility": Programmatūru varat lejupielādēt šeit

2. Instalējiet un atveriet "STM32 ST-LINK Utility":

3. Tagad atveriet Galvo.hex failu ST-Link Utility:

Pēc tam STM32 "BluePill" jāpievieno ST-Link-V2. Kad esat izveidojis savienojumu, noklikšķiniet uz pogas “Savienot ar traget”:

Visbeidzot noklikšķiniet uz "Lejupielādēt". Tagad jūsu STM32 vajadzētu pareizi mirgot.

Turklāt TrueStudio esmu pievienojis visus Galvo_Controller avota failus

5. darbība: mehāniski savienojiet visas detaļas un pārbaudiet to

Es esmu ievietojis visas elektroniskās detaļas uz 4 mm alumīnija plāksnes, lai labāk izskatītos:-)

Tagad es jums parādīšu, kā jums, iespējams, ir jāpielāgo ķēdes potenciometri:

Sākumā zināma pamatinformācija par ILDA standartu. ILDA standartu parasti izmanto lāzera šoviem, un tas sastāv no 5V un -5v signāla. Abiem signāliem ir vienāda amplitūda, bet ar mainītu polaritāti. Tātad mums ir jāapgriež izejas signāls no DAC uz 5V un -5V.

Pielāgojiet potenciometru:

Šeit jūs varat redzēt šīs ķēdes izejas spriegumu pie ieejas soļa frekvences 100 kHz un ar nemainīgu virziena signālu. Šajā attēlā viss ir kārtībā. Amplitūda svārstās no 0 līdz 5 V un no 0 līdz -5. Arī spriegumi, iespējams, ir izlīdzināti.

Tagad es jums parādīšu, kas varētu notikt nepareizi, pielāgojot potenciometru:

Kā redzat, abi spriegumi, iespējams, nav saskaņoti. Risinājums ir noregulēt nobīdes spriegumu no OpAmp. Jūs to darāt, noregulējot potenciometrus "R8" un "R10".

Cits piemērs:

Kā redzat, spriegumi, iespējams, ir izlīdzināti, bet amplitūda nav 5V, bet 2V. Risinājums ir pielāgot pastiprinājuma rezistoru no OpAmp. Jūs to darāt, noregulējot potenciometrus "R7" un "R9".