Mašīnas sirds (lāzera mikroprojektors): 8 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Šī pamācība ir garīgais pēctecis kādam iepriekšējam eksperimentam, kurā no 3D drukātajām detaļām un solenoīdiem es uzbūvēju divu asu spoguļa lāzera stūres mehānismu.

Šoreiz es gribēju palikt niecīga, un man bija paveicies atrast dažus komerciāli izgatavotus lāzera stūres moduļus no tiešsaistes zinātniskā pārpalikuma. Mans dizains sāka atgādināt Daleku, tāpēc es skrēju ar šo ideju un izveidoju divu collu augstu Daleka iedvesmotu bot, kas šauj uz jums lāzerus.

Bet tas nav mēģinājums jūs iznīcināt-tas tikai sūta jums mīlestību no tās elektromehāniskās sirds!

Ja jums patīk šis projekts, lūdzu, balsojiet par to Optikas konkursā!:)

1. darbība: kaut kas mazs no Teksasas štata

Iekārtas sirds ir TALP1000B modulis no Texas Instruments, kas tiek aprakstīts kā “divu asu analogs MEMS rādītāja spogulis”. Tas ir diezgan kumoss, tāpēc sadalīsim to:

• Divasis: tas nozīmē, ka ierīce var sasvērties horizontālajā un vertikālajā asī.
• Analogs: slīpumu pa asi kontrolē analogs spriegums, kas svārstās no -5 līdz 5 voltiem.
• MEMS: tas nozīmē mikroelektrisko mehānisko sistēmu, un tas nozīmē, ka tā ir ļoti niecīga!
• Rādītāja spogulis: ierīces centrā ir spogulis uz kardāniem; spoguli var pavērst par dažiem grādiem katrā virzienā, ļaujot tam virzīt lāzeru jebkurā dažu grādu konusa robežās.

Ātri pārlūkojot datu lapu, redzams, ka šī ir sarežģīta daļa. Papildus četrām stūres spolēm ir gaismas izstarotājs, četri stāvokļa sensori un temperatūras sensors. Lai gan mēs neizmantosim sensorus, vēlāk es tuvumā dalīšos ar krāšņām bojāta TALP1000B fotogrāfijām.

TALP1000B darbība tiek pārtraukta, taču jūs to nevarat atrast, jūs pats varētu izveidot daudz lielāku lāzera rādītāja spoguli, izmantojot iepriekšējā instrukcijā izklāstītos plānus: principi ir pilnīgi vienādi, taču jums ir jāveido dzīve -izmēra Daleks to izmitināt!

2. solis: materiālu saraksts

Šī projekta materiālu saraksts ir šāds:

• Viens Texas Instruments TALP1000B (pārtraukts)
• Viens Arduino Nano
• Viens SparkFun motora draiveris - dubultā TB6612FNG (ar galvenēm)
• Viens maizes dēlis
• Viens trimpots (1 kOhm)
• Četri 2,54 mm līdz 2 mm džemperu vadi
• 0,1 collu (2,54 mm) galvenes
• 3D printeris un kvēldiegs
• Sarkans lāzera rādītājs

TALPB moduli ir visgrūtāk atrast. Man paveicās un paņēmu dažus zinātniskā pārpalikuma tirdzniecības vietās.

Jūs joprojām varat atrast TALPB tiešsaistē par pārmērīgām cenām, taču es neiesaku tiem tērēt daudz naudas šādu iemeslu dēļ:

• Tie ir smieklīgi trausli, jums var būt nepieciešami vairāki gadījumi, ja jūs tos sadalīsit.
• Viņiem ir zema rezonanses frekvence 100 Hz, kas nozīmē, ka jūs nevarat tos vadīt pietiekami ātri, lai parādītu lāzera šovus bez mirgošanas.
• Viņiem ir apzeltīta virsma, kas nozīmē, ka tā atspoguļo tikai sarkanos lāzerus. Tas izslēdz iespēju izmantot īpaši spilgti zaļus lāzerus vai violetus lāzerus ar tumsā mirdzošiem ekrāniem.
• Lai gan šīm daļām ir pozīcijas sensori, es nedomāju, ka Arduino ir pietiekami ātrs, lai tos vadītu ar sava veida pozicionālo atgriezenisko saiti.

Manuprāt, lai gan šīs daļas ir neticami mazas un precīzas, šķiet, ka tās nav pietiekami praktiskas hobiju projektiem. Es gribētu redzēt, ka sabiedrība nāk klajā ar labāku DIY dizainu!

3. solis: ķermeņa veidošana

Es modelēju korpusu OpenSCAD un 3D to izdrukāju. Tas ir saīsināts konuss ar atveri augšpusē, slots aizmugurē TALB1000P moduļa ievietošanai un liels, tukšs gaismas caurums priekšpusē.

Jūs spīdat lāzeru no augšas, un tas tiek atspoguļots priekšpusē. Šis 3D drukātais korpuss ne tikai izskatās foršs, bet arī funkcionāls. Tas visu izlīdzina un tajā atrodas smieklīgi trauslais TALB1000P modulis. Es pievienoju izciļņus un izciļņus, lai būtu vieglāk satvert pēc tam, kad nometu agrīno prototipu un iznīcināju TALB1000P moduli.

4. solis: daudzi veidi, kā salauzt sirdi

TALP1000B ir ārkārtīgi trausla detaļa. Īss kritiens vai neuzmanīgs pieskāriens sagraus daļu (nejauši pieskaroties tai es iznīcināju savu otro moduli). Tas ir tik trausls, ka man ir aizdomas, ka pat spēcīgs skatiens varētu to nogalināt!

Ja ar fiziskām briesmām nebūtu pietiekami, datu lapā ir norādītas papildu briesmas:

Esiet piesardzīgs, lai izvairītos no starta apstāšanās pārejas, uzsākot vai apturot sinusoidālo piedziņas spriegumu. Ja 50 Hz piedziņas jauda tiek iestatīta uz spriegumu, kas rada lielu 50 Hz spoguļa rotāciju (4 līdz 5 grādu mehāniska kustība), tad spogulis darbosies daudzus tūkstošus stundu bez problēmām. Tomēr, ja viens izslēdz sinusa piedziņas strāvas padevi vai laikā, kad sprieguma izeja ir ievērojama, notiek sprieguma pakāpe, kas uzbudinās spoguļa rezonansi un var radīt diezgan lielus rotācijas leņķus (pietiekami, lai spogulis trāpītu pret keramikas shēmas plati, kas kalpo kā rotācijas apturētājs). Ir divi veidi, kā no tā izvairīties: a) ieslēdziet vai samaziniet strāvu tikai tad, kad piedziņas spriegums ir tuvu nullei (parādīts zemāk esošajā zīmējumā);

Tātad, pat izslēdzot baro jaudu, tas var tikt sabojāts. Ak vai!

5. solis: elektrokardiostimulatora ķēde

Vadītāja ķēde, ko es tam izveidoju, sastāv no Arduino Nano un divkanālu motora draivera.

Lai gan motoru draiveri ir paredzēti motoriem, tie var vadīt magnētiskās spoles tikpat viegli. Pieslēdzoties pie magnētiskās spoles, vadītāja uz priekšu un atpakaļgaitas funkcijas izraisa spoles spriegumu uz priekšu vai atpakaļ.

Lai darbotos TALP1000B spoles, nepieciešams līdz 60 mA. Tas pārsniedz maksimālo 40 mA, ko var nodrošināt Arduino, tāpēc draivera izmantošana ir būtiska.

Es savam dizainam pievienoju arī apdares podu, un tas ļauj man kontrolēt izejas signāla amplitūdu. Tas ļauj pirms ķēdes izslēgšanas izslēgt piedziņas spriegumu līdz nullei, lai izvairītos no rezonansēm, par kurām mani brīdināja datu lapa.

6. solis: vadītājs, kurš nestrādās … un tas, kas darbojas

Lai pārbaudītu, vai mana ķēde izvada vienmērīgu viļņu formu, es uzrakstīju testa programmu, lai izvadītu sinusoīdu uz X ass un kosinusu uz Y ass. Katru piedziņas ķēdes izeju es savienoju ar bipolāriem gaismas diodēm virknē ar 220 omu rezistoru. Bipolāra gaismas diode ir īpaša veida divu terminālu gaismas diode, kas spīd vienā krāsā, kad strāva plūst vienā virzienā, un citā krāsā, ja strāva plūst pretējā virzienā.

Šī testa iekārta ļāva man novērot krāsu izmaiņas un nodrošināt, ka nav strauju krāsas izmaiņu. Tūlīt pēc sikspārņa es novēroju spilgtas zibspuldzes, kad viena krāsa izbalēja un pirms otra krāsa gandrīz izbalēja.

Problēma bija tāda, ka es kā motora draiveri izmantoju mikroshēmu L9110. Šim vadītājam ir PWM ātruma tapa un virziena tapa, bet PWM ātruma kontroles signāla darba cikls uz priekšu ir darba cikla apgrieztais pretējā virzienā.

Lai izvadītu nulli, kad virziena bits ir uz priekšu, jums ir nepieciešams 0% PWM darba cikls; bet, ja virziena bits ir pretējs, jums ir nepieciešams 100% PWM darba cikls, lai izvadītu nulli. Tas nozīmē, ka, lai virziena maiņas laikā izeja paliktu nulle, jums vienlaikus ir jāmaina gan virziena, gan PWM vērtība-tas nevar notikt vienlaicīgi, tāpēc neatkarīgi no tā, kādā secībā jūs to darāt, jūs saņemat sprieguma lēcienus, pārejot no negatīvā uz pozitīvs līdz nullei.

Tas izskaidroja zibspuldzes, kuras es biju redzējis, un testa ķēde, iespējams, izglāba mani no cita TALB1000B moduļa iznīcināšanas!

SparkFun motora vadītājs ietaupa dienu

Konstatējot, ka L9110 bija neveiksmīgs, es nolēmu novērtēt SparkFun motora draiveri - Dual TB6612FNG (ko biju uzvarējis iepriekšējā Instructable! Woot!).

Šajā mikroshēmā PWM uz 0% ātruma kontroles tapas nozīmē, ka izejas tiek darbinātas ar 0% neatkarīgi no virziena. TB6612FNG ir divi virziena vadības tapas, kas jāpagriež, lai mainītu virzienu, bet ar PWM tapu pie nulles darba cikla, to var droši izdarīt, izmantojot starpstāvokli, kurā gan In1, gan In2 ir HIGH-tas liek vadītāju ieslēdz starpposma "īsās bremzes" režīmā, kas spolei jebkurā veidā dod enerģiju.

Izmantojot TB6612FNG, man izdevās panākt vienmērīgu polaritātes pāreju pāri nullei bez zibspuldzēm. Veiksmi!

7. darbība: Arduino skices un veiktspējas testēšana

Otrā vieta optikas konkursā