DIY STEP/DIR LASER GALVO CONTROLLER: 5 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Tere, selles juhendis soovin teile näidata, kuidas saate luua oma samm -dir liidese ILDA standardsetele galvo laserskanneritele.

Nagu te ehk teate, olen ka "DIY-SLS-3D-printeri" ja "JRLS 1000 DIY SLS-3D-PRINTER" leiutaja ning neid masinaid ehitades hakkasin mõtlema, kuidas need printerid toimivad, kui kasutan Descartes'i liikumissüsteemi asemel Galvo skannerit. Kuid nendel päevadel polnud mul teadmisi galvo skanneri kontrolleri programmeerimiseks. Nii et olen kasutanud olemasolevat püsivara, millel on Descartes'i liikumine.

Kuid täna ja pärast mõningaid uuringuid leidsin juhendatava, kus autor kasutab arduino -d DIY Laser Galvo saate loomiseks. Ma arvasin, et see on just see, mida ma otsin, nii et olen tellinud osad nagu tema juhendis ja teinud mõned katsed. Pärast mõningaid uuringuid sain teada, et Arduino ei toimi sammu / suuna liidesega nii hästi, nii et miksisin selle STM32 mikrokontrolleri jaoks uuesti.

Pidage meeles, et see kontroller on vaid prototüüp, kuid seda saab kasutada paljude projektide jaoks. Näiteks DIY SLS 3D -printeris või lasergraveerijas.

Galvo kontrolleri funktsioonid on järgmised:

• muundamine 5 V sammu/juhtimissignaalidest ILDA standardiks
• 120 kHz sisendsagedus (samm / suund signaalid)
• 12 -bitine väljundresolutsioon (0, 006 ° nurga kohta)
• muundamine polaarsetest lineaarseteks koordinaatideks
• ühildub mis tahes liikumiskontrolleriga, mis loob sammu ja suuna signaali
• keskjoondusnõel (suunamisrutiin)

video laser galvo kontrollerist: (varsti)

Kui teile meeldib minu juhendatav, palun hääletage minu remiksikonkursil

Samm: Galvo kontrolleri jaoks vajalikud osad

Galvo kontrolleri elektroonilised osad:

Kogus	Kirjeldus	Link	Hind
1x	ILDA 20Kpps galvo galvanomeetri komplekt	Aliexpress	56, 51€
1x	6mm 650nm laserdiood	Aliexpress	1, 16€
mõned	juhtmed	-	-
1x	ST-Link V2	Aliexpress	1, 92

Vooluahela elektroonilised osad:

Siin on kõik galvo kontrolleri jaoks vajalikud osad. Üritasin hankida kõik osad võimalikult odavalt.

Kogus	Kirjeldus	Nimi ahelal	Link	Hind
1x	STM32 "Blue-Pill" mikrokontroller	"SININE PILL"	Aliexpress	1, 88€
1x	MCP4822 12 -bitine kahe kanaliga DAC	MCP4822	Aliexpress	3, 00€
2x	TL082 kahekordne võimendi	IC1, IC2	Aliexpress	0, 97€
6x	1k takisti	R1-R6	Aliexpress	0, 57€
4x	10k trimmi-potentsiomeeter	R7-R10	Aliexpress	1, 03€
mõned	tihvti päis	-	Aliexpress	0, 46€

2. samm: kontrolleri teooria

Siin selgitan teile, kuidas kontroller üldiselt töötab. Näitan ka mõningaid üksikasju, näiteks täisnurga arvutamist.

1. LIIKUMISTE KONTROLLER

Liikumiskontroller on osa, kus saate luua sammu- ja suuna signaale. Sammu/suuna juhtimist kasutatakse sageli samm-mootoriga rakendustes, nagu 3D-printerid, laserid või CNC-freesid.

Lisaks sammu- ja suunasignaalidele on STM32 ja liikumiskontrolleri ühildamiseks vaja keskmist suunatihvti. Seda seetõttu, et pead on absoluutselt juhitavad ja piirlüliteid pole vaja.

2. STM32-mikrokontroller

Mikrokontroller STM32 on selle kontrolleri süda. Sellel mikrokontrolleril on mitmeid ülesandeid. Need ülesanded on järgmised:

Ülesanne 1: Mõõtke signaale

Esimene ülesanne on sisendsignaalide mõõtmine. Sel juhul on tegemist samm- ja suunatuledega. Kuna ma ei taha, et liikumiskontrollerit sisendsagedus piiraks, kavandasin vooluahela 120 kHz jaoks (testitud). Selle sisendsageduse saavutamiseks ilma andmeid kaotamata kasutan sammude / suundade liidese haldamiseks STM32 -l kahte riistvara taimerit TIM2 ja TIM3. Lisaks sammu- ja suunasignaalidele on ka suunamissignaal. Seda joondamist kontrollib STM32 väline katkestus.

Ülesanne 2: Arvutage signaalid

Nüüd peab kontroller arvutama signaalid DAC -i jaoks õigele väärtusele. Kuna galvo loob mittelineaarse polaarkoordinaatide süsteemi, on vaja väikest arvutust, et luua astmelise ja tegeliku liigutatud laseri vahel lineaarne sõltuvus. Siin näitan teile arvutuse visandit:

Nüüd peame leidma arvutamise valemi. Kuna kasutan 12 -bitist DAC -i, võin 0–4096 sammuga väljastada pinge vahemikus -5 - +5 V. Minu tellitud galvo skaneerimisnurk on -5 - +5 V juures 25 °. Seega on minu nurk phi vahemikus -12, 5 ° - +12, 5 °. Lõpuks pean mõtlema kaugusele d. Mina isiklikult tahan skaneerimisvälja 100x100 mm, seega on minu d 50 mm. Kõrge h on phi ja d tulemus. h on 225,5 mm. Kauguse d viimiseks nurga phi suhtes kasutasin väikest valemit, mis kasutab puutujaid ja teisendab nurga radiaanidest "DAC-väärtusteks"

Lõpuks on mul vaja lisada ainult 2048 nihke, sest minu skannimisväli on joondus keskpunkti ja kõik arvutused on tehtud.

Ülesanne 3: väärtuste saatmine DAC -ile:

Kuna minu kasutusel oleval STM32 -l pole DAC -i sisseehitatud, olen kasutanud välist DAC -i. Side DAC ja STM32 vahel toimub SPI kaudu.

3. DAC

Vooluahela jaoks kasutan sama 12 -bitist DAC -i "MCP4822" nagu deltaflo. Kuna DAC on ühepolaarne 0-4, 2V ja ILDA standardi jaoks vajate -+5V bipolaarset, peate ehitama väikese vooluringi mõne OpAmp -iga. Ma kasutan TL082 OpAmpsit. Peate selle võimendusahela kaks korda üles ehitama, sest peate juhtima kahte pead. Kaks OpAmprit on ühendatud toitepingega -15 ja +15V.

4. GALVO

Viimane osa on üsna lihtne. Kahe OPAmpi väljundpinge ühendatakse ILDA Galvo draiveritega. Ja ongi kõik, nüüd peaksite saama peavalu juhtida sammu- ja suunamärkidega

3. samm: vooluring

Vooluahela jaoks olen kasutanud PCB prototüüpi.

Samm- ja suunasignaalid saate ühendada otse STM32 -ga, kuna mul on aktiveeritud sisemised tõmbetakistid. Samuti olen kasutanud sammu-, suuna- ja kesknööpnõelte jaoks 5 V tolerantse kontakte.

Allpool saate skeemi täieliku skeemi alla laadida:

4. samm: STM32 programmeerimine

STM32 on programmeeritud Attolic TrueStudio ja CubeMX abil. TrueStudio on tasuta kasutatav ja selle saate alla laadida siit

Kuna TrueStudio pole nii lihtne nagu näiteks Arduino IDE, olen genereerinud.hex -faili, mille peate lihtsalt STM32 mikrokontrollerisse üles laadima.

Järgnevalt selgitan, kuidas faili STM32 "BluePill" -le üle laadida:

1. Laadige alla "STM32 ST-LINK Utility": Tarkvara saate alla laadida siit

2. Installige ja avage "STM32 ST-LINK Utility":

3. Nüüd avage fail Galvo.hex ST-Linki utiliidis:

Pärast seda peate ühendama STM32 "BluePill" ST-Link-V2-ga. Kui olete ühenduse loonud, klõpsake nuppu "Ühenda tragetiga":

Lõpuks klõpsake nuppu "Laadi alla". Nüüd peaks teie STM32 õigesti vilkuma.

Lisaks olen TrueStudio lisanud kõik Galvo_Controller lähtefailid

Samm: ühendage kõik osad mehaaniliselt ja katsetage

Olen kõik elektroonilised osad parema väljanägemise nimel asetanud 4 mm alumiiniumplaadile:-)

Nüüd näitan teile, kuidas peate ahela potentsiomeetreid reguleerima:

Esialgu veidi taustteavet ILDA standardi kohta. Tavaliselt kasutatakse lasersaadete jaoks ILDA standardit ning see koosneb 5V ja -5v signaalidest. Mõlemal signaalil on sama amplituud, kuid nende polaarsus on muutunud. Niisiis peame kärpima väljundsignaali DAC -lt 5V ja -5V -le.

Potentsiomeetri reguleerimine:

Siin näete selle vooluahela väljundpinget sisendsammu sagedusel 100 kHz ja konstantse suunaga. Sellel pildil on kõik korras. Amplituud on vahemikus 0 kuni 5 V ja 0 kuni -5. Samuti on pinged tõenäoliselt joondatud.

Nüüd näitan teile, mis võib potentsiomeetri reguleerimisel valesti minna:

Nagu nüüd näete, pole mõlemad pinged tõenäoliselt joondatud. Lahenduseks on nihkepinge reguleerimine OpAmpist. Seda saate teha, reguleerides potentsiomeetreid "R8" ja "R10".

Veel üks näide:

Nagu näete, on pinged tõenäoliselt joondatud, kuid amplituud ei ole 5V, vaid 2V. Lahenduseks on võimendustakisti reguleerimine OpAmpist. Seda saate teha, reguleerides potentsiomeetreid "R7" ja "R9".