Masina süda (laser mikroprojektor): 8 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:49

See juhendatav on vaimne järeltulija varasemale eksperimendile, kus ma ehitasin 3D-trükitud osadest ja solenoididest kaheteljelise peeglilaser-rooliseadme.

Seekord tahtsin pisikeseks jääda ja mul oli õnn leida veebipõhisest teaduslikust üleliigsest pistikupesast mõned kaubanduslikult toodetud laserroolimoodulid. Minu disain hakkas meenutama Daleki, nii et ma jooksin selle ideega ja tegin kahe tolli kõrguse Daleki inspireeritud bot, mis tulistab teile lasereid.

Kuid see ei püüa teid hävitada-see saadab teile lihtsalt armastust oma elektromehaanilisest südamest!

Kui teile see projekt meeldib, hääletage optikakonkursil selle poolt!:)

1. samm: midagi väikest Texase osariigist

Masina süda on Texas Instrumentsi TALP1000B moodul, mida kirjeldatakse kui „kaheteljelist analoog-MEMS-suunava peeglit”. See on üsna suutäis, nii et laseme selle jagada:

• Kahetelg: see tähendab, et seade saab kallutada horisontaalteljel ja vertikaalteljel.
• Analoog: kaldenurka piki telge juhib analoogpinge, mis varieerub vahemikus -5 kuni 5 volti.
• MEMS: See tähistab mikroelektrilist mehaanilist süsteemi ja see tähendab, et see on väga väike!
• Suunapeegel: seadme keskel on kardaanidel olev peegel; peeglit saab suunata mõne kraadi võrra igasse suunda, võimaldades sellel laserit suunata mõne kraadise koonuse piiresse.

Andmelehe kiire sirvimine näitab, et see on keerukas osa. Lisaks neli roolimähist on valguskiirgus, neli asendiandurit ja temperatuuriandur. Kuigi me ei kasuta andureid, jagan hiljem lähedalt uhkeid pilte kahjustatud TALP1000B -st.

TALP1000B on katkestatud, kuid te ei leia seda, saate ise ehitada palju suurema laserjuhtimispeegli, kasutades oma varasemas juhendis esitatud plaane: põhimõtted on täpselt samad, kuid teil on vaja luua elu -suurusega Dalek selle majutamiseks!

2. samm: materjalide arve

Selle projekti materjalide loetelu on järgmine:

• Üks Texas Instruments TALP1000B (katkestatud)
• Üks Arduino Nano
• Üks SparkFuni mootorijuht - kahekordne TB6612FNG (päistega)
• Üks leivalaud
• Üks trimpot (1 kOhm)
• Neli 2,54 mm kuni 2 mm džemprijuhet
• 0,1 "(2,54 mm) päised
• 3D -printer ja hõõgniit
• Punane laserpointer

TALPB moodulit on kõige raskem leida. Mul vedas ja korjasin mõne teadusliku ülejäägi müügikohast.

TALPB -i leiate Internetist ikka üüratute hindadega, kuid ma ei soovita neile palju raha kulutada järgmistel põhjustel.

• Need on naeruväärselt habras, võib -olla vajate mitu, kui mõni neist katki läheb.
• Neil on madal resonantssagedus 100 Hz, mis tähendab, et te ei saa neid piisavalt kiiresti sõita värelemata lasershowde jaoks.
• Neil on kullatud pind, mis tähendab, et see peegeldab ainult punaseid lasereid. See välistab püsivuse tagamiseks üliheleroheliste laserite või pimedas helendavate ekraanidega violetsete laserite kasutamise.
• Kuigi nendel osadel on positsiooniandurid, ei usu ma, et Arduino on piisavalt kiire, et neid omamoodi positsioonilise tagasisidega juhtida.

Minu arvamus on, et kuigi need osad on uskumatult väikesed ja täpsed, ei tundu need hobiprojektide jaoks piisavalt praktilised. Ma eelistaksin näha, et kogukond pakub paremaid DIY kujundusi!

3. samm: keha valmistamine

Ma modelleerisin keha OpenSCADis ja printisin selle 3D -sse. See on kärbitud koonus, mille ülaosas on ava, tagaküljel on pesa TALB1000P mooduli sisestamiseks ja suur haigutav valgusava ees.

Särate laserit ülalt ja see peegeldub eest. See 3D -prinditud korpus mitte ainult ei näe lahe välja, vaid on ka funktsionaalne. See hoiab kõik joondatud ja sisaldab naeruväärselt habrast TALB1000P moodulit. Lisasin harjad ja muhud, et hõlbustada haardumist pärast varase prototüübi mahajätmist ja TALB1000P mooduli hävitamist.

4. samm: palju võimalusi südame murdmiseks

TALP1000B on äärmiselt habras osa. Lühike kukkumine või hooletu puudutus hävitab osa (kogemata puudutades hävitasin oma teise mooduli). See on nii habras, et ma kahtlustan, et isegi tugev pilk võib selle tappa!

Kui füüsilistest ohtudest ei piisa, näitab andmeleht täiendavat ohtu:

Olge ettevaatlik, et vältida siinuselise ajami pinge käivitamisel või seiskamisel käivituspeatuse üleminekuid. Kui seadistate 50 Hz ajami võimsuseks pinge, mis tekitab suure 50 Hz peegli pöörlemise (4 kuni 5 kraadi mehaaniline liikumine), töötab peegel ilma probleemideta tuhandeid tunde. Kui aga lülitatakse siinuseadme toide alla või ajal, mil väljundpinge on märkimisväärne, tekib pingeetapp, mis erutab peegli resonantsi ja võib põhjustada üsna suuri pöördenurki (piisab, kui peegel lööb keraamilist trükkplaati, mis toimib pöörlemispeatusena). Selle vältimiseks on kaks võimalust: a) lülitage toide sisse või alla ainult siis, kui ajami pinge on nullilähedane (näidatud alloleval joonisel), b) vähendage siinusajami amplituudi enne sisse- või väljalülitamist.

Nii et põhimõtteliselt võib isegi toite väljalülitamine selle rikkuda. Oh vei!

Samm: südamestimulaatori ahel

Selle jaoks loodud juhtimisahel koosneb Arduino Nano ja kahe kanaliga mootori draiverist.

Kuigi mootoridraiverid on mõeldud mootoritele, saavad nad magnetmähiseid sama lihtsalt juhtida. Kui see on ühendatud magnetmähisega, põhjustavad juhi edasi- ja tagasikäigu funktsioonid mähise pingestamise kas edasi või tagasi.

TALP1000B mähised vajavad toimimiseks kuni 60 mA. See ületab maksimaalse 40 mA, mida Arduino suudab pakkuda, seega on draiveri kasutamine hädavajalik.

Lisasin oma kujundusele ka trimmipoti ja see võimaldab mul väljundsignaali amplituudi juhtida. See võimaldab mul enne vooluahela väljalülitamist ajami pinge nullini vähendada, et vältida resonantse, mille eest andmeleht mind hoiatas.

6. samm: juht, kes ei tööta … ja see, mis töötab

Et kontrollida, kas mu vooluahel väljastab ühtlast lainekuju, kirjutasin testprogrammi, et väljastada siinusel X -teljel ja koosinus Y -teljel. Ühendasin oma ajamiringluse iga väljundi 220-oomise takistiga jadamisi kahepolaarsete LED-ide külge. Kahepolaarne valgusdiood on eriline kahe terminaliga LED, mis särab ühe värviga, kui vool liigub ühes suunas, ja teise värviga, kui vool voolab vastupidises suunas.

See katseseade võimaldas mul jälgida värvimuutusi ja tagada, et värv ei muutuks kiiresti. Kohe kurika pealt märkasin eredaid sähvatusi, kui üks värv kustus ja enne, kui teine värv oli hakanud tuhmuma.

Probleem oli selles, et olin mootori draiverina kasutanud kiipi L9110. Sellel draiveril on PWM kiirusnõel ja suunatihvt, kuid PWM kiiruse reguleerimissignaali töötsükkel edasisuunas on töötsükli vastupidine vastupidises suunas.

Kui suunabitt on ettepoole null, on vaja 0% PWM töötsüklit; aga kui suunabitt on vastupidine, vajate nullväljundi jaoks 100% PWM-töötsüklit. See tähendab, et kui väljund jääb suuna muutmise ajal nulliks, peate korraga muutma nii suunda kui ka PWM-väärtust-see ei saa toimuda samaaegselt, nii et olenemata sellest, millises järjekorras te seda teete, saate pingepiike, kui liigute negatiivselt positiivne läbi nulli.

See moodustas välgud, mida olin näinud, ja testiahel päästis mind tõenäoliselt teise TALB1000B mooduli hävitamisest!

SparkFuni mootorijuht päästab päeva

Leides, et L9110 oli edukas, otsustasin hinnata SparkFuni mootoridraiverit - Dual TB6612FNG (mille olin võitnud varasemas Instructable! Woot!).

Sellel kiibil tähendab 0% kiiruse reguleerimisnupul olev PWM, et väljundid juhivad 0%, olenemata suunast. TB6612FNG-l on kaks suuna juhtnuppu, mis tuleb suuna muutmiseks ümber pöörata, kuid PWM-tihvtiga töötsükli ajal nulliga on ohutu seda teha vahepealse oleku kaudu, kus nii In1 kui ka In2 on HIGH-see paneb juht lülitub vahepealsesse lühikese pidurdusrežiimi, mis annab pooli mingil viisil pingestada.

TB6612FNG abil suutsin sujuva polaarsuse ülemineku üle nulli ilma välkudeta. Edu!

Samm 7: Arduino eskiisi ja toimivuse testimine

Optikavõistluse teine koht