DIY STEP/DIR LASER GALVO KONTROLER: 5 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Zdravo, u ovom Instructable -u želim vam pokazati kako možete izgraditi vlastito step / dir sučelje za ILDA standardne galvo laserske skenere.

Kao što možda znate, ja sam i izumitelj "DIY-SLS-3D-štampača" i "JRLS 1000 DIY SLS-3D-ŠTAMPERA" i dok sam pravio ove mašine počeo sam da razmišljam o tome kako će ti štampači raditi, ako ću koristiti Galvo skenere umjesto kartezijanskog sistema kretanja. Međutim, ovih dana nisam imao znanja za programiranje kontrolera za galvo skener. Tako sam koristio postojeći firmver s kartezijanskim kretanjem.

Ali danas i nakon nekog istraživanja pronašao sam instrukciju u kojoj autor koristi arduino za stvaranje DIY Laser Galvo emisije. Mislio sam da je to upravo ono što tražim, pa sam naručio dijelove kao u njegovim uputstvima i napravio neke eksperimente. Nakon nekog istraživanja otkrio sam da Arduino neće raditi tako dobro kao korak / smjer sučelja, pa sam ga promiješao za STM32 mikrokontroler.

Imajte na umu da je ovaj kontroler samo prototip, ali upotrebljiv za mnoge projekte. Na primjer u DIY SLS 3D štampaču ili laserskom graveru.

Karakteristike Galvo kontrolera su:

• pretvaranje iz 5V step/dir signala u standard ILDA
• 120kHz ulazna frekvencija (Korak / Smjer signala)
• 12bit Izlazna rezolucija (0, 006 ° po uglu)
• pretvaranje iz polarnih u linearne koordinate
• kompatibilan sa bilo kojim kontrolerom kretanja koji stvara signal koraka i smjera
• središnji pin za poravnavanje (rutina navođenja)

video o laserskom galvo kontroleru: (uskoro)

Ako vam se sviđa moj Instructable, glasajte za mene na Remix takmičenju

Korak 1: Dijelovi koji su vam potrebni za Galvo kontroler

Elektronički dijelovi za galvo kontroler:

Quantity	Opis	Veza	Cijena
1x	ILDA 20Kpps galvo galvanometarski set	Aliexpress	56, 51€
1x	6mm 650nm Laserdiode	Aliexpress	1, 16€
neki	žice	-	-
1x	ST-Link V2	Aliexpress	1, 92

Elektronički dijelovi za krug:

Ovdje su svi potrebni dijelovi za galvo regulator. Pokušao sam nabaviti sve dijelove što jeftinije.

Quantity	Opis	Naziv na kolu	Veza	Cijena
1x	STM32 "Blue-Pill" mikrokontroler	"PLAVA PILA"	Aliexpress	1, 88€
1x	MCP4822 12 bit dvokanalni DAC	MCP4822	Aliexpress	3, 00€
2x	TL082 dvostruki OpAmp	IC1, IC2	Aliexpress	0, 97€
6x	1k Resistor	R1-R6	Aliexpress	0, 57€
4x	10k trim-potenciometar	R7-R10	Aliexpress	1, 03€
neki	pin header	-	Aliexpress	0, 46€

Korak 2: Teorija kontrolera

Ovdje ću vam objasniti kako kontroler funkcionira općenito. Također ću pokazati neke detalje, na primjer proračun pravog kuta.

1. KONTROLA KRETANJA

Kontroler pokreta je dio u kojem ćete stvarati signale koraka i smjera. Kontrola koraka/smjera često se koristi u aplikacijama koračnih motora kao što su 3D-pisači, laseri ili CNC-glodalice.

Osim signala koraka i smjera, potrebna je i pin za poravnanje centra kako bi STM32 i Motioncontroller bili konzistentni. To je zato što se galvos apsolutno kontrolira i nema potrebe za bilo kakvim krajnjim prekidačima.

2. STM32-Mikrokontroler

Mikrokontroler STM32 je srce ovog kontrolera. Ovaj mikrokontroler ima nekoliko zadataka. Ovi zadaci su:

Zadatak 1: Mjerenje signala

Prvi zadatak je mjerenje ulaznih signala. U ovom slučaju to će biti signali koraka i smjera. Budući da ne želim da kontroler pokreta bude ograničen ulaznom frekvencijom, dizajnirao sam krug za 120 kHz (testirano). Da bih postigao ovu ulaznu frekvenciju bez gubitka podataka, koristim dva hardverska mjerača vremena TIM2 i TIM3 na STM32 za upravljanje sučeljem korak / smjer. Osim signala koraka i smjera, postoji i signal poravnanja. Ovo poravnanje kontrolira vanjski prekid na STM32.

Zadatak 2: Izračunajte signale

Sada kontroler treba izračunati signale do prave vrijednosti za DAC. Budući da će galvo stvoriti nelinearni polarni koordinatni sistem, potreban je mali proračun za stvaranje linearne ovisnosti između koraka i stvarnog pomaknutog lasera. Ovdje ću vam pokazati skicu proračuna:

Sada moramo pronaći formulu za izračun. Budući da koristim 12 -bitni DAC, mogu dati napon od -5 - +5V u koracima 0 - 4096. Galvo koji imam za naručivanje ima ukupni kut skeniranja od 25 ° pri -5 - +5V. Dakle, moj kutni phi je u rasponu od -12, 5 ° - +12, 5 °. Na kraju moram razmisliti o udaljenosti d. Ja lično želim polje za skeniranje 100x100 mm, tako da će moj d biti 50 mm. Visoko h bit će rezultat phi i d. h je 225,5 mm. Da bih udaljenost d doveo u odnosu na kut phi, upotrijebio sam malu formulu, koja će koristiti tangente i pretvoriti kut iz radijana u "DAC-vrijednosti"

Konačno, moram samo dodati pristranost od 2048, jer je moje polje za skeniranje centrirano i svi proračuni su obavljeni.

Zadatak 3: Slanje vrijednosti DAC -u:

Budući da STM32 koji sam koristio nema ugrađen DAC, koristio sam vanjski DAC. Komunikacija između DAC -a i STM32 ostvaruje se putem SPI -ja.

3. DAC

Za krug koristim isti 12 -bitni DAC "MCP4822" kao i deltaflo. Budući da je DAC unipolarni 0-4, 2V i trebate -+5V bipolarni za ILDA standard, morate izgraditi mali krug s nekim OpAmps. Koristim opcijske pojačala TL082. Ovo pojačalo-kolo morate izgraditi dva puta, jer morate kontrolirati dva galva. Dva OpAmpa su spojena na -15 i +15V kao njihov napon napajanja.

4. GALVO

Zadnji dio je prilično jednostavan. Izlazni napon dva OPA pojačala bit će spojen na ILDA Galvo upravljačke programe. I to je to, sada biste trebali moći kontrolirati galvos sa signalima koraka i smjera

Korak 3: Krug

Za sklop sam koristio prototip PCB -a.

Signale koraka i smjera možete spojiti izravno na STM32 jer sam aktivirao unutrašnje otpornike. Također sam koristio 5V tolerantne pinove za koračne, smjerne i središnje pinove.

Cijelu shemu kruga možete preuzeti u nastavku:

Korak 4: Programiranje STM32

STM32 je programiran sa Attolic TrueStudio i CubeMX. TrueStudio je besplatan za korištenje i možete ga preuzeti ovdje

Budući da TrueStudio nije tako jednostavan poput, na primjer Arduino IDE -a, generirao sam.hex datoteku koju jednostavno morate postaviti na STM32 mikrokontroler.

U nastavku ću objasniti kako ste datoteku podigli na STM32 "BluePill":

1. Preuzmite "STM32 ST-LINK Utility": Softver možete preuzeti ovdje

2. Instalirajte i otvorite "STM32 ST-LINK Utility":

3. Sada otvorite datoteku Galvo.hex u uslužnom programu ST-Link:

Nakon toga morate spojiti STM32 "BluePill" na ST-Link-V2. Kada se povežete, kliknite na dugme "Poveži se s tragetom":

Na kraju kliknite na "Preuzmi". Sada bi vaš STM32 trebao ispravno bljeskati.

Osim toga, priložio sam sve izvorne datoteke za Galvo_Controller u TrueStudio

Korak 5: Mehanički spojite sve dijelove i testirajte ga

Stavio sam sve elektroničke dijelove na aluminijsku ploču od 4 mm radi boljeg pregleda:-)

Sada ću vam pokazati kako vjerojatno trebate podesiti potenciometre u krugu:

Prvo neke osnovne informacije o ILDA standardu. ILDA standard se obično koristi za laserske emisije i sastoji se od signala 5V i -5v. Oba signala imaju istu amplitudu, ali s promijenjenim polaritetom. Dakle, moramo da smanjimo izlazni signal iz DAC -a na 5V i -5V.

Podesite potenciometar:

Ono što ovdje možete vidjeti je izlazni napon ovog kruga pri ulaznoj frekvenciji od 100 kHz i sa konstantnim signalom smjera. Na ovoj slici je sve u redu. Amplituda ide od 0 do 5V i od 0 do -5. Takođe su i naponi verovatno poravnati.

Sada ću vam pokazati što bi moglo biti pogrešno pri podešavanju potenciometra:

Kao što vidite sada, oba napona vjerovatno nisu usklađena. Rješenje je podešavanje offset napona iz OpAmpa. To možete učiniti podešavanjem potenciometara "R8" i "R10".

Još jedan primjer:

Kao što vidite sada su naponi vjerojatno poravnati, ali amplituda nije 5V nego 2V. Rješenje je podešavanje otpornika pojačanja od OpAmpa. To možete učiniti podešavanjem potenciometara "R7" i "R9".