Srce mašine (laserski mikroprojektor): 8 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Ovaj Instructable je duhovni nasljednik ranijeg eksperimenta gdje sam izgradio dvoosni laserski sklop upravljača ogledalom od 3D štampanih dijelova i solenoida.

Ovaj put sam htio biti mali i imao sam sreću pronaći neke komercijalno proizvedene laserske module za upravljanje sa mrežne znanstvene utičnice. Moj dizajn je počeo nalikovati Daleku, pa sam krenuo s idejom i napravio dva inča visok bot inspiriran Dalekom koji na vas puca laserom.

Ali ne pokušava vas istrijebiti-samo vam šalje ljubav iz svog elektro-mehaničkog srca!

Ako vam se sviđa ovaj projekat, glasajte za njega na takmičenju optike!:)

Korak 1: Nešto malo iz države Texas

Srce mašine je TALP1000B modul kompanije Texas Instruments, koji je opisan kao „dvoosni analogni MEMS pokazivač ogledala“. Ovo je prilično zalogaj, pa hajde da to raščlanimo:

• Dvoosna: To znači da se uređaj može naginjati u vodoravnoj i okomitoj osi.
• Analogno: Nagib duž osi kontrolira analogni napon, koji varira od -5 do 5 volti.
• MEMS: Ovo znači Micro Electrical Mechanical System i znači da je vrlo mali!
• Pokazivač ogledala: U središtu uređaja je ogledalo na gimbalima; ogledalo se može usmjeriti nekoliko stepeni u svakom smjeru, omogućavajući mu da usmjeri laser bilo gdje unutar konusa od nekoliko stepeni.

Brzo pregledavanje lista s podacima pokazuje da je ovo sofisticiran dio. Uz četiri zavojnice upravljača, postoji i odašiljač svjetla, četiri senzora položaja i osjetnik temperature. Iako nećemo koristiti senzore, kasnije ću podijeliti neke prekrasne fotografije oštećenog TALP1000B izbliza.

TALP1000B je ukinut, ali ga ne možete pronaći, mogli biste sami izgraditi mnogo veće ogledalo za lasersko pokazivanje koristeći planove koje sam iznio u svom prethodnom Instructable: principi su potpuno isti, ali morate izgraditi život -Dalek veličine da ga smesti!

Korak 2: Opis materijala

Slijedi popis materijala za ovaj projekat:

• One Texas Instruments TALP1000B (ukinuto)
• Jedan Arduino Nano
• Jedan SparkFun upravljački program motora - Dvostruki TB6612FNG (sa zaglavljima)
• Jedna ploča
• Jedan trimpot (1 kOhms)
• Četiri kratkospojne žice od 2,54 mm do 2 mm
• Zaglavlja 0,1 "(2,54 mm)
• 3D štampač i filament
• Crveni laserski pokazivač

TALPB modul je najteže pronaći. Imao sam sreće i pokupio sam ih nekoliko na znanstvenoj prodaji.

Možda ćete i dalje pronaći TALPB na internetu po pretjeranim cijenama, ali ne preporučujem trošenje mnogo novca na njih iz sljedećih razloga:

• Smiješno su krhki, možda će vam trebati nekoliko ako ih slomite.
• Imaju nisku rezonantnu frekvenciju od 100Hz, što znači da ih ne možete voziti dovoljno brzo za laserske emisije bez treperenja.
• Imaju pozlaćenu površinu, što znači da reflektira samo crvene lasere. Ovo isključuje upotrebu super-svijetlozelenih lasera ili ljubičastih lasera sa svjetlucavim u mraku ekranima za postojanost.
• Iako ovi dijelovi imaju senzore položaja, mislim da Arduino nije dovoljno brz da ih pokreće s nekom vrstom pozicijske povratne informacije.

Moje je mišljenje da, iako su ti dijelovi nevjerojatno mali i precizni, ne izgledaju dovoljno praktično za hobi projekte. Volio bih vidjeti da zajednica donosi bolje DIY dizajne!

Korak 3: Stvaranje tijela

Modelirao sam tijelo u OpenSCAD -u i 3D ga odštampao. To je krnji stožac s otvorom na vrhu, utorom na stražnjoj strani za umetanje modula TALB1000P i velikom zjapećom svjetlosnom rupom sprijeda.

Okrećete laser odozgo i on se reflektira sprijeda. Ovo 3D štampano tijelo ne samo da izgleda super, već je i funkcionalno. Održava sve usklađeno i sadrži smiješno krhki TALB1000P modul. Dodao sam grebene i izbočine kako bih olakšao hvatanje nakon što sam ispustio rani prototip i uništio modul TALB1000P.

Korak 4: Mnogi načini da slomite srce

TALP1000B je izuzetno krhki dio. Kratak pad ili neoprezan dodir oštetiće dio (slučajnim dodirom uništio sam svoj drugi modul). Toliko je krhak da sumnjam da bi ga čak i snažan pogled ubio!

Ako fizičke opasnosti nisu bile dovoljne, tehnički list navodi dodatnu opasnost:

Budite oprezni kako biste izbjegli pokretanje zaustavljanja pri pokretanju ili zaustavljanju sinusoidnog pogonskog napona. Ako podesite snagu pogona od 50Hz na napon koji proizvodi veliku rotaciju zrcala od 50 Hz (mehaničko kretanje od 4 do 5 stepeni), ogledalo će raditi bez problema više hiljada sati. Međutim, ako isključite napajanje sinusnog pogona ili gore u vrijeme kada je izlaz napona značajan, tada dolazi do naponskog koraka koji će pobuditi rezonanciju ogledala i koji može rezultirati prilično velikim kutovima rotacije (dovoljno da ogledalo udari u keramičku ploču koja služi kao zaustavljanje rotacije). Postoje dva načina da se to izbjegne: a) uključivanje ili isključivanje napajanja samo kada je pogonski napon blizu nule (prikazano na donjem crtežu), b) smanjenje amplitude sinusnog pogona prije uključivanja ili isključivanja.

Dakle, u osnovi čak i isključivanje proklete struje može to uništiti. Oh vey!

Korak 5: Krug pejsmejkera

Krug upravljačkog programa koji sam za njega napravio sastoji se od Arduino Nano-a i dvokanalnog upravljačkog programa motora.

Iako su pokretači motora namijenjeni motorima, oni jednako lako mogu pokretati magnetske zavojnice. Kada je spojen na magnetski kalem, funkcije vozača naprijed i natrag uzrokuju napajanje zavojnice u smjeru naprijed ili unatrag.

Zavojnice na TALP1000B zahtijevaju do 60mA za rad. To je iznad maksimalnih 40 mA koje Arduino može pružiti, pa je upotreba upravljačkog programa neophodna.

U svoj dizajn sam dodao i trim pot, što mi omogućava kontrolu amplitude izlaznog signala. To mi omogućuje da snizim pogonske napone na nulu prije isključivanja napajanja kruga, kako bih izbjegao rezonancije na koje me je tablica upozoravala.

Korak 6: Vozač koji neće raditi … i onaj koji radi

Da bih provjerio da li moje kolo daje glatki valni oblik, napisao sam testni program za izlaz sinusnog vala na osi X i kosinusa na osi Y. Priključio sam svaki izlaz svog pogonskog kruga na bipolarne LED diode u nizu s otpornikom od 220 ohma. Bipolarna LED je posebna vrsta dvopolne LED koja svijetli jednom bojom kada struja teče u jednom smjeru, a drugom bojom kada struja teče u suprotnom smjeru.

Ovaj testni uređaj mi je omogućio da promatram promjene boje i osiguram da nema brzih promjena boje. Odmah nakon toga, primijetio sam sjajne bljeskove kad je jedna boja izblijedjela, a prije nego što je druga trebala nestati.

Problem je bio u tome što sam koristio čip L9110 kao upravljački program motora. Ovaj pokretač ima pin za brzinu PWM-a i pin za smjer, ali radni ciklus signala za kontrolu brzine PWM-a u smjeru naprijed obrnut je od radnog ciklusa u obrnutom smjeru.

Za izlaz nule kada je bit smjera prema naprijed potreban vam je radni ciklus od 0% PWM; ali kad je bit smjera obrnut, potreban vam je radni ciklus PWM-a od 100% za izlaz nule. To znači da za izlaz ostaje nula tijekom promjene smjera, morate promijeniti smjer i vrijednost PWM-a odjednom-to se ne može dogoditi istovremeno, pa bez obzira kojim redoslijedom to radite, dobivate skokove napona pri prijelazu s negativnog na pozitivan kroz nulu.

To je objasnilo bljeskove koje sam vidio i vjerovatno me ispitni krug spasio od uništenja drugog modula TALB1000B!

SparkFun vozač motora spašava dan

Uvidjevši da L9110 ne ide, odlučio sam procijeniti SparkFun upravljački program motora - Dual TB6612FNG (koji sam osvojio u ranijim Instructable! Woot!).

Na tom čipu, PWM na pinu za kontrolu brzine od 0% znači da se izlazi pokreću na 0%, bez obzira na smjer. TB6612FNG ima dva kontrolna pina za smjer koji se moraju okrenuti da bi se obrnuo smjer, ali s PWM iglom pri radnom ciklusu od nule, to je sigurno učiniti putem srednjeg stanja u kojem su In1 i In2 VISOKI-to stavlja vozač prelazi u srednji način rada "kratke kočnice" koji na bilo koji način daje energiju zavojnicama.

S TB6612FNG uspio sam postići glatki prijelaz polariteta nakon nule bez ikakvih bljeskova. Uspjeh!

Korak 7: Pokrenite Arduino skicu i testiranje performansi

Drugoplasirani na takmičenju iz optike