Srce stroja (laserski mikroprojektor): 8 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Ta Instructable je duhovni naslednik prejšnjega poskusa, v katerem sem sestavil dvoosni laserski zrcalni krmilni sklop iz 3D tiskanih delov in solenoidov.

Tokrat sem si želel ostati majhen in imel sem srečo, da sem v spletni znanstveni presežni trgovini našel nekaj komercialno izdelanih modulov laserskega krmiljenja. Moj dizajn je začel spominjati na Daleka, zato sem tekel z idejo in izdelal dva palca visokega robota, ki ga navdihuje Dalek, ki na vas strelja z laserji.

Ampak ne poskuša vas iztrebiti-samo pošilja vam nekaj ljubezni iz svojega elektro-mehanskega srca!

Če vam je ta projekt všeč, ga glasujte na natečaju za optiko!:)

1. korak: Nekaj malega iz države Texas

Srce stroja je modul TALP1000B podjetja Texas Instruments, ki je opisan kot "dvoosno analogno MEMS kazalno ogledalo." To je precej zalogaj, zato ga razčlenimo:

• Dvoosna: to pomeni, da se naprava lahko nagne v vodoravni in navpični osi.
• Analogno: Nagib vzdolž osi nadzira analogna napetost, ki se giblje od -5 do 5 voltov.
• MEMS: To pomeni Micro Electrical Mechanical System in pomeni, da je zelo majhen!
• Kazalno ogledalo: Na sredini naprave je ogledalo na gimbalih; ogledalo je mogoče usmeriti za nekaj stopinj v vsako smer, kar mu omogoča usmerjanje laserja kamor koli v stožcu za nekaj stopinj.

Hiter brskanje po podatkovnem listu pokaže, da je to prefinjen del. Poleg štirih krmilnih tuljav so še svetlobni oddajnik, štirje senzorji položaja in temperaturni senzor. Čeprav senzorjev ne bomo uporabljali, bom pozneje delil nekaj čudovitih fotografij poškodovanega TALP1000B.

TALP1000B je ukinjen, vendar ga ne najdete, lahko sami zgradite veliko večje lasersko usmerjeno ogledalo z načrti, ki sem jih postavil v svojem prejšnjem Instructable: načela so popolnoma enaka, vendar bi morali zgraditi življenje -velik Dalek, da ga namesti!

2. korak: Predmet materiala

V nadaljevanju je seznam materialov za ta projekt:

• One Texas Instruments TALP1000B (ukinjeno)
• En Arduino Nano
• En gonilnik motorja SparkFun - Dvojni TB6612FNG (z glavo)
• Ena plošča
• En trimpot (1 kOhms)
• Štiri mostične žice od 2,54 do 2 mm
• 0,1 "(2,54 mm) glave
• 3D tiskalnik in filament
• Rdeči laserski kazalec

Najtežje je najti modul TALPB. Imel sem srečo in jih nekaj pobral pri znanstvenem presežku.

TALPB lahko še vedno najdete na spletu po pretiranih cenah, vendar ne priporočam, da bi zanje porabili veliko denarja iz naslednjih razlogov:

• Smešno so krhki, morda jih boste potrebovali v primeru, da jih nekaj zlomite.
• Imajo nizko resonančno frekvenco 100Hz, kar pomeni, da jih ne morete voziti dovolj hitro za laserske oddaje brez utripanja.
• Imajo pozlačeno površino, kar pomeni, da odseva le rdeče laserje. To izključuje uporabo super svetlih zelenih laserjev ali vijoličnih laserjev z žarečimi v temi temnimi zasloni za vztrajnost.
• Čeprav imajo ti deli senzorje položaja, menim, da Arduino ni dovolj hiter, da jih poganja z nekakšnimi povratnimi informacijami o položaju.

Moje mnenje je, da čeprav so ti deli neverjetno majhni in natančni, se mi zdi, da niso dovolj praktični za hobi projekte. Najraje bi videl, da bo skupnost pripravila boljše modele DIY!

3. korak: Izdelava telesa

Telo sem modeliral v OpenSCAD -u in ga 3D natisnil. To je okrnjen stožec z odprtino na vrhu, režo na zadnji strani za vstavljanje modula TALB1000P in spredaj veliko zevajočo luknjo za svetlobo.

Zgoraj zasijete z laserjem in se odbije spredaj. To 3D tiskano ohišje ni samo videti kul, ampak je tudi funkcionalno. Vse ohranja poravnano in vsebuje smešno krhek modul TALB1000P. Za lažji oprijem sem dodal grebene in izbokline, potem ko sem spustil zgodnji prototip in uničil modul TALB1000P.

4. korak: Številni načini, kako zlomiti srce

TALP1000B je izredno krhek del. Kratek padec ali nepreviden dotik bo poškodoval del (tako, da sem ga slučajno dotaknil, sem uničil svoj drugi modul). Tako je krhek, da sumim, da bi ga ubil celo močan pogled!

Če fizične nevarnosti niso bile dovolj, podatkovni list opisuje dodatno nevarnost:

Pri zagonu ali zaustavitvi sinusne napetosti pogona se izogibajte prehodom pri zagonu. Če nastavite 50 Hz pogonsko moč na napetost, ki povzroči veliko vrtenje ogledala pri 50 Hz (4 do 5 stopinj mehanskega gibanja), bo ogledalo brez težav delovalo več tisoč ur. Če pa izklopite napajanje sinusnega pogona v času, ko je izhodna napetost velika, pride do napetostnega koraka, ki bo vznemiril resonanco ogledala in lahko povzročil precej velike kote vrtenja (dovolj, da ogledalo zadene keramično vezje, ki služi kot ustavitev vrtenja). Temu se lahko izognete na dva načina: a) vklopite ali izklopite le, če je pogonska napetost blizu ničle (prikazano na spodnji risbi), b) zmanjšajte amplitudo sinusnega pogona pred vklopom ali izklopom.

Tako ga lahko v bistvu uniči celo izklop napajalne sile. O vej!

5. korak: Srčni spodbujevalnik

Gonilniško vezje, ki sem ga naredil zanj, sestavljata Arduino Nano in dvokanalni gonilnik motorja.

Čeprav so gonilniki za motorje narejeni za motorje, lahko enako enostavno poganjajo magnetne tuljave. Ko je priključen na magnetno tuljavo, voznikova funkcija naprej in nazaj povzroči, da se tuljava napaja v smeri naprej ali nazaj.

Tuljave na TALP1000B za delovanje potrebujejo do 60 mA. To presega največ 40 mA, ki jih lahko zagotovi Arduino, zato je uporaba gonilnika bistvena.

K svoji zasnovi sem dodal tudi trim lonec, ki mi omogoča nadzor amplitude izhodnega signala. To mi omogoča, da pred izklopom napajanja izklopim pogonske napetosti na nič, da se izognem resonancam, na katere me je opozoril podatkovni list.

6. korak: Voznik, ki ne bo deloval … in tisti, ki deluje

Da bi preveril, ali moje vezje oddaja gladko valovno obliko, sem napisal testni program za prikaz sinusnega vala na osi X in kosinusa na osi Y. Vsak izhod svojega pogonskega vezja sem z 220 ohmskim uporom povezal na bipolarne LED diode. Bipolarna LED je posebna vrsta dvopolne LED, ki sveti eno barvo, ko tok teče v eno smer, in drugo barvo, ko tok teče v nasprotni smeri.

Ta preizkusna naprava mi je omogočila opazovanje barvnih sprememb in zagotovitev, da ni bilo hitrih sprememb barve. Takoj sem opazil svetle utripe, ko je ena barva zbledela in preden je druga barva kmalu zbledela.

Težava je bila v tem, da sem kot gonilnik motorja uporabljal čip L9110. Ta voznik ima pin za hitrost PWM in smerni zatič, vendar je obratovalni cikel signala za nadzor hitrosti PWM v smeri naprej obraten od obratovalnega cikla v obratni smeri.

Za izhod nič, ko je smerni bit naprej, potrebujete 0% delovni cikel PWM; ko pa je smerni bit obraten, potrebujete 100% obratovalni cikel PWM za izhod nič. To pomeni, da morate med spremembo smeri izhod ostati nič in hkrati spremeniti smer in vrednost PWM-to se ne more zgoditi hkrati, zato ne glede na to, v kakšnem vrstnem redu to storite, med prehodom z negativnega na negativno pozitivno skozi ničlo.

To je predstavljalo bliskavice, ki sem jih videl, in preskusno vezje me je verjetno rešilo pred uničenjem drugega modula TALB1000B!

Voznik motorja SparkFun reši dan

Ker sem ugotovil, da L9110 ne gre, sem se odločil oceniti gonilnik motorja SparkFun - Dual TB6612FNG (ki sem ga dobil v prejšnjem Instructable! Woot!).

Na tem čipu PWM na zatiču za nadzor hitrosti 0% pomeni, da so izhodi pri 0%, ne glede na smer. TB6612FNG ima dva smerna zatiča, ki ju je treba obrniti, da obrnete smer, vendar je z zatičem PWM pri obratovalnem ciklu nič varno, če to storite prek vmesnega stanja, v katerem sta In1 in In2 VISOKA-to pomeni voznika preklopite v vmesni način "kratke zavore", ki na kakršen koli način aktivira tuljave.

S TB6612FNG mi je uspelo doseči gladek prehod polarnosti mimo nič brez bliskov. Uspeh!

7. korak: Zaženite preskus skice in zmogljivosti Arduino

Podprvak na tekmovanju optike