DIY STEP/DIR LASER GALVO CONTROLLER: 5 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Здравей, в тази инструкция искам да ви покажа как можете да изградите свой собствен стъпков / директен интерфейс за стандартни galva лазерни скенери ILDA.

Както може би знаете, аз също съм изобретателят на "DIY-SLS-3D-принтера" и "JRLS 1000 DIY SLS-3D-ПРИНТЕР" и докато изграждах тези машини, започнах да се занимавам с това как ще работят тези принтери, ако ще използвам скенери Galvo вместо декартова система за движение. В наши дни обаче нямах знания да програмирам контролер за galvo скенер. Затова използвах съществуващ фърмуер с декартово движение.

Но днес и след известно проучване открих инструкция, в която авторът използва arduino, за да създаде DIY Laser Galvo шоу. Мислех, че точно това търся, затова поръчах частите като в неговите инструкции и направих някои експерименти. След известно проучване установих, че Arduino няма да работи толкова добре като интерфейс стъпка / посока, затова го смесих отново за микроконтролера STM32.

Моля, не забравяйте, че този контролер е само прототип, но може да се използва за много проекти. Например в DIY SLS 3D принтер или лазерен гравьор.

Характеристиките на контролера Galvo са:

• преобразуване от 5V стъпка/дир сигнали към стандарт ILDA
• 120kHz входна честота на (стъпка / посока сигнали)
• 12 -битова изходна резолюция (0, 006 ° за ъгъл)
• преобразуване от полярни в линейни координати
• съвместим с всеки контролер за движение, който ще създава сигнал за стъпка и посока
• централен щифт за подравняване (процедура за самонасочване)

видео на лазерен galvo контролер: (очаквайте скоро)

Ако харесвате моя Instructable, моля, гласувайте за мен в Remix Contest

Стъпка 1: Части, от които се нуждаете за контролера Galvo

Електронни части за galvo контролера:

Количество	Описание	Връзка	Цена
1x	ILDA 20Kpps galvo галванометров комплект	Aliexpress	56, 51€
1x	6 мм 650nm лазерен диод	Aliexpress	1, 16€
някои	проводници	-	-
1x	ST-Link V2	Aliexpress	1, 92

Електронни части за веригата:

Ето всички необходими части за galvo контролера. Опитах се да доставя всички части възможно най -евтино.

Количество	Описание	Име на веригата	Връзка	Цена
1x	STM32 "Blue-Pill" микроконтролер	"СИНА ХАПИЛА"	Aliexpress	1, 88€
1x	MCP4822 12 -битов двуканален DAC	MCP4822	Aliexpress	3, 00€
2x	TL082 двоен OpAmp	IC1, IC2	Aliexpress	0, 97€
6x	1k резистор	R1-R6	Aliexpress	0, 57€
4x	10k trim-потенциометър	R7-R10	Aliexpress	1, 03€
някои	щифт заглавка	-	Aliexpress	0, 46€

Стъпка 2: Теория на контролера

Тук ще ви обясня как работи контролерът като цяло. Ще покажа и някои подробности, например изчисляването на правия ъгъл.

1. КОНТРОЛЕР НА ДВИЖЕНИЕТО

Контролерът за движение е частта, в която ще създавате сигнали за стъпка и посока. Контролът за стъпка/посока често се използва в приложения на стъпкови двигатели като 3D принтери, лазери или фрези с ЦПУ.

В допълнение към сигналите за стъпка и посока има нужда от щифт за подравняване на центъра, за да стане STM32 и Motioncontroller съвместими. Това е така, защото галвите са абсолютно контролирани и няма нужда от никакви крайни превключватели.

2. STM32-Микроконтролер

Микроконтролерът STM32 е сърцето на този контролер. Този микроконтролер има няколко задачи за изпълнение. Тези задачи са:

Задача 1: Измерете сигналите

Първата задача е да се измери входните сигнали. В този случай това ще бъдат сигнали за стъпка и посока. Тъй като не искам контролерът за движение да бъде ограничен от входната честота, проектирах схемата за 120kHz (тествано). За да постигна тази входна честота без да губя данни, използвам два хардуерни таймера TIM2 и TIM3 на STM32 за управление на интерфейса стъпка / посока. В допълнение към сигналите за стъпка и посока има сигнал за подравняване. Това подравняване се контролира от външно прекъсване на STM32.

Задача 2: Изчислете сигналите

Сега контролерът трябва да изчисли сигналите до правилната стойност за DAC. Тъй като galvo ще създаде нелинейна полярна координатна система, е необходимо малко изчисление, за да се създаде линейна зависимост между стъпаловиден и действително преместен лазер. Тук ще ви покажа скица на изчислението:

Сега трябва да намерим формулата за изчисление. Тъй като използвам 12 -битов DAC, мога да издам напрежение от -5 - +5V на 0 - 4096 стъпки. Galvo, който имам поръчка, има общ ъгъл на сканиране от 25 ° при -5 - +5V. Така че моят ъгъл phi е в диапазона от -12, 5 ° - +12, 5 °. Накрая трябва да помисля за разстоянието d. Аз лично искам поле за сканиране от 100x100 мм, така че моето d ще бъде 50 мм. Високото h ще бъде резултат от phi и d. h е 225,5 мм. За да приведа разстоянието d спрямо ъгъла phi, използвах малка формула, която ще използва тангентите и ще преобразува ъгъла от радиани в "DAC-стойности"

Накрая трябва само да добавя отклонение от 2048, защото моето сканиращо поле е центриране и всички изчисления са направени.

Задача 3: Изпратете стойности към DAC:

Тъй като STM32, който използвах, няма вграден DAC, използвах външен DAC. Комуникацията между DAC и STM32 се осъществява по SPI.

3. DAC

За веригата използвам същия 12 -битов DAC "MCP4822" като deltaflo. Тъй като DAC е еднополюсен 0-4, 2V и имате нужда от+5V биполярен за стандарта ILDA, трябва да изградите малка верига с някои OpAmps. Използвам OpAmps TL082. Трябва да изградите тази усилвателна верига два пъти, защото трябва да контролирате две galvo. Двата OpAmps са свързани към -15 и +15V като захранващо напрежение.

4. GALVO

Последната част е доста проста. Изходното напрежение на двата OPAmps ще бъде свързано към драйверите на ILDA Galvo. И това е всичко, сега трябва да можете да контролирате galvos със сигнали за стъпка и посока

Стъпка 3: Веригата

За веригата съм използвал прототип на печатна платка.

Можете да свържете сигналите за стъпка и посока директно към STM32, защото имам активирани вътрешни резистори за изтегляне. Също така съм използвал 5V толерантни щифтове за стъпаловидните, посочните и централните щифтове.

Можете да изтеглите пълната схема на схемата по -долу:

Стъпка 4: Програмиране на STM32

STM32 е програмиран с Attolic TrueStudio и CubeMX. TrueStudio е безплатен за използване и можете да го изтеглите тук

Тъй като TrueStudio не е толкова прост като например Arduino IDE, генерирах.hex файл, който просто трябва да качите в микроконтролера STM32.

По -долу ще обясня как зареждате файла в STM32 "BluePill":

1. Изтеглете „STM32 ST-LINK Utility“: Можете да изтеглите софтуера тук

2. Инсталирайте и отворете „STM32 ST-LINK Utility“:

3. Сега отворете файла Galvo.hex в помощната програма ST-Link:

След това трябва да свържете STM32 "BluePill" към ST-Link-V2. След като се свържете, кликнете върху бутона „Свържете се с traget“:

Накрая кликнете върху „Изтегляне“. Сега вашият STM32 трябва да мига правилно.

Освен това прикачих всички изходни файлове за Galvo_Controller в TrueStudio

Стъпка 5: Свържете всички части механично и го тествайте

Поставих всички електронни части върху 4 мм алуминиева плоча за по-добър поглед:-)

Сега ще ви покажа как вероятно трябва да регулирате потенциометрите на веригата:

Първо малко основна информация за стандарта ILDA. Стандартът ILDA обикновено се използва за лазерни предавания и се състои от 5V и -5v сигнал. И двата сигнала имат еднаква амплитуда, но с променена полярност. Така че това, което трябва да направим, е да изрежем изходния сигнал от DAC на 5V и -5V.

Регулирайте потенциометъра:

Това, което можете да видите тук, е изходното напрежение на тази верига при честота на входящата стъпка 100kHz и с сигнал за постоянна посока. На тази снимка всичко е наред. Амплитудата преминава от 0 до 5V и от 0 до -5. Вероятно и напреженията са подравнени.

Сега ще ви покажа какво може да се обърка при настройката на потенциометъра:

Както виждате сега и двете напрежения вероятно не са подравнени. Решението е да се регулира изместващото напрежение от OpAmp. Можете да направите това, като регулирате потенциометрите "R8" и "R10".

Друг пример:

Както можете да видите сега напреженията са подравнени вероятно, но амплитудата не е 5V, а 2V. Решението е да регулирате усилващия резистор от OpAmp. Можете да направите това, като регулирате потенциометрите "R7" и "R9".