DIY STEP/DIR LASER GALVO CONTROLLER: 5 кадам (Сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:36

Салам, Бул Нускамада мен ILDA стандарттуу галво лазер сканерлери үчүн кантип өз кадамыңызды / dir интерфейсин курууга болорун көрсөткүм келет.

Сиз билгендей, мен "DIY-SLS-3D-принтерин" жана "JRLS 1000 DIY SLS-3D-ПРИНТЕРИН" ойлоп табуучусумун жана мен бул машиналарды куруп жатып, бул принтерлердин иштеши жөнүндө ойлоно баштадым. эгерде мен картезиялык кыймыл системасынын ордуна Galvo сканерлерин колдоно турган болсом. Бирок бул күндөрү менде галво сканеринин контроллерин программалоо боюнча билимим жок болчу. Ошентип, мен картезиялык кыймыл менен болгон программаны колдондум.

Бирок бүгүн жана кээ бир изилдөөлөрдөн кийин мен жазуучу DIY Laser Galvo шоусун түзүү үчүн arduino колдонгон көрсөтмө таптым. Мен дал ушул нерсени издеп жатам деп ойлогом, ошондуктан анын инструктивдүү бөлүктөрүнө буйрук берип, кээ бир эксперименттерди жасадым. Бир аз изилдөөлөрдөн кийин Arduino кадам / багыт интерфейсиндей жакшы иштебей турганын билдим, ошондуктан мен аны STM32 микроконтроллери үчүн ремикс кылдым.

Эсиңизде болсун, бул контроллер жөн эле прототип, бирок көптөгөн долбоорлордо колдонулат. Мисалы DIY SLS 3D принтеринде же лазердик граверде.

Galvo контроллеринин өзгөчөлүктөрү төмөнкүлөр:

• 5V кадам/дир сигналдарынан ILDA стандартына которуу
• 120kHz киргизүү жыштыгы (Step / Direction сигналдары)
• 12bit Output токтому (0, 006 ° бурчка)
• уюлдан сызыктуу координаттарга айландыруу
• кадам жана багыт сигналын түзө турган ар кандай кыймыл контроллери менен шайкеш
• борбордук тегиздөө түйрүгү (хостинг тартиби)

лазердик галво контроллеринин видеосу: (жакында)

Эгерде менин инструкциям сизге жакса, мага ремикс сынагында добуш бериңиз

1 -кадам: Galvo Controller үчүн керектүү бөлүктөр

Galvo контроллери үчүн электрондук тетиктер:

Саны	Description	Шилтеме	Баасы
1x	ILDA 20Kpps галванометрдин топтому	Aliexpress	56, 51€
1x	6мм 650нм лазердиод	Aliexpress	1, 16€
кээ бир	зымдар	-	-
1x	ST-Link V2	Aliexpress	1, 92

Электрондук тетиктер:

Бул жерде galvo контроллери үчүн бардык керектүү бөлүктөр бар. Мен бардык тетиктерди мүмкүн болушунча арзан алууга аракет кылдым.

Саны	Description	Аты -жөнү	Шилтеме	Баасы
1x	STM32 "Blue-Pill" микроконтроллери	"КӨК-таблетка"	Aliexpress	1, 88€
1x	MCP4822 12 бит эки каналдуу DAC	MCP4822	Aliexpress	3, 00€
2x	TL082 кош OpAmp	IC1, IC2	Aliexpress	0, 97€
6x	1k Resistor	R1-R6	Aliexpress	0, 57€
4x	10k трим-потенциометр	R7-R10	Aliexpress	1, 03€
кээ бир	pin header	-	Aliexpress	0, 46€

2 -кадам: Контроллер теориясы

Бул жерде мен түшүндүрөм, контролер жалпысынан кантип иштейт. Мен ошондой эле кээ бир деталдарды көрсөтөм, мисалы туура бурчту эсептөө.

1. КЫЙМЫЛ-КОНТРОЛЛЕР

Кыймыл контроллери - бул кадам жана багыт сигналдарын түзө турган бөлүк. Кадам/багытты көзөмөлдөө көбүнчө 3D-принтерлер, лазерлер же CNC-тегирмендер сыяктуу мотордук тиркемелерде колдонулат.

Кадам жана багыт сигналдарынан тышкары, STM32 менен Motioncontrollerди ырааттуу кылуу үчүн борборду тегиздөөчү пинге муктаждык бар. Бул галволор абсолюттук көзөмөлдөнгөндүктөн жана эч кандай чектөө которгучтарына муктаждыктын жоктугунан.

2. STM32-микроконтроллер

STM32 микроконтроллери бул контроллердин жүрөгү. Бул микроконтроллердин бир нече милдеттери бар. Бул тапшырмалар:

1 -тапшырма: Сигналдарды өлчөө

Биринчи милдет - кирүүчү сигналдарды өлчөө. Бул учурда ал кадам жана багыт сигналдары болот. Кыймыл контроллеринин киргизүү жыштыгы менен чектелишин каалабаганым үчүн, мен схеманы 120 кГц үчүн иштеп чыккам (сыналган). Берилиштерди жоготпостон бул киргизүү жыштыгына жетүү үчүн, мен STM32деги кадам / багыт интерфейсин башкаруу үчүн эки жабдык таймерин TIM2 жана TIM3 колдонуп жатам. Кадам жана багыт сигналдарынан тышкары, жалган сигнал бар. Бул тегиздөө STM32деги тышкы үзгүлтүк менен башкарылат.

2 -тапшырма: Сигналдарды эсептөө

Эми контролер сигналдарды DAC үчүн туура мааниге чейин эсептеши керек. Галво сызыктуу эмес полярдык координат системасын түзө тургандыктан, кадам менен иш жүзүндөгү жылдырылган лазердин ортосундагы сызыктуу көз карандылыкты түзүү үчүн кичине эсептөө керек. Бул жерде мен сизге эсептөөнүн эскизин көрсөтөм:

Эми биз эсептөөнүн формуласын табышыбыз керек. Мен 12 бит DAC колдонгондуктан, 0 - 4096 кадам менен -5 - +5V чыңалуусун бере алам. Мен заказ кылган галвонун жалпы сканерлөө бурчу -5 - +5В. Ошентип, менин бурчум phi -12, 5 ° - +12, 5 ° аралыгында. Акырында дистанция жөнүндө ойлонушум керек d. Мен жеке 100x100 мм сканерлөө талаасын каалайм, андыктан менин д 50мм болот. Жогорку h phi жана d натыйжасы болот. h 225, 5мм. D аралыкты phi бурчуна карата келтирүү үчүн мен кичине формуланы колдондум, ал тангенстерди колдонот жана радианды бурчтан "DAC-баалуулуктарга" айлантат

Акыр -аягы, мен 2048 жылышын гана кошушум керек, анткени менин сканфилд борборду тегиздөөдө жана бардык эсептөөлөр аткарылган.

3 -тапшырма: DACке баалуулуктарды жөнөтүү:

Мен колдонгон STM32де DACте эч кандай курулуш жок болгондуктан, мен тышкы DACти колдондум. DAC менен STM32 ортосундагы байланыш SPI аркылуу ишке ашат.

3. DAC

Райондо мен deltaflo сыяктуу эле 12 биттик DAC "MCP4822" колдонуп жатам. DAC униполярдуу 0-4, 2V болгондуктан жана ILDA стандарты үчүн+5V биполярдуу болушу керек, кээ бир OpAmps менен чакан схеманы куруу керек. Мен TL082 OpAmpsти колдонуп жатам. Сиз бул күчөткүчтү эки жолу курушуңуз керек, анткени эки галвону көзөмөлдөөңүз керек. Эки OpAmps -15 жана +15V менен камсыздоо чыңалуусу катары туташат.

4. ГАЛВО

Акыркы бөлүгү абдан жөнөкөй. Эки OPAmpsтин чыңалуусу ILDA Galvo драйверлерине туташат. Мына ушуну менен, эми сиз галволорду кадам жана багыт сигналдары менен башкара билишиңиз керек

3 -кадам: Circuit

Район үчүн мен ПХБнын прототипин колдондум.

Сиз кадамды жана багыт сигналдарын STM32ге түз туташтыра аласыз, анткени мен резисторлорду түшүрөм. Ошондой эле мен кадам, багыт жана борбордук казыктар үчүн 5V чыдамдуу төөнөгүчтөрдү колдондум.

Төмөндө схеманын толук схемасын жүктөп алсаңыз болот:

4 -кадам: STM32ди программалоо

STM32 Attolic TrueStudio жана CubeMX менен программаланган. TrueStudio акысыз жана аны бул жерден жүктөп алсаңыз болот

TrueStudio мисалы Arduino IDE сыяктуу жөнөкөй эмес болгондуктан, мен.hex файлын түздүм, аны STM32 микроконтроллерине жүктөө керек.

Төмөндө мен STM32 "BluePill" файлын кантип көтөрөөрүңүздү түшүндүрөм:

1. Download "STM32 ST-LINK Utility": Программаны бул жерден жүктөп алсаңыз болот

2. "STM32 ST-LINK Utility" орнотуу жана ачуу:

3. Эми ST-Link Utilityдеги Galvo.hex файлын ачыңыз:

Андан кийин STM32 "BluePill" ST-Link-V2ге туташтыруу керек. Туташкандан кийин "Traget менен туташуу" баскычын чыкылдатыңыз:

Акыры "Жүктөө" баскычын чыкылдатыңыз. Эми сиздин STM32 туура чагылышы керек.

Мындан тышкары, мен TrueStudioдогу Galvo_Controller үчүн бардык баштапкы файлдарды тиркеп койдум

5 -кадам: Бардык бөлүктөрдү механикалык түрдө туташтырып, аны текшериңиз

Мен бардык электрондук тетиктерди жакшыраак көрүү үчүн 4 мм алюминий табакка койдум:-)

Эми мен сизге потенциометрди кантип тууралаш керек экенин көрсөтөм, балким:

Башында ILDA стандарты жөнүндө кээ бир маалымат. ILDA стандарты, адатта, лазердик шоулар үчүн колдонулат жана 5V жана -5v сигналынан турат. Эки сигналдын амплитудасы бирдей, бирок полярдыктары өзгөргөн. Ошентип, биз эмне кылышыбыз керек, DACтен чыккан сигналды 5V жана -5Vга чейин кыскартуу.

Потенциометрди тууралаңыз:

Бул жерден көрүп турганыңыз, бул схеманын 100кГц баскыч жыштыгындагы жана туруктуу багыттуу сигналдагы чыгуу чыңалуусу. Бул сүрөттө баары жакшы. Амплитудасы 0дөн 5Вка чейин жана 0дон -5ке чейин барат. Ошондой эле, балким, чыңалуу туура келет.

Эми мен потенциометрди тууралоодо эмне ката кетерин көрсөтөм:

Көрүнүп тургандай, эки чыңалуу тең эмес окшойт. Чечим - OpAmpдан офсет чыңалуусун жөнгө салуу. Сиз муну "R8" жана "R10" потенциометрлерин тууралоо аркылуу жасайсыз.

Башка мисал:

Көрүнүп тургандай, чыңалуу балким тегизделген, бирок амплитудасы 5В эмес, 2В. Чечим - OpAmpтан пайда болгон резисторду тууралоо. Сиз муну "R7" жана "R9" потенциометрлерин тууралоо аркылуу жасайсыз.