DIY STEP/DIR LASER GALVO CONTROLLER: 5 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Сәлем, Бұл нұсқаулықта мен сізге ILDA стандартты галво лазерлік сканерлері үшін қадамдық / dir интерфейсін қалай құруға болатынын көрсеткім келеді.

Сіз білетіндей, мен «DIY-SLS-3D-принтері» мен «JRLS 1000 DIY SLS-3D-ПРИНТЕРІ» -нің де өнертапқышымын, мен осы машиналарды жасап жатқан кезде мен бұл принтердің қалай жұмыс істейтіні туралы ойлана бастадым. егер мен картезиялық қозғалыс жүйесінің орнына Galvo сканерлерін қолданатын болсам. Бірақ бұл күндері мен галвалық сканерге контроллерді бағдарламалау туралы білмедім. Сондықтан мен картезиялық қозғалысы бар қолданыстағы микробағдарламаны қолдандым.

Бірақ бүгін және кейбір зерттеулерден кейін мен автордың DIY Laser Galvo шоуын жасау үшін arduino қолданатын нұсқаулықты таптым. Мен дәл осылай іздеймін деп ойладым, сондықтан мен оның нұсқауларындағыдай бөлшектерге тапсырыс бердім және бірнеше тәжірибе жасадым. Кейбір зерттеулерден кейін мен Arduino қадамдық / бағыттық интерфейс сияқты жақсы жұмыс жасамайтынын білдім, сондықтан мен оны STM32 микроконтроллері үшін ремикс жасадым.

Есіңізде болсын, бұл контроллер тек прототип, бірақ көптеген жобаларда қолданылады. Мысалы, DIY SLS 3D принтерінде немесе лазерлік граверде.

Galvo контроллерінің ерекшеліктері:

• ILV стандартына 5В қадамдық/дир сигналдарынан түрлендіру
• 120 кГц кіріс жиілігі (Қадам / Бағыт сигналдары)
• 12 биттік шығыс ажыратымдылығы (бұрышқа 0, 006 °)
• полярлықтан сызықтық координаталарға түрлендіру
• қадамдық және бағытты сигнал беретін кез келген қозғалыс контроллерімен үйлесімді
• орталық туралау түйреуіші (орналастыру тәртібі)

лазерлік галво контроллерінің бейнесі: (жақында)

Егер сізге менің нұсқаулығым ұнаса, маған ремикс байқауында дауыс беріңіз

1 -қадам: Galvo контроллері үшін қажет бөлшектер

Гальво контроллерінің электронды бөлшектері:

Саны	Сипаттама	Сілтеме	Бағасы
1x	ILDA 20Kpps гальванометр жиынтығы	Aliexpress	56, 51€
1x	6 мм 650 нм лазердиод	Aliexpress	1, 16€
кейбіреулері	сымдар	-	-
1x	ST-Link V2	Aliexpress	1, 92

Электр тізбегінің бөлшектері:

Мұнда галвалық контроллерге қажетті барлық бөлшектер. Мен барлық бөлшектерді мүмкіндігінше арзан алуға тырыстым.

Саны	Сипаттама	Контурдағы атау	Сілтеме	Бағасы
1x	STM32 «Blue-Pill» микроконтроллері	«КӨК-таблетка»	Aliexpress	1, 88€
1x	MCP4822 12 биттік қос каналды DAC	MCP4822	Aliexpress	3, 00€
2x	TL082 қос OpAmp	IC1, IC2	Aliexpress	0, 97€
6x	1k резистор	R1-R6	Aliexpress	0, 57€
4x	10к трим-потенциометр	R7-R10	Aliexpress	1, 03€
кейбіреулері	пин тақырыбы	-	Aliexpress	0, 46€

2 -қадам: Контроллер теориясы

Мұнда мен сізге контроллер қалай жұмыс істейтінін түсіндіремін. Мен сондай -ақ кейбір бөлшектерді көрсетемін, мысалы тік бұрышты есептеу.

1. Қозғалыс-бақылаушы

Қозғалысты реттегіш - бұл қадам мен бағыт сигналдарын жасайтын бөлік. Қадам/бағытты басқару көбінесе 3D-принтерлер, лазерлер немесе CNC-диірмендер сияқты моторлы қосымшаларда қолданылады.

Қадамдық және бағыттық сигналдардан басқа STM32 мен Motioncontroller -ді сәйкес ету үшін орталық туралау түйреуішінің қажеттілігі бар. Бұл галвос абсолютті басқарылатындықтан және шектеу қосқыштарының қажеті жоқ.

2. STM32-микроконтроллер

STM32 микроконтроллері - бұл контроллердің жүрегі. Бұл микроконтроллердің бірнеше тапсырмасы бар. Бұл тапсырмалар:

1 -тапсырма: Сигналдарды өлшеу

Бірінші міндет - кіріс сигналдарын өлшеу. Бұл жағдайда қадамдық және бағытты сигналдар болады. Мен қозғалыс реттегішінің кіріс жиілігімен шектелуін қаламайтындықтан, мен тізбекті 120 кГц үшін жасадым (тексерілген). Деректерді жоғалтпай осы кіріс жиілігіне жету үшін мен STM32 -де қадам / бағыт интерфейсін басқару үшін екі TIM2 және TIM3 аппараттық таймерлерін қолданамын. Қадамдық және бағдарлы сигналдардан басқа жыпылықтау сигналы бар. Бұл туралау STM32 сыртқы үзілісімен басқарылады.

2 -тапсырма: сигналдарды есептеңіз

Енді контроллер сигналдарды DAC үшін дұрыс мәнге есептеуі керек. Гальво сызықты емес полярлық координат жүйесін құратындықтан, қадам мен нақты қозғалатын лазер арасындағы сызықтық тәуелділікті құру үшін шағын есептеу қажет. Мұнда мен сізге есептің эскизін көрсетемін:

Енді бізге есептеу формуласын табу керек. Мен 12 биттік DAC қолданатындықтан, 0 - 4096 қадаммен -5 - +5В кернеуді бере аламын. Мен тапсырыс берген галвода -5 - +5В кезінде 25 ° жалпы сканерлеу бұрышы бар. Менің phi бұрышы -12, 5 ° - +12, 5 ° аралығында. Ақырында мен қашықтық туралы ойлануым керек d. Мен жеке 100x100 мм сканерлеу өрісін алғым келеді, сондықтан менің д 50мм болады. Жоғары h phi және d нәтижесі болады. сағ - 225, 5 мм. D қашықтықты phi бұрышына қатысты келтіру үшін мен жанамаларды қолданатын және радианды бұрышты «DAC мәндеріне» айналдыратын кішкене формуланы қолдандым.

Ақырында, мен тек қана 2048 жылжуын қосуым керек, себебі менің сканерлеу өрісін орталыққа теңестіру және барлық есептеулер орындалды.

3 -тапсырма: DAC мәндерін жіберу:

Мен қолданған STM32 -де DAC -те құрылым жоқ болғандықтан, мен сыртқы DAC -ты қолдандым. DAC пен STM32 арасындағы байланыс SPI арқылы жүзеге асады.

3. DAC

Схема үшін мен deltaflo сияқты 12 биттік DAC «MCP4822» қолданамын. DAC бір полярлы 0-4, 2В болғандықтан және сізге ILDA стандарты үшін+5В биполярлық қажет болғандықтан, кейбір OpAmps бар шағын тізбек құру қажет. Мен TL082 OpAmps қолданамын. Сіз бұл күшейткіш тізбекті екі рет салуыңыз керек, себебі сізге екі гальвоны басқару қажет. Екі OpAmps кернеуі ретінде -15 және +15V қосылады.

4. ГАЛВО

Соңғы бөлім өте қарапайым. Екі OPAmps шығыс кернеуі ILDA Galvo драйверлеріне қосылады. Міне, енді сіз гальвосты қадамдық және бағытты сигналдармен басқара білуіңіз керек

3 -қадам: Цикл

Схема үшін мен ПХД прототипін қолдандым.

Қадам мен бағыт сигналдарын STM32 -ге тікелей қосуға болады, себебі мен ішкі тартылатын резисторларды іске қостым. Сондай -ақ, мен қадам, бағыт және орталық түйреуіштер үшін 5В төзімді түйреуіштерді қолдандым.

Сіз схеманың толық схемасын төменде жүктей аласыз:

4 -қадам: STM32 бағдарламалау

STM32 Attolic TrueStudio және CubeMX бағдарламаланған. TrueStudio тегін пайдалануға болады және оны мына жерден жүктеуге болады

TrueStudio мысалы Arduino IDE сияқты қарапайым емес болғандықтан, мен.hex файлын жасадым, оны STM32 микроконтроллеріне жүктеу қажет.

Келесіде мен STM32 «BluePill» файлына файлды қалай қосуды түсіндіремін:

1. «STM32 ST-LINK Utility» жүктеу: Бағдарламалық жасақтаманы мына жерден жүктеуге болады

2. «STM32 ST-LINK Utility» бағдарламасын орнатыңыз және ашыңыз:

3. Енді ST-Link қызметтік бағдарламасында Galvo.hex файлын ашыңыз:

Осыдан кейін STM32 «BluePill» ST-Link-V2-ге қосу керек. Қосылғаннан кейін «Traget -ке қосылу» түймесін басыңыз:

Соңында «Жүктеу» түймесін басыңыз. Енді сіздің STM32 дұрыс жыпылықтауы керек.

Сонымен қатар, мен TrueStudio -да Galvo_Controller үшін барлық бастапқы файлдарды тіркедім

5 -қадам: Барлық бөлшектерді механикалық түрде қосыңыз және тексеріңіз

Мен барлық электронды бөлшектерді жақсы көру үшін 4 мм алюминий пластинаға қойдым:-)

Енді мен сізге тізбектегі потенциометрлерді қалай реттеу керектігін көрсетемін:

Алдымен ILDA стандарты туралы кейбір мәліметтер. ILDA стандарты әдетте лазерлік шоулар үшін қолданылады және 5В және -5в сигналынан тұрады. Екі сигналдың амплитудасы бірдей, бірақ полярлығы өзгерген. Сонымен, біз DAC -тен шығыс сигналын 5В және -5В -қа дейін қысқартуымыз керек.

Потенциометрді реттеңіз:

Мұнда сіз бұл схеманың шығыс кернеуін 100 кГц кіріс қадамдық жиілікте және тұрақты бағыт сигналымен көре аласыз. Бұл суретте бәрі жақсы. Амплитудасы 0 -ден 5В -қа дейін және 0 -ден -5 -ке дейін. Сондай -ақ, кернеулер сәйкес келуі мүмкін.

Енді мен сізге потенциометрді реттеу кезінде ненің дұрыс еместігін көрсетемін:

Көріп отырғаныңыздай, екі кернеу де сәйкес келмейді. Шешім - OpAmp -тен ауысу кернеуін реттеу. Сіз мұны «R8» және «R10» потенциометрлерін реттеу арқылы жасайсыз.

Басқа мысал:

Көріп отырғаныңыздай, кернеулер сәйкес келуі мүмкін, бірақ амплитудасы 5В емес, 2В. Шешім - OpAmp -тен кіріс резисторын реттеу. Сіз мұны «R7» және «R9» потенциометрлерін реттеу арқылы жасайсыз.