DIY STEP/DIR LASER GALVO CONTROLLER: 5 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:45

Ողջու՜յն, Այս Instructable- ում ես ուզում եմ ցույց տալ ձեզ, թե ինչպես կարող եք կառուցել ձեր սեփական քայլ / դիր ինտերֆեյսը ILDA ստանդարտ գալվո լազերային սկաների համար:

Ինչպես երևի գիտեք, ես նաև «DIY-SLS-3D-Printer»-ի և «JRLS 1000 DIY SLS-3D-PRINTER»-ի գյուտարարն եմ, և մինչ ես կառուցում էի այս մեքենաները, ես սկսել եմ մտածել, թե ինչպես են աշխատելու այս տպիչները, եթե ես կօգտագործեմ Galvo Scanners քարտեզյան շարժման համակարգի փոխարեն: Այնուամենայնիվ, այս օրերին ես գիտելիք չունեի գալվո սկաների համար վերահսկիչ ծրագրավորելու համար: Այսպիսով, ես օգտագործել եմ առկա որոնվածը ՝ քարտեզային շարժումով:

Բայց այսօր և որոշ հետազոտություններից հետո ես գտա ուսանելի, որտեղ հեղինակը արդուինոյի միջոցով ստեղծում է DIY Laser Galvo շոու: Ես մտածեցի, որ սա հենց այն է, ինչ ես փնտրում եմ, ուստի ես պատվիրեցի մասերը, ինչպես նրա ուսուցանվողը և որոշ փորձեր կատարեցի: Որոշ հետազոտություններից հետո պարզեցի, որ Arduino- ն այնքան էլ լավ չի կատարի քայլ / ուղղության ինտերֆեյսը, այնպես որ ես այն վերամշակեցի STM32 միկրոկոնտրոլերի համար:

Խնդրում ենք հիշել, որ այս կարգավորիչը պարզապես նախատիպ է, բայց կարող է օգտագործվել շատ նախագծերի համար: Օրինակ DIY SLS 3D տպիչի կամ լազերային փորագրիչի մեջ:

Galvo վերահսկիչի առանձնահատկություններն են.

• 5V քայլ/դիր ազդանշաններից փոխակերպում ILDA ստանդարտի
• 120kHz մուտքային հաճախականություն (Քայլ / ուղղություն ազդանշաններ)
• 12 բիթ Ելքային լուծում (0, 006 ° մեկ անկյան տակ)
• բևեռայինից գծային կոորդինատների փոխակերպում
• համատեղելի ցանկացած շարժման վերահսկիչի հետ, որը կստեղծի քայլի և ուղղության ազդանշան
• կենտրոնի հավասարեցման քորոց (տնային ռեժիմ)

տեսահոլովակ լազերային գալվոյի վերահսկիչի մասին (շուտով)

Եթե ձեզ դուր է գալիս իմ Instructable- ը, խնդրում եմ քվեարկեք ինձ համար Remix մրցույթում

Քայլ 1: Ձեզ անհրաժեշտ մասեր Galvo Controller- ի համար

Էլեկտրոնային մասեր galvo վերահսկիչի համար

Քանակ	Նկարագրություն	Հղում	Գինը
1x	ILDA 20Kpps գալվո գալվանոմետրերի հավաքածու	Aliexpress	56, 51€
1x	6 մմ 650 նմ լազերային դիոդ	Aliexpress	1, 16€
մի քանի	լարերը	-	-
1x	ST-Link V2	Aliexpress	1, 92

Շղթայի էլեկտրոնային մասեր.

Ահա galvo վերահսկիչի բոլոր անհրաժեշտ մասերը: Փորձեցի հնարավորինս էժան աղբյուրներ բերել բոլոր մասերին:

Քանակ	Նկարագրություն	Անունը շղթայի վրա	Հղում	Գինը
1x	STM32 «Կապույտ-դեղահատ» միկրոկոնտրոլեր	«Կապույտ-դեղահատ»	Aliexpress	1, 88€
1x	MCP4822 12 բիթանոց երկակի ալիքով DAC	MCP4822	Aliexpress	3, 00€
2x	TL082 երկակի OpAmp	IC1, IC2	Aliexpress	0, 97€
6x	1k դիմադրություն	R1-R6	Aliexpress	0, 57€
4x	10 կիլոմետր պոտենցիոմետր	R7-R10	Aliexpress	1, 03€
մի քանի	քորոց վերնագիր	-	Aliexpress	0, 46€

Քայլ 2. Վերահսկիչի տեսությունը

Այստեղ ես կբացատրեմ, թե ինչպես է աշխատում վերահսկիչն ընդհանրապես: Ես նաև որոշ մանրամասներ ցույց կտամ, օրինակ ՝ ճիշտ անկյունի հաշվարկը:

1. Շարժման-վերահսկիչ

Շարժման վերահսկիչը այն մասն է, որտեղ դուք կստեղծեք քայլերի և ուղղության ազդանշաններ: Քայլի/ուղղության հսկիչը հաճախ օգտագործվում է քայլային շարժիչային ծրագրերում, ինչպիսիք են 3D- տպիչները, լազերները կամ CNC- գործարանները:

Բացի աստիճանի և ուղղության ազդանշաններից, անհրաժեշտ է կենտրոնի դասավորվածության քորոց `STM32- ը և Motioncontroller- ը համահունչ դարձնելու համար: Դա պայմանավորված է նրանով, որ գալվոնները բացարձակապես վերահսկվում են, և որևէ սահմանային անջատիչների կարիք չկա:

2. STM32-Միկրոկոնտրոլեր

Այս վերահսկիչի սիրտը STM32 միկրոկոնտրոլերն է: Այս միկրոկառավարիչը մի քանի խնդիր ունի անելու: Այս խնդիրներն են.

Առաջադրանք 1. Չափել ազդանշանները

Առաջին խնդիրը մուտքային ազդանշանների չափումն է: Այս դեպքում դա կլինի քայլի և ուղղության ազդանշաններ: Քանի որ ես չեմ ուզում, որ շարժիչ-վերահսկիչը սահմանափակվի մուտքային հաճախականությամբ, ես նախագծեցի միացումը 120 կՀց հաճախականությամբ (փորձարկված): Այս մուտքային հաճախականությանը հասնելու համար ՝ առանց տվյալների կորստի, ես օգտագործում եմ երկու ապարատային ժամանակաչափ `TIM2 և TIM3 STM32- ում` քայլի / ուղղության միջերեսը կառավարելու համար: Բացի քայլի և ուղղության ազդանշաններից, կա հավասարեցման ազդանշան: Այս հավասարեցումը վերահսկվում է STM32- ի արտաքին ընդհատմամբ:

Առաջադրանք 2. Հաշվիր ազդանշանները

Այժմ վերահսկիչին անհրաժեշտ է հաշվարկել ազդանշանները DAC- ի ճիշտ արժեքի համար: Քանի որ գալվոն կստեղծի ոչ գծային բևեռային կոորդինատային համակարգ, անհրաժեշտ է փոքր հաշվարկ ՝ քայլային և իրական տեղափոխվող լազերի միջև գծային կախվածություն ստեղծելու համար: Այստեղ ես ձեզ ցույց կտամ հաշվարկի ուրվագիծը.

Այժմ մենք պետք է գտնենք հաշվարկման բանաձևը: Քանի որ ես օգտագործում եմ 12 բիթանոց DAC, ես կարող եմ լարում տալ -5 - +5V- ից 0 - 4096 քայլով: Գալվոյի իմ պատվերն ունի սկանավորման ընդհանուր անկյուն 25 ° -5 - +5V: Այսպիսով իմ phi անկյունը գտնվում է -12, 5 ° - +12, 5 ° միջակայքում: Ի վերջո, ես պետք է մտածեմ հեռավորության մասին d. Ես անձամբ ցանկանում եմ 100x100 մմ սկանավորման դաշտ, այնպես որ իմ d- ը կլինի 50 մմ: Բարձր h- ը կլինի phi և d արդյունքները: h 225, 5 մմ: D հեռավորությունը phi անկյան հետ համեմատելու համար ես օգտագործեցի մի փոքր բանաձև, որը կօգտագործի տանգենսները և ռադիաններից անկյունը կփոխակերպի «DAC- արժեքների»

Ի վերջո, ես միայն պետք է ավելացնեմ 2048 -ի կողմնակալությունը, քանի որ իմ սկանադաշտը կենտրոնի հավասարեցում է, և բոլոր հաշվարկներն ավարտված են:

Առաջադրանք 3. Ուղարկեք արժեքներ DAC- ին

Քանի որ օգտագործած STM32- ը DAC- ում կառուցվածք չունի, ես օգտագործել եմ արտաքին DAC: DAC- ի և STM32- ի միջև հաղորդակցությունն իրականացվում է SPI- ով:

3. DAC

Շղթայի համար ես օգտագործում եմ նույն 12 բիթանոց DAC «MCP4822» դելտաֆլոն: Քանի որ DAC- ն միաբևեռ է 0-4, 2V, և ձեզ անհրաժեշտ է `+5V երկբևեռ ILDA ստանդարտի համար, դուք պետք է կառուցեք փոքր միացում որոշ OpAmps- ով: Ես օգտագործում եմ TL082 OpAmps- ը: Դուք պետք է կառուցեք այս ուժեղացուցիչի միացումը երկու անգամ, քանի որ ձեզ հարկավոր է վերահսկել երկու գալվո: Երկու OpAmps- ը միացված են -15 և +15V- ին, որպես իրենց մատակարարման լարման:

4. ԳԱԼՎՈ

Վերջին մասը բավականին պարզ է: Երկու OPAmps- ի ելքային լարումը միացված կլինի ILDA Galvo վարորդներին: Եվ վերջ, այժմ դուք պետք է կարողանաք կառավարել գալվոսները քայլային և ուղղության ազդանշաններով

Քայլ 3: Շղթան

Շղթայի համար ես օգտագործել եմ PCB- ի նախատիպը:

Դուք կարող եք ուղղակիորեն միացնել աստիճանի և ուղղության ազդանշանները STM32- ին, քանի որ ես ակտիվացրել եմ ներքև քաշվող ներքևի ռեզիստորները: Բացի այդ, ես օգտագործել եմ 5V հանդուրժող քորոցներ քայլի, ուղղության և կենտրոնական կապում:

Ստորև կարող եք ներբեռնել սխեմայի ամբողջական սխեման.

Քայլ 4: mingրագրավորում STM32- ով

STM32- ը ծրագրավորված է Attolic TrueStudio- ով և CubeMX- ով: TrueStudio- ն անվճար է օգտագործման համար, և այն կարող եք ներբեռնել այստեղից

Քանի որ TrueStudio- ն այդքան էլ պարզ չէ, ինչպես օրինակ Arduino IDE- ն, ես ստեղծել եմ. Hex ֆայլ, որը պարզապես անհրաժեշտ է վերբեռնել STM32 միկրոկառավարիչ:

Հետևյալում ես կբացատրեմ, թե ինչպես եք ֆայլը բարձրացնում STM32 «BluePill» - ի վրա.

1. Ներբեռնեք «STM32 ST-LINK Utility». Theրագրակազմը կարող եք ներբեռնել այստեղից

2. Տեղադրեք և բացեք "STM32 ST-LINK Utility":

3. Այժմ բացեք Galvo.hex ֆայլը ST-Link կոմունալում.

Դրանից հետո դուք պետք է STM32 «BluePill»-ը միացնեք ST-Link-V2- ին: Միանալուց հետո կտտացրեք «Միացեք որոնման կոճակին».

Վերջապես կտտացրեք «Ներբեռնում»: Այժմ ձեր STM32- ը պետք է ճիշտ լուսավորված լինի:

Բացի այդ, ես կցել եմ Galvo_Controller- ի բոլոր սկզբնական ֆայլերը TrueStudio- ում

Քայլ 5: Միացրեք բոլոր մասերը մեխանիկորեն և փորձարկեք այն

Ես բոլոր էլեկտրոնային մասերը տեղադրել եմ 4 մմ ալյումինե ափսեի վրա ՝ ավելի լավ տեսք ունենալու համար:-)

Այժմ ես ձեզ ցույց կտամ, թե ինչպես պետք է կարգավորեք պոտենցիոմետրերը շղթայի վրա, հավանաբար.

Սկզբում որոշ տեղեկություններ ILDA ստանդարտի մասին: ILDA ստանդարտը սովորաբար օգտագործվում է լազերային շոուների համար և բաղկացած է 5V և a -5v ազդանշանից: Երկու ազդանշաններն էլ ունեն նույն ամպլիտուդը, բայց փոխված բևեռականությամբ: Այսպիսով, այն, ինչ մենք պետք է անենք, DAC- ից ելքային ազդանշանը կրճատելն է 5V և -5V:

Կարգավորեք պոտենցիոմետրը

Այն, ինչ կարող եք տեսնել այստեղ, այս շղթայի ելքային լարումն է `100kHz մուտքային քայլի հաճախականությամբ և մշտական ուղղության ազդանշանով: Այս նկարում ամեն ինչ կարգին է: Ամպլիտուդը 0 -ից 5 Վ է, իսկ 0 -ից -5: Հավանաբար, լարումները հավասարեցված են:

Այժմ ես ձեզ ցույց կտամ, թե ինչ կարող է սխալ լինել պոտենցիոմետրը կարգավորելիս.

Ինչպես տեսնում եք, այժմ երկու լարման հավանաբար հավասարեցված չեն: Լուծումը OpAmp- ից անջատված լարումը կարգավորելը: Դուք դա անում եք ՝ կարգավորելով «R8» և «R10» պոտենցիոմետրերը:

Մեկ այլ օրինակ.

Ինչպես տեսնում եք, այժմ լարումները հավանաբար հավասարեցված են, բայց ամպլիտուդը ոչ թե 5 Վ է, այլ 2 Վ: Լուծումը OpAmp- ից շահույթի դիմադրության կարգավորումը: Դուք դա անում եք ՝ կարգավորելով «R7» և «R9» պոտենցիոմետրերը: