Die hart van 'n masjien ('n laser-mikro-projektor): 8 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

This Instructable is die geestelike opvolger van 'n vroeëre eksperiment waar ek 'n dubbele-as-spieëllaser-stuurstelsel van 3D-gedrukte onderdele en solenoïede gebou het.

Hierdie keer wou ek klein word, en ek was gelukkig om 'n paar laserstuurmodules in die handel te kry uit 'n aanlyn wetenskaplike oorskot. My ontwerp het soos 'n Dalek begin lyk, so ek het met die idee begin en 'n twee duim hoë Dalek-geïnspireerde bot gemaak wat lasers op jou afskiet.

Maar dit probeer nie om u uit te roei nie-dit stuur u net liefde uit die elektro-meganiese hart!

As u van hierdie projek hou, stem dan daarvoor in die optiese wedstryd!:)

Stap 1: Iets kleins uit die staat Texas

Die hart van die masjien is 'n TALP1000B-module van Texas Instruments, wat beskryf word as 'n "dubbel-as analoog MEMS-spieël." Dit is nogal 'n mondvol, so laat ons dit uiteensit:

• Dubbele as: Dit beteken dat die toestel in die horisontale en vertikale as kan kantel.
• Analoog: die kanteling langs 'n as word beheer deur 'n analoog spanning, wat wissel van -5 tot 5 volt.
• MEMS: Dit staan vir Micro Electrical Mechanical System en dit beteken dat dit baie klein is!
• Peilende spieël: in die middel van die toestel is 'n spieël op die gimbels; die spieël kan 'n paar grade in elke rigting gewys word, sodat dit laser oral in 'n kegel van 'n paar grade kan stuur.

Deur vinnig deur die datablad te blaai, blyk dit dat dit 'n gesofistikeerde deel is. Boonop is daar vier stuurspoele, 'n ligsender, vier posisiesensors en 'n temperatuursensor. Alhoewel ons nie die sensors sal gebruik nie, sal ek later 'n paar pragtige foto's van 'n beskadigde TALP1000B van naby deel.

Die TALP1000B word gestaak, maar u kan dit nie vind nie; u kan self 'n veel groter laserspieël bou met behulp van die planne wat ek in my vorige Instructable uiteengesit het: die beginsels is presies dieselfde, maar u moet 'n lewe bou -grootte Dalek om dit te huisves!

Stap 2: Staatsbrief

Die volgende is die materiaalbrief vir hierdie projek:

• Een Texas Instruments TALP1000B (gestaak)
• Een Arduino Nano
• Een SparkFun -motorbestuurder - dubbele TB6612FNG (met opskrifte)
• Een broodbord
• Een trimpot (1kOhms)
• Vier springdrade van 2,54 mm tot 2 mm
• 0,1 "(2,54 mm) opskrifte
• 3D -drukker en filament
• Rooi laserwyser

Die TALPB -module is die moeilikste om te vind. Ek was gelukkig en haal 'n paar by 'n wetenskaplike oorskot.

U vind moontlik steeds 'n TALPB aanlyn teen buitensporige pryse, maar ek beveel nie aan om baie geld daaraan te bestee nie:

• Hulle is belaglik broos; u benodig moontlik verskeie as u 'n paar breek.
• Hulle het 'n lae resonante frekwensie van 100Hz, wat beteken dat u nie vinnig genoeg kan ry vir flitsvrye laservertonings nie.
• Hulle het 'n vergulde oppervlak, wat beteken dat dit slegs rooi lasers weerspieël. Dit sluit die gebruik van super helder groen lasers of violet lasers met gloei-in-die-donker skerms vir volharding uit.
• Alhoewel hierdie dele posisiesensors het, dink ek nie dat 'n Arduino vinnig genoeg is om dit met 'n posisionele terugvoer te bestuur nie.

My mening is dat alhoewel hierdie dele ongelooflik klein en akkuraat is, dit blykbaar nie prakties genoeg is vir stokperdjie -projekte nie. Ek sou verkies dat die gemeenskap beter DIY -ontwerpe bedink!

Stap 3: Die skepping van die liggaam

Ek het die liggaam in OpenSCAD gemodelleer en dit in 3D gedruk. Dit is 'n afgeknotte kegel met 'n opening aan die bokant, 'n gleuf aan die agterkant om die TALB1000P-module in te steek en 'n groot gapende liggat aan die voorkant.

U skyn 'n laser van bo af en dit word aan die voorkant gereflekteer. Hierdie 3D -gedrukte lyf lyk nie net cool nie, maar is ook funksioneel. Dit hou alles in lyn en huisves die belaglik brose TALB1000P -module. Ek het die rante en stampe bygevoeg om die greep makliker te maak nadat ek 'n vroeë prototipe laat val het en 'n TALB1000P -module vernietig het.

Stap 4: Die vele maniere om 'n hart te breek

Die TALP1000B is 'n uiters brose onderdeel. 'N Kort val of 'n onbedagsame aanraking sal die onderdeel verwoes (dit is hoe ek my tweede module per ongeluk daardeur geraak het). Dit is so broos dat ek vermoed dat selfs 'n sterk blik dit kan doodmaak!

As fisiese gevare nie genoeg was nie, gee die datablad 'n ekstra gevaar aan:

Wees versigtig om te voorkom dat die stop -oorgange begin of die sinusvormige dryfspanning begin of stop. As u die dryfkrag van 50Hz stel tot 'n spanning wat 'n groot spieëlrotasie van 50 Hz veroorsaak (4 tot 5 grade meganiese beweging), dan werk die spieël duisende ure sonder probleme, maar as u die sinus se kragtoevoer afskakel of op 'n tydstip wanneer die spanningsuitset beduidend is, vind 'n spanningsstap plaas wat die resonansie van die spieël sal opwek en redelik groot rotasiehoeke kan veroorsaak (genoeg om die spieël te laat raak op die keramiekplaat wat as rotasie -stop dien). Daar is twee maniere om dit te vermy: a) slegs op of af as die drywingspanning naby nul is (getoon in die tekening hieronder), b) die amplitude van die sinusaandrywing verminder voordat dit aangeskakel of afgeskakel word.

Dus, selfs die afskakeling van die krag kan dit in die wiele ry. O wee!

Stap 5: Die pasaangeërskring

Die bestuurdersbaan wat ek daarvoor gemaak het, bestaan uit 'n Arduino Nano en 'n motor met twee kanale.

Alhoewel motorbestuurders vir motors ontwerp is, kan hulle net so maklik magnetiese spoele aandryf. As dit aan 'n magnetiese spoel gekoppel is, veroorsaak die vorentoe en agteruit funksies van die bestuurder dat die spoel in beide die voorwaartse of terugwaartse rigting aangeskakel word.

Die spoele op die TALP1000B benodig tot 60mA om te funksioneer. Dit is groter as die maksimum 40mA wat die Arduino kan bied, dus die gebruik van 'n bestuurder is noodsaaklik.

Ek het ook 'n afwerkingpot by my ontwerp gevoeg en dit laat my toe om die amplitude van die uitsetsignaal te beheer. Dit stel my in staat om die dryfspannings tot nul te verlaag voordat ek die stroombaan afskakel, om die resonansies te vermy waaroor die datablad my gewaarsku het.

Stap 6: 'n Bestuurder wat nie werk nie … en een wat werk

Om te verifieer dat my stroombaan 'n gladde golfvorm lewer, het ek 'n toetsprogram geskryf om 'n sinusgolf op die X -as en 'n cosinus op die Y -as uit te voer. Ek het elke uitset van my dryfkring in serie met 'n tweepolêre LED's aangesluit met 'n weerstand van 220 ohm. 'N Tweepolêre LED is 'n spesiale soort twee-terminale LED wat een kleur skyn as die stroom in een rigting vloei en 'n ander kleur as die stroom in die teenoorgestelde rigting vloei.

Met hierdie toetsinstrument kon ek die kleurveranderinge waarneem en verseker dat daar geen vinnige kleurveranderinge was nie. Reg van die vlermuis af sien ek helder flitse terwyl die een kleur vervaag en voordat die ander kleur opdaag.

Die probleem was dat ek 'n L9110 -chip as motorbestuurder gebruik het. Hierdie bestuurder het 'n PWM-speldpen en 'n rigtingpen, maar die dienssiklus van die PWM-snelheidsbeheersein in die voorwaartse rigting is die omgekeerde van die pligsiklus in die omgekeerde rigting.

Om nul uit te voer as die rigtingbit vorentoe is, benodig u 'n 0% PWM-dienssiklus; maar as die rigtingbit omgekeerd is, benodig u 'n PWM-dienssiklus van 100% vir 'n uitset van nul. Dit beteken dat om die uitset nul te bly tydens 'n rigtingverandering, u beide die rigting en die PWM-waarde tegelyk moet verander-dit kan nie gelyktydig gebeur nie, dus maak nie saak in watter volgorde u dit doen nie, u kry spanningpieke terwyl u oorgaan van negatief na positief tot nul.

Dit was verantwoordelik vir die flitse wat ek gesien het, en die toetsbaan het my waarskynlik daarvan weerhou om nog 'n TALB1000B -module te vernietig!

'N SparkFun -motorbestuurder red die dag

Omdat ek agtergekom het dat die L9110 'n no -go was, het ek besluit om die SparkFun -motorbestuurder te evalueer - Dual TB6612FNG (wat ek in 'n vroeër Instructable! Woot!) Gewen het.

Op die chip beteken 'n PWM op die spoedbeheerpen van 0% dat die uitsette teen 0% aangedryf word, ongeag die rigting. Die TB6612FNG het twee rigting-stuurpenne wat omgedraai moet word om die rigting om te draai, maar met die PWM-pen op 'n dienssiklus van nul, is dit veilig om dit te doen via 'n intermediêre toestand waarin beide In1 en In2 HOOG is-dit plaas die bestuurder in 'n intermediêre "kort rem" -modus wat die spoele op enige manier aanstuur.

Met die TB6612FNG kon ek sonder enige flitse 'n gladde polariteitsoorgang oor nul kry. Sukses!

Stap 7: voer die Arduino Sketch en Performance Testing uit

Naaswenner in die optiese wedstryd