Mašinos širdis (lazerinis mikroprojektorius): 8 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Šis „Instructable“yra dvasinis ankstesnio eksperimento tęsinys, kuriame aš sukūriau dviejų ašių veidrodinį lazerinį vairavimo mazgą iš 3D spausdintų dalių ir solenoidų.

Šį kartą norėjau būti mažytis ir man pasisekė, kad iš internetinės mokslinės perteklinės parduotuvės radau keletą komerciškai pagamintų lazerinio vairavimo modulių. Mano dizainas pradėjo panašėti į „Dalek“, todėl aš sugalvojau ir sukūriau dviejų colių aukščio „Dalek“įkvėptą robotą, kuris šaudo į jus lazeriais.

Bet tai nesistengia tavęs išnaikinti-tai tik siunčia tau meilę iš savo elektromechaninės širdies!

Jei jums patinka šis projektas, balsuokite už jį optikos konkurse!:)

1 žingsnis: kažkas mažo iš Teksaso valstijos

Mašinos širdis yra „Texas Instruments“TALP1000B modulis, apibūdinamas kaip „dviejų ašių analoginis MEMS nukreipimo veidrodis“. Tai gana gurkšnis, todėl suskaidykime:

• Dviejų ašių: tai reiškia, kad prietaisas gali pasisukti horizontalioje ir vertikalioje ašyse.
• Analogas: pakreipimą išilgai ašies valdo analoginė įtampa, kintanti nuo -5 iki 5 voltų.
• MEMS: Tai reiškia mikroelektrinę mechaninę sistemą ir reiškia, kad ji yra labai maža!
• Rodomasis veidrodis: prietaiso centre yra veidrodis ant kardaninių laikiklių; veidrodis gali būti nukreiptas keliais laipsniais kiekviena kryptimi, todėl jis gali nukreipti lazerį bet kurioje kelių laipsnių kūgio vietoje.

Greitas duomenų lapo naršymas rodo, kad tai sudėtinga dalis. Be keturių vairo ritinių, yra šviesos skleidėjas, keturi padėties jutikliai ir temperatūros jutiklis. Nors mes nenaudosime jutiklių, vėliau pasidalinsiu nuostabiomis sugadinto TALP1000B nuotraukomis iš arčiau.

„TALP1000B“gamyba nutraukta, bet jūs negalite jo rasti, galite patys sukurti daug didesnį lazerinį nukreipimo veidrodį, naudodamiesi ankstesnėje instrukcijoje išdėstytais planais: principai yra tokie patys, tačiau jums reikia sukurti gyvenimą -dydžio Dalekas, kad jį apgyvendintų!

2 žingsnis: medžiagų sąrašas

Toliau pateikiamas šio projekto medžiagų sąrašas:

• Vienas „Texas Instruments TALP1000B“(nutrauktas)
• Vienas „Arduino Nano“
• Viena „SparkFun“variklio tvarkyklė - dviguba TB6612FNG (su antraštėmis)
• Viena duonos lenta
• Vienas trimpotas (1 kOhm)
• Keturi 2,54–2 mm jungiamieji laidai
• 0,1 colio (2,54 mm) antraštės
• 3D spausdintuvas ir gija
• Raudona lazerinė rodyklė

Sunkiausiai randamas TALPB modulis. Man pasisekė ir keletą pasiėmiau mokslinėje pertekliaus parduotuvėje.

Jūs vis dar galite rasti TALPB internete už pernelyg dideles kainas, tačiau aš nerekomenduoju jiems išleisti daug pinigų dėl šių priežasčių:

• Jie yra juokingai trapūs, jums gali prireikti kelių, jei sulaužysite kai kuriuos.
• Jų rezonansinis dažnis yra žemas-100 Hz, o tai reiškia, kad jūs negalite jų vairuoti pakankamai greitai, kad lazerio šou nebūtų mirgėjimas.
• Jie turi auksu padengtą paviršių, o tai reiškia, kad jis atspindi tik raudonus lazerius. Tai neleidžia naudoti itin ryškiai žalių lazerių arba violetinių lazerių su tamsoje švytinčiais ekranais.
• Nors šiose dalyse yra padėties jutikliai, nemanau, kad „Arduino“yra pakankamai greitas, kad galėtų jas vairuoti su tam tikrais padėties atsiliepimais.

Mano nuomone, nors šios dalys yra neįtikėtinai mažos ir tikslios, atrodo, kad jos nėra pakankamai praktiškos pomėgių projektams. Norėčiau, kad bendruomenė sugalvotų geresnius „pasidaryk pats“dizainus!

3 žingsnis: Kūno kūrimas

Aš modeliavau kūną „OpenSCAD“ir atspausdinau 3D. Tai sutrumpintas kūgis, kurio viršuje yra anga, gale yra anga TALB1000P moduliui įkišti ir didelė prakiurusi šviesos skylė priekyje.

Jūs šviečiate lazeriu iš viršaus ir jis atsispindi priekyje. Šis 3D spausdintas korpusas ne tik atrodo šauniai, bet ir yra funkcionalus. Jame viskas suderinta ir jame yra juokingai trapus TALB1000P modulis. Aš pridėjau keteras ir nelygumus, kad būtų lengviau suimti, kai numečiau ankstyvą prototipą ir sunaikinau TALB1000P modulį.

4 žingsnis: daugybė būdų, kaip sulaužyti širdį

„TALP1000B“yra labai trapi dalis. Trumpas kritimas ar neatsargus prisilietimas sunaikins dalį (netyčia ją palietus sunaikinau antrąjį modulį). Jis toks trapus, kad įtariu, kad net stiprus žvilgsnis gali jį nužudyti!

Jei fizinių pavojų nepakako, duomenų lape nurodomas papildomas pavojus:

Būkite atsargūs, kad pradėdami ar sustabdydami sinusinę pavaros įtampą išvengtumėte paleidimo stabdymo pereinamųjų laikų. Jei 50 Hz pavaros galia nustatoma į įtampą, kuri sukuria didelį 50 Hz veidrodžio sukimąsi (4–5 laipsnių mechaninis judesys), veidrodis veiks daugelį tūkstančių valandų be problemų. Tačiau, jei įjungiamas sinusinio pavaros maitinimo šaltinis arba kai įtampa yra reikšminga, atsiranda įtampos pakopa, kuri sužadins veidrodžio rezonansą ir gali sukelti gana didelius sukimosi kampus (to pakanka, kad veidrodis atsitrenktų į keraminę plokštę, kuri veikia kaip sukimosi stabdiklis). Yra du būdai, kaip to išvengti: a) įjunkite arba sumažinkite tik tada, kai pavaros įtampa yra artima nuliui (parodyta žemiau esančiame brėžinyje), b) prieš įjungdami arba išjungdami sumažinkite sinusinės pavaros amplitudę.

Taigi, iš esmės net išjungus pražūtingą galią, tai gali sugesti. O va!

5 žingsnis: širdies stimuliatoriaus grandinė

Mano sukurtą tvarkyklės grandinę sudaro „Arduino Nano“ir dviejų kanalų variklio tvarkyklė.

Nors variklių tvarkyklės yra skirtos varikliams, jie taip pat lengvai gali valdyti magnetines ritines. Prijungus prie magnetinės ritės, vairuotojo priekinė ir atbulinė funkcijos sukelia ritės įtampą pirmyn arba atgal.

TALP1000B ritėms veikti reikia iki 60 mA. Tai viršija maksimalų 40 mA, kurį gali suteikti „Arduino“, todėl vairuotojo naudojimas yra būtinas.

Aš taip pat pridėjau apdailos puodą prie savo dizaino ir tai leidžia man kontroliuoti išėjimo signalo amplitudę. Tai leidžia prieš išjungiant grandinę išjungti pavaros įtampą iki nulio, kad būtų išvengta rezonansų, apie kuriuos mane įspėjo duomenų lapas.

6 žingsnis: Vairuotojas, kuris neveiks … ir tas, kuris veikia

Norėdami patikrinti, ar mano grandinė skleidžia sklandžią bangos formą, parašiau bandymo programą, kad išvestų sinusinę bangą X ašyje ir kosinusą Y ašyje. Aš prijungiau kiekvieną savo pavaros grandinės išvestį prie dvipolinių šviesos diodų, serijiniu būdu su 220 omų rezistoriumi. Dviejų polių šviesos diodas yra specialus dviejų gnybtų šviesos diodas, kuris šviečia viena spalva, kai srovė teka viena kryptimi, ir kita spalva, kai srovė teka priešinga kryptimi.

Šis bandomasis įrenginys leido man stebėti spalvų pokyčius ir užtikrinti, kad spalvos greitai nepasikeistų. Iškart po šikšnosparnio pastebėjau ryškius blyksnius, kai viena spalva išnyko, o kita spalva netrukus išnyko.

Problema buvo ta, kad aš kaip variklio tvarkyklę naudojau L9110 mikroschemą. Šis vairuotojas turi PWM greičio kaištį ir krypties kaištį, tačiau PWM greičio valdymo signalo veikimo ciklas pirmyn yra atvirkštinis darbo ciklo atvirkštinis.

Norint išvesti nulį, kai krypties bitas yra į priekį, jums reikia 0% PWM darbo ciklo; bet kai krypties bitas yra atvirkštinis, jums reikia 100% PWM darbo ciklo, kad išvestis būtų lygi nuliui. Tai reiškia, kad norint, kad keičiant kryptį išvestis išliktų lygi nuliui, turite vienu metu pakeisti ir kryptį, ir PWM vertę-tai negali įvykti vienu metu, todėl nesvarbu, kokia tvarka tai darysite, pereinant nuo neigiamo prie teigiamas per nulį.

Tai lėmė mano matytus blyksnius, o bandymo grandinė tikriausiai išgelbėjo mane nuo to, kad sunaikinau kitą TALB1000B modulį!

„SparkFun“variklio vairuotojas gelbsti dieną

Nustačiusi, kad L9110 nepavyko, nusprendžiau įvertinti „SparkFun“variklio tvarkyklę - „Dual TB6612FNG“(kurią laimėjau ankstesniame „Instructable! Woot!“).

Toje mikroschemoje esantis 0% greičio reguliavimo kaiščio PWM reiškia, kad išėjimai yra varomi 0%, nepriklausomai nuo krypties. „TB6612FNG“turi du krypties valdymo kaiščius, kuriuos reikia apversti, kad būtų pakeista kryptis, tačiau naudojant PWM kaištį, kai darbo ciklas lygus nuliui, saugu tai padaryti per tarpinę būseną, kurioje ir In1, ir In2 yra AUKŠTAS vairuotojas pereina į tarpinį „trumpo stabdymo“režimą, kuris bet kokiu būdu suteikia energijos ritėms.

Su TB6612FNG man pavyko pasiekti sklandų poliškumo perėjimą virš nulio be jokių blyksnių. Sėkmė!

7 veiksmas: paleiskite „Arduino“eskizą ir našumo testavimą

Antroji vieta optikos konkurse