A gép szíve (lézeres mikroprojektor): 8 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Ez az Instructable spirituális utódja egy korábbi kísérletnek, amely során 3D-s nyomtatott alkatrészekből és mágnesszelepekből építettem kéttengelyes tükör lézerkormány-szerelvényt.

Ezúttal apró szerettem volna lenni, és szerencsém volt néhány kereskedelmi forgalomban kapható lézerkormánymodult találni egy online tudományos többletforrásból. A tervezésem kezdett hasonlítani egy Dalekre, ezért futottam az ötlettel, és készítettem egy két hüvelyk magas, Dalek ihlette botot, amely lézereket lő rád.

De ez nem titeket akar kiirtani, hanem csak szeretetet küld az elektromechanikus szívéből!

Ha tetszik ez a projekt, kérjük, szavazzon rá az optikai versenyen!:)

1. lépés: Valami kicsi Texas államból

A gép szíve a Texas Instruments TALP1000B modulja, amelyet „kéttengelyes analóg MEMS mutató tükörként” írnak le. Ez elég falat, szóval bontsuk le:

• Kettőtengely: Ez azt jelenti, hogy a készülék vízszintes és függőleges tengelyben dönthető.
• Analóg: A tengely dőlését egy -5 és 5 volt közötti analóg feszültség szabályozza.
• MEMS: Ez a mikroelektromos mechanikus rendszert jelenti, és azt jelenti, hogy nagyon apró!
• Mutatótükör: A készülék közepén a kardánszalagok tükre található; a tükör minden irányban néhány fokkal irányítható, lehetővé téve, hogy a lézert néhány fokos kúpon belül bárhová irányítsa.

Az adatlap gyors böngészése azt mutatja, hogy ez egy kifinomult rész. Ezen kívül négy kormánytekercs, van egy fénykibocsátó, négy helyzetérzékelő és egy hőmérséklet -érzékelő. Bár nem fogjuk használni az érzékelőket, később megosztom néhány gyönyörű fényképet egy sérült TALP1000B -ről közelről.

A TALP1000B gyártása megszűnt, de nem találja, sokkal nagyobb lézeres mutató tükröt készíthet saját maga, a korábbi Instructable programban leírt tervek alapján: az elvek pontosan ugyanazok, de életet kell építenie -méretű Dalek a ház elhelyezésére!

2. lépés: Anyagjegyzék

A projekt anyagjegyzéke a következő:

• Egy Texas Instruments TALP1000B (megszűnt)
• Egy Arduino Nano
• Egy SparkFun motorvezérlő - kettős TB6612FNG (fejlécekkel)
• Egy kenyeretábla
• Egy trimpot (1 kOhm)
• Négy 2,54–2 mm áthidaló vezeték
• 0,1 "(2,54 mm) fejlécek
• 3D nyomtató és szál
• Piros lézermutató

A TALPB modult a legnehezebb megtalálni. Szerencsém volt, és felvettem néhányat egy tudományos többletboltban.

Még mindig találhat online TALPB -t túlzott árakon, de nem javaslom, hogy sok pénzt költsön rájuk a következő okok miatt:

• Nevetségesen törékenyek, szükség lehet többre, ha eltör néhányat.
• 100 Hz-es alacsony rezonanciafrekvenciájuk van, ami azt jelenti, hogy nem lehet elég gyorsan hajtani őket villódzásmentes lézershow-khoz.
• Aranyozott felületük van, ami azt jelenti, hogy csak vörös lézereket tükröz. Ez kizárja a szuperfényes zöld lézerek vagy a lila lézerek használatát a sötétben világító képernyővel a kitartás érdekében.
• Bár ezeknek az alkatrészeknek vannak helyzetérzékelői, nem hiszem, hogy egy Arduino elég gyors ahhoz, hogy valamilyen helyzeti visszajelzéssel vezesse őket.

Az én véleményem az, hogy bár ezek a részek hihetetlenül kicsik és pontosak, úgy tűnik, nem elég praktikusak a hobbi projektekhez. Szeretném, ha a közösség jobb DIY terveket találna ki!

3. lépés: A test elkészítése

A testet OpenSCAD -ben modelleztem, és 3D -ben kinyomtattam. Ez egy csonka kúp, tetején nyílással, hátul nyílással a TALB1000P modul behelyezéséhez és elöl nagy tátongó fénylyukkal.

Felülről beragyog egy lézert, és elölről tükröződik. Ez a 3D nyomtatott test nemcsak jól néz ki, hanem funkcionális is. Mindent összehangol, és tartalmazza a nevetségesen törékeny TALB1000P modult. Hozzáadtam a gerinceket és dudorokat, hogy könnyebb legyen a fogás, miután elejtettem egy korai prototípust és megsemmisítettem a TALB1000P modult.

4. lépés: A szív megtörésének számos módja

A TALP1000B rendkívül törékeny alkatrész. Rövid esés vagy gondatlan érintés tönkreteszi az alkatrészt (véletlenül hozzáérve megsemmisítettem a második modulomat). Olyan törékeny, hogy gyanítom, hogy még egy erős pillantás is megölheti!

Ha a fizikai veszélyek nem elégségesek, az adatlap további veszélyeket ír elő:

Ügyeljen arra, hogy a szinuszos hajtás feszültségének indításakor vagy leállításakor ne lépjen ki az indítási leállási tranziensekből. Ha az 50 Hz -es meghajtóteljesítményt olyan feszültségre állítja be, amely nagy, 50 Hz -es tükörforgást eredményez (4-5 fokos mechanikus mozgás), akkor a tükör sok ezer órán keresztül üzemel probléma nélkül. Ha azonban lekapcsolja a szinuszos hajtást, vagy amikor a feszültségkimenet jelentős, akkor egy feszültséglépés lép fel, amely gerjeszteni fogja a tükör rezonanciáját, és meglehetősen nagy forgásszögeket eredményezhet (elég ahhoz, hogy a tükör ütődjön a kerámia áramköri laphoz, amely forgásmegállóként szolgál). Ennek elkerülése kétféleképpen történhet: a) csak akkor kapcsolja be vagy le, ha a hajtás feszültsége nulla közelében van (az alábbi ábrán látható), b) csökkentse a szinuszos meghajtó amplitúdóját, mielőtt be- vagy kikapcsolja.

Tehát alapvetően még az átkozott áram kikapcsolása is tönkreteheti. Ó vei!

5. lépés: A pacemaker áramkör

Az általam készített meghajtó áramkör egy Arduino Nano és kétcsatornás motorvezérlőből áll.

Bár a motorvezérlők motorokhoz készültek, ugyanolyan könnyen hajthatnak mágneses tekercseket. Ha a mágneses tekercshez csatlakoztatják, a meghajtó előre- és hátrafelé irányuló funkciói miatt a tekercs előre vagy hátra irányban feszültség alá kerül.

A TALP1000B tekercsek működéséhez 60 mA szükséges. Ez meghaladja az Arduino által biztosított maximális 40 mA -t, ezért a meghajtó használata elengedhetetlen.

Hozzáadtam egy trim potot is a tervezéshez, és ez lehetővé teszi a kimeneti jel amplitúdójának szabályozását. Ez lehetővé teszi, hogy az áramkör kikapcsolása előtt nullára állítsam le a meghajtó feszültségét, hogy elkerüljem azokat a rezonanciákat, amelyekre az adatlap figyelmeztetett.

6. lépés: Nem működő sofőr… és olyan, ami működik

Annak ellenőrzésére, hogy az áramkör sima hullámformát ad ki, írtam egy tesztprogramot, amely szinuszhullámot bocsát ki az X tengelyen és egy koszinuszt az Y tengelyen. A hajtásáramkör minden kimenetét egy soros, kétpólusú LED-hez kötöttem, 220 ohmos ellenállással. A kétpólusú LED egy speciális kétpólusú LED, amely egy színben ragyog, amikor az áram egy irányba áramlik, és egy másik színben, amikor az áram az ellenkező irányba áramlik.

Ez a tesztberendezés lehetővé tette számomra a színváltozások megfigyelését és annak biztosítását, hogy ne történjenek gyors színváltozások. A denevérnél rögtön fényes villanásokat figyeltem meg, amikor az egyik szín elhalványult, és mielőtt a másik szín elhalványult volna.

A probléma az volt, hogy L9110 chipet használtam motorvezérlőként. Ennek a meghajtónak van PWM fordulatszámú csapja és iránytűje, de a PWM sebességszabályozó jel előremenő működési ciklusa a fordított irányú munkaciklus fordítottja.

A nulla kimenethez, ha az iránybit előre van, 0% -os PWM-üzemciklusra van szüksége; de ha az iránybit fordított, akkor 100% -os PWM-üzemciklusra van szüksége a nulla kimenethez. Ez azt jelenti, hogy ahhoz, hogy a kimenet nulla maradjon az irányváltás során, egyszerre kell megváltoztatnia az irányt és a PWM értékét-ez nem történhet meg egyszerre, így függetlenül attól, hogy milyen sorrendben csináljuk, feszültségcsúcsokat kapunk, miközben átállunk negatívról nullától pozitív.

Ez magyarázta a villanásokat, amelyeket láttam, és a tesztáramkör valószínűleg megmentett attól, hogy megsemmisítsek egy másik TALB1000B modult!

A SparkFun motorvezérlő megmenti a napot

Mivel azt tapasztaltam, hogy az L9110 nem megy, úgy döntöttem, hogy kiértékelem a SparkFun motorvezérlőt - Dual TB6612FNG (amelyet egy korábbi Instructable! Woot! -Ban nyertem meg).

Ezen a chipen a 0% -os fordulatszám -szabályozó tüskén lévő PWM azt jelenti, hogy a kimenetek 0% -kal vannak meghajtva, az iránytól függetlenül. A TB6612FNG-nek két irányszabályozó csapja van, amelyeket el kell fordítani az irány megfordításához, de a PWM csappal nulla üzemi ciklus mellett biztonságosan megtehető egy közbenső állapoton keresztül, amelyben mind az In1, mind az In2 HIGH-ez a vezetőt közbenső "rövid fék" üzemmódba kapcsolja, amely a tekercseket bármilyen módon feszültség alá helyezi.

A TB6612FNG -vel villanások nélkül tudtam sima polaritás -átmenetet elérni nulla felett. Siker!

7. lépés: Az Arduino vázlat és a teljesítmény tesztelése

Második hely az optikai versenyen