Koneen sydän (lasermikroprojektori): 8 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Tämä Instructable on hengellinen seuraaja aikaisemmalle kokeelle, jossa rakensin kaksiakselisen peilin laserohjauskokoonpanon 3D-painetuista osista ja solenoideista.

Tällä kertaa halusin mennä pieneksi ja minulla oli onni löytää kaupallisesti valmistettuja laserohjausmoduuleja tieteellisestä online -ylijäämäpisteestä. Suunnitteluni alkoi muistuttaa Dalekia, joten lähdin ajatuksesta ja tein kahden tuuman korkean Dalekin inspiroiman botin, joka ampuu laserit.

Mutta se ei yritä tuhota sinua-se vain lähettää sinulle rakkautta sen sähkömekaanisesta sydämestä!

Jos pidät tästä projektista, äänestä sitä optiikkakilpailussa!:)

Vaihe 1: Jotain pientä Teksasin osavaltiosta

Koneen sydän on Texas Instrumentsin TALP1000B-moduuli, jota kuvataan "kaksiakseliseksi analogiseksi MEMS-osoituspeiliksi". Tämä on melko suupala, joten puretaan se:

• Kaksiakselinen: Tämä tarkoittaa, että laite voi kallistua vaaka- ja pystyakselilla.
• Analoginen: Kallistus akselia pitkin ohjataan analogisella jännitteellä, joka vaihtelee välillä -5 -5 volttia.
• MEMS: Tämä tarkoittaa mikrosähköistä mekaanista järjestelmää ja se tarkoittaa, että se on hyvin pieni!
• Osoittava peili: Laitteen keskellä on peilikiristin; peili voidaan osoittaa muutaman asteen suuntaan kumpaankin suuntaan, jolloin se voi suunnata laserin mihin tahansa muutaman asteen kartion sisään.

Datasheetin nopea selaus osoittaa, että tämä on hienostunut osa. Lisäksi neljä ohjauskelaa, valonsäde, neljä asentoanturia ja lämpötila -anturi. Vaikka emme käytä antureita, jaan myöhemmin upeita valokuvia vaurioituneesta TALP1000B: stä läheltä.

TALP1000B on lopetettu, mutta et löydä sitä, voit rakentaa paljon suuremman lasersuuntapeilin itse käyttämällä aiemmassa Instructable -ohjelmassa esittämiäni suunnitelmia: periaatteet ovat täsmälleen samat, mutta sinun on rakennettava elämä -kokoinen Dalek taloon!

Vaihe 2: Materiaaliluettelo

Tässä on tämän hankkeen materiaaliluettelo:

• Yksi Texas Instruments TALP1000B (lopetettu)
• Yksi Arduino Nano
• Yksi SparkFun -moottorin ohjain - Dual TB6612FNG (otsikoilla)
• Yksi leipälauta
• Yksi trimpot (1 kOhms)
• Neljä 2,54 mm - 2 mm hyppyjohtoa
• 0,1 "(2,54 mm) otsikot
• 3D -tulostin ja filamentti
• Punainen laserosoitin

TALPB -moduulia on vaikein löytää. Minulla kävi tuuri ja otin muutaman tieteellisestä ylijäämäpisteestä.

Saatat silti löytää TALPB: n verkossa kohtuuttomilla hinnoilla, mutta en suosittele käyttämään niihin paljon rahaa seuraavista syistä:

• Ne ovat naurettavan hauraita, saatat tarvita useita, jos rikkoisit osan.
• Niiden matala resonanssitaajuus on 100 Hz, mikä tarkoittaa, että et voi ajaa niitä riittävän nopeasti välkkymättömille laser-esityksille.
• Niissä on kullattu pinta, mikä tarkoittaa, että se heijastaa vain punaisia lasereita. Tämä sulkee pois erittäin kirkkaat vihreät laserit tai violetit laserit pimeässä hohtavilla näytöillä pysyvyyden takaamiseksi.
• Vaikka näissä osissa on asentoanturit, en usko, että Arduino on tarpeeksi nopea ajamaan niitä jonkinlaisella sijaintitiedolla.

Mielestäni nämä osat ovat uskomattoman pieniä ja tarkkoja, mutta ne eivät näytä riittävän käytännöllisiltä harrastusprojekteille. Haluaisin nähdä yhteisön keksivän parempia DIY -malleja!

Vaihe 3: Kehon tekeminen

Mallin rungon OpenSCADissa ja tulostin 3D: llä. Se on katkaistu kartio, jonka yläosassa on aukko, takana oleva aukko TALB1000P-moduulin asettamista varten ja suuri aukkoinen valoaukko edessä.

Sinä loistat laserin ylhäältä ja se heijastuu edestä. Tämä 3D -tulostettu runko ei vain näytä viileältä, vaan on myös toimiva. Se pitää kaiken kohdakkain ja sisältää naurettavan hauraan TALB1000P -moduulin. Lisäsin harjanteita ja kuoppia helpottamaan tarttumista, kun pudotin varhaisen prototyypin ja tuhosin TALB1000P -moduulin.

Vaihe 4: Monia tapoja rikkoa sydän

TALP1000B on erittäin hauras osa. Lyhyt putoaminen tai huolimaton kosketus tuhoaa osan (koskettamalla sitä vahingossa olen tuhonnut toisen moduulin). Se on niin hauras, että epäilen, että jopa voimakas katse voi tappaa sen!

Jos fyysiset vaarat eivät riitä, tietolomakkeessa esitetään ylimääräinen vaara:

Vältä käynnistyspysäytyssiirtymiä, kun käynnistät tai pysäytät sinimuotoisen käyttöjännitteen. Jos 50 Hz: n taajuusmuuttajan teho asetetaan jännitteeseen, joka tuottaa suuren 50 Hz: n peilin pyörimisen (4-5 asteen mekaaninen liike), peili toimii tuhansia tunteja ilman ongelmia. ylös silloin, kun jännitelähtö on merkittävä, tapahtuu jänniteaskel, joka herättää peilin resonanssin ja voi johtaa melko suuriin kiertokulmiin (tarpeeksi, jotta peili osuu keraamiseen piirilevyyn, joka toimii pyörimisen pysäytyksenä). On kaksi tapaa välttää tämä: a) kytke virta päälle tai alas vain, kun taajuusmuuttajan jännite on lähellä nollaa (esitetty alla olevassa piirustuksessa), b) pienennä sinikäytön amplitudia ennen virran kytkemistä päälle tai alas.

Joten periaatteessa jopa virran sammuttaminen voi tuhota sen. Voi vey!

Vaihe 5: Sydämentahdistinpiiri

Ajuripiiri, jonka tein sille, koostuu Arduino Nanosta ja kaksikanavaisesta moottoriajurista.

Vaikka moottoriajurit on tehty moottoreille, ne voivat ajaa magneettikäämejä yhtä helposti. Kun kytketään magneettikäämiin, kuljettajan eteen- ja taaksepäin -toiminnot aiheuttavat kelan jännitteen joko eteen- tai taaksepäin.

TALP1000B: n kelojen toiminta vaatii jopa 60 mA. Tämä ylittää Arduinon tarjoaman enimmäis 40 mA: n, joten ohjaimen käyttö on välttämätöntä.

Lisäsin myös trimmausastian suunnitteluun ja tämän avulla voin ohjata lähtösignaalin amplitudia. Tämän avulla voin säätää taajuusmuuttajan jännitteet nollaan ennen kuin katkaisen virran katkaisun, jotta vältetään resonanssit, joita datasheet varoitti.

Vaihe 6: Kuljettaja, joka ei toimi… ja joka toimii

Varmistaakseni, että piirini tuotti tasaisen aaltomuodon, kirjoitin testiohjelman, joka antaa siniaallon X -akselille ja kosinin Y -akselille. Kytkin taajuusmuuttajapiirini jokaisen lähdön kaksinapaisiin LED-valoihin, joissa on 220 ohmin vastus. Kaksinapainen LED on erityinen kaksinapainen LED, joka loistaa yhden värin, kun virta virtaa yhteen suuntaan, ja toisen värin, kun virta kulkee vastakkaiseen suuntaan.

Tämän koelaitteen avulla sain tarkkailla värimuutoksia ja varmistaa, että värin nopeita muutoksia ei tapahtunut. Heti heti lepakosta huomasin kirkkaita välähdyksiä, kun yksi väri häipyi ja ennen kuin toinen väri oli haalistumassa.

Ongelmana oli, että olin käyttänyt L9110 -sirua moottorin ajurina. Tässä ohjaimessa on PWM-nopeusmutteri ja suuntatappi, mutta nopeussäädön PWM-signaalin toimintajakso eteenpäin on käänteinen käyttöjakso käänteiseen suuntaan.

Jos haluat tulostaa nollan, kun suuntabitti on eteenpäin, tarvitset 0% PWM-käyttöjakson; mutta kun suuntabitti on käänteinen, tarvitset 100%: n PWM-käyttöjakson, kun lähtö on nolla. Tämä tarkoittaa, että jotta lähtö pysyy nollassa suunnanmuutoksen aikana, sinun on muutettava sekä suuntaa että PWM-arvoa kerralla-tämä ei voi tapahtua samanaikaisesti, joten riippumatta siitä, missä järjestyksessä teet sen, saat jännitepiikkejä siirtyessäsi negatiivisesta tilaan positiivinen nollan kautta.

Tämä selitti salamat, jotka olin nähnyt, ja testipiiri luultavasti pelasti minut tuhoamasta toista TALB1000B -moduulia!

SparkFun -moottoriajuri pelastaa päivän

Kun huomasin, että L9110 ei onnistunut, päätin arvioida SparkFun -moottoriajuria - Dual TB6612FNG (jonka olin voittanut aiemmin Instructable! Woot!).

Tällä sirulla oleva PWM nopeuden säätötappi 0% tarkoittaa, että lähdöt ovat 0%: n suunnasta riippumatta. TB6612FNG: ssä on kaksi suunnanohjaustappia, jotka on käännettävä suunnan kääntämiseksi, mutta kun PWM-tappi on nollan käyttöjaksolla, on turvallista tehdä se välitilan kautta, jossa sekä In1 että In2 ovat HIGH-tämä asettaa kuljettaja siirtyy "lyhyen jarrutuksen" välitilaan, joka saa kelat millään tavalla jännitteiseksi.

TB6612FNG: n avulla pystyin saamaan tasaisen napaisuuden siirtymisen nollan yli ilman välähdyksiä. Menestys!

Vaihe 7: Suorita Arduino -luonnos ja suorituskykytestaus

Toinen sija optiikkakilpailussa