Jantung Mesin (Projektor Mikro Laser): 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Instructable ini adalah penerus rohani untuk eksperimen sebelumnya di mana saya membina pemasangan stereng laser cermin dua paksi dari bahagian dicetak 3D dan solenoid.

Kali ini saya mahu menjadi kecil dan saya cukup bernasib baik kerana dapat mencari beberapa modul stereng laser yang dibuat secara komersial dari outlet lebihan saintifik dalam talian. Reka bentuk saya mula menyerupai Dalek, jadi saya berlari dengan idea itu dan membuat bot berinspirasi Dalek setinggi dua inci yang menembak laser ke arah anda.

Tetapi ia tidak cuba membasmi anda - ia hanya memberi anda cinta dari hati elektro-mekanikalnya!

Sekiranya anda menyukai projek ini, sila pilih dalam Peraduan Optik!:)

Langkah 1: Sesuatu yang Kecil dari Negeri Texas

Inti mesin adalah modul TALP1000B dari Texas Instruments, yang digambarkan sebagai "cermin penunjuk MEMS analog dwi-paksi." Ini cukup sedap, jadi marilah kita memecahkannya:

• Dwi-paksi: Ini bermaksud bahawa peranti boleh condong pada paksi mendatar dan menegak.
• Analog: Kecondongan di sepanjang paksi dikendalikan oleh voltan analog, yang bervariasi dari -5 hingga 5 volt.
• MEMS: Ini bermaksud Sistem Mekanikal Elektrik Mikro dan ini bermaksud ia sangat kecil!
• Cermin penunjuk: Di bahagian tengah peranti terdapat cermin pada gimbal; cermin boleh ditunjuk beberapa darjah pada setiap arah, memungkinkan untuk mengarahkan laser ke mana sahaja dalam kerucut beberapa darjah.

Semakan pantas melalui lembar data menunjukkan bahawa ini adalah bahagian yang canggih. Selain empat gegelung stereng, ada pemancar cahaya, empat sensor posisi dan sensor suhu. Walaupun kami tidak akan menggunakan sensor, kemudian saya akan berkongsi beberapa gambar cantik TALP1000B yang rosak dari dekat.

TALP1000B dihentikan, tetapi anda tidak dapat menemuinya, anda boleh membina cermin penunjuk laser yang jauh lebih besar dengan menggunakan rancangan yang saya tetapkan dalam Instruksiku yang terdahulu: prinsipnya sama, tetapi anda perlu membina kehidupan -Dalek bersaiz besar untuk menempatkannya!

Langkah 2: Bil Bahan

Berikut adalah bil bahan untuk projek ini:

• One Texas Instruments TALP1000B (dihentikan)
• Satu Arduino Nano
• Pemandu Motor One SparkFun - Dual TB6612FNG (dengan tajuk)
• Satu papan roti
• Satu potong (1kOhms)
• Empat wayar pelompat 2.54mm hingga 2mm
• Tajuk 0.1 "(2.54mm)
• Pencetak dan filamen 3D
• Penunjuk laser merah

Modul TALPB adalah yang paling sukar dicari. Saya bernasib baik dan mendapat beberapa di lebihan saintifik.

Anda mungkin masih menemui TALPB dalam talian dengan harga yang terlalu tinggi, tetapi saya tidak mengesyorkan menghabiskan banyak wang untuk mereka kerana sebab berikut:

• Mereka sangat rapuh, anda mungkin memerlukan beberapa sekiranya anda memecahkannya.
• Mereka mempunyai frekuensi resonan rendah ish 100Hz, yang bermaksud anda tidak dapat menggerakkannya dengan cukup pantas untuk pertunjukan laser tanpa kerlipan.
• Mereka mempunyai permukaan berlapis emas, yang bermaksud hanya mencerminkan laser merah. Ini mengesampingkan penggunaan laser hijau super terang atau laser violet dengan skrin glow-in-the-dark untuk ketekunan.
• Walaupun bahagian ini mempunyai sensor kedudukan, saya rasa Arduino tidak cukup pantas untuk mendorongnya dengan maklum balas kedudukan.

Pendapat saya adalah bahawa walaupun bahagian-bahagian ini sangat kecil dan tepat, nampaknya alat ini tidak cukup praktikal untuk projek hobi. Saya lebih suka melihat komuniti hadir dengan reka bentuk DIY yang lebih baik!

Langkah 3: Pembentukan Badan

Saya memodelkan badan dalam OpenSCAD dan 3D mencetaknya. Ia adalah kerucut terpotong dengan bukaan di bahagian atas, slot di bahagian belakang untuk memasukkan modul TALB1000P dan lubang cahaya yang besar di depan.

Anda menyinari laser dari atas dan ia dipantulkan ke depan. Badan bercetak 3D ini bukan sahaja kelihatan sejuk, tetapi juga berfungsi. Ini menjadikan semuanya selaras dan menempatkan modul TALB1000P yang sangat rapuh. Saya menambah rabung dan lebam untuk menjadikannya lebih mudah dicengkam setelah saya menjatuhkan prototaip awal dan memusnahkan modul TALB1000P.

Langkah 4: Banyak Cara Menghancurkan Hati

TALP1000B adalah bahagian yang sangat rapuh. Kejatuhan pendek atau sentuhan ceroboh akan merosakkan bahagian (menyentuhnya secara tidak sengaja adalah bagaimana saya menghancurkan modul kedua saya). Ia sangat rapuh sehingga saya mengesyaki bahawa walaupun pandangan yang kuat mungkin akan membunuhnya!

Sekiranya bahaya fizikal tidak mencukupi, lembar data menunjukkan bahaya tambahan:

Berhati-hati untuk mengelakkan berhenti berhenti sementara semasa memulakan atau menghentikan voltan pemacu sinusoidal. Sekiranya menetapkan daya pemacu 50Hz ke voltan yang menghasilkan putaran cermin 50 Hz yang besar (gerakan mekanikal 4 hingga 5 darjah) maka cermin akan beroperasi selama ribuan jam tanpa masalah. Walau bagaimanapun, jika seseorang mematikan bekalan kuasa pemacu sinus atau naik pada saat output voltan adalah signifikan, maka berlaku langkah voltan yang akan menggerakkan resonans cermin dan dapat menghasilkan sudut putaran yang cukup besar (cukup untuk menyebabkan cermin memukul papan litar seramik yang berfungsi sebagai putaran putaran). Terdapat dua cara untuk mengelakkan ini: a) naikkan atau turunkan hanya apabila voltan pemacu hampir sifar (ditunjukkan dalam gambar di bawah), b) mengurangkan amplitud pemacu sinus sebelum menghidupkan atau menurunkan.

Oleh itu, pada dasarnya, mematikan kuasa boleh merosakkannya. Oh vey!

Langkah 5: Litar Pacemaker

Litar pemandu yang saya buat terdiri daripada pemandu motor Arduino Nano dan dwi-saluran.

Walaupun pemandu motor dibuat untuk motor, mereka boleh menggerakkan gegelung magnet dengan mudah. Apabila disambungkan ke gegelung magnetik, fungsi hadapan dan belakang pemandu menyebabkan gegelung diaktifkan dalam arah maju atau belakang.

Gegelung pada TALP1000B memerlukan hingga 60mA untuk berfungsi. Ini melebihi 40mA maksimum yang dapat disediakan oleh Arduino, jadi penggunaan pemandu sangat penting.

Saya juga menambahkan pot pot pada reka bentuk saya dan ini membolehkan saya mengawal amplitud isyarat output. Ini membolehkan saya menurunkan voltan pemacu ke sifar sebelum mematikan litar, untuk mengelakkan resonansi lembaran data yang memberi amaran kepada saya.

Langkah 6: Pemandu yang Tidak Berupaya … dan Pemandu yang Tidak Berjaya

Untuk mengesahkan bahawa litar saya menghasilkan bentuk gelombang halus, saya menulis program ujian untuk menghasilkan gelombang sinus pada paksi X dan kosinus pada paksi Y. Saya menghubungkan setiap output litar pemacu saya ke LED dua kutub secara bersiri dengan perintang 220 ohm. LED dwi-kutub adalah jenis LED dua terminal khas yang memancarkan satu warna ketika arus mengalir dalam satu arah dan warna yang lain ketika arus mengalir ke arah yang berlawanan.

Pelantar ujian ini membolehkan saya memerhatikan perubahan warna dan memastikan tidak ada perubahan warna yang cepat. Langsung dari kelawar, saya melihat kilatan terang ketika satu warna pudar dan sebelum warna yang lain hampir pudar.

Masalahnya ialah saya menggunakan cip L9110 sebagai pemandu motor. Pemandu ini mempunyai pin kelajuan PWM dan pin arah, tetapi kitaran tugas isyarat kawalan kelajuan PWM ke arah depan adalah kebalikan dari putaran tugas dalam arah terbalik.

Untuk mengeluarkan sifar ketika bit arah ke hadapan, anda memerlukan kitaran tugas 0% PWM; tetapi apabila bit arah terbalik, anda memerlukan kitaran tugas PWM 100% untuk output sifar. Ini bermaksud bahawa untuk output tetap sifar semasa perubahan arah, anda mesti mengubah kedua arah dan nilai PWM sekaligus-ini tidak boleh berlaku secara serentak, jadi tidak kira pesanan apa yang anda lakukan, anda akan mendapat lonjakan voltan semasa beralih dari negatif ke negatif positif hingga sifar.

Ini menyumbang kepada kilatan yang saya lihat dan litar ujian mungkin menyelamatkan saya daripada memusnahkan modul TALB1000B yang lain!

Pemandu motor SparkFun menjimatkan hari

Setelah mengetahui bahawa L9110 adalah tanpa had, saya memutuskan untuk menilai Pemacu Motor SparkFun - Dual TB6612FNG (yang saya telah menang dalam Instructable! Woot!) Yang terdahulu.

Pada cip itu, PWM pada pin kawalan kelajuan 0% bermaksud output didorong pada 0%, tanpa mengira arahnya. TB6612FNG mempunyai dua pin kawalan arah yang mesti dibalik untuk membalikkan arah, tetapi dengan pin PWM pada pusingan tugas sifar, selamat untuk melakukannya melalui keadaan perantaraan di mana In1 dan In2 adalah TINGGI-ini meletakkan pemacu ke mod "brek pendek" perantaraan yang memberi tenaga pada gegelung dengan cara apa pun.

Dengan TB6612FNG, saya dapat memperoleh transisi polariti yang lancar selepas sifar tanpa sebarang kilatan. Berjaya!

Langkah 7: Menjalankan Sketsa Arduino dan Ujian Prestasi

Naib Johan dalam Peraduan Optik