Bir Makinenin Kalbi (Bir Lazer Mikro Projektör): 8 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Bu Eğitilebilir Tablo, 3D baskılı parçalardan ve solenoidlerden çift eksenli ayna lazer direksiyon tertibatı kurduğum daha önceki bir deneyin manevi halefidir.

Bu sefer küçülmek istedim ve çevrimiçi bir bilimsel fazlalık çıkışından ticari olarak yapılmış bazı lazer direksiyon modülleri bulabilecek kadar şanslıydım. Tasarımım bir Dalek'e benzemeye başladı, bu yüzden bu fikirle koştum ve size lazerler atan iki inç yüksekliğinde Dalek'ten ilham alan bir robot yaptım.

Ama seni yok etmeye çalışmıyor - sadece elektro-mekanik kalbinden sana biraz sevgi gönderiyor!

Bu projeyi beğendiyseniz, lütfen Optik Yarışmasında oy verin!:)

Adım 1: Teksas Eyaletinden Küçük Bir Şey

Makinenin kalbi, “çift eksenli analog MEMS işaretleme aynası” olarak tanımlanan Texas Instruments'ın TALP1000B modülüdür. Bu oldukça ağız dolusu, o yüzden parçalayalım:

• Çift eksen: Bu, cihazın yatay ve dikey eksende eğilebileceği anlamına gelir.
• Analog: Bir eksen boyunca eğim, -5 ila 5 volt arasında değişen bir analog voltaj tarafından kontrol edilir.
• MEMS: Bu, Mikro Elektrik Mekanik Sistemi anlamına gelir ve çok küçük olduğu anlamına gelir!
• İşaret aynası: Cihazın ortasında gimballer üzerinde bir ayna bulunur; ayna, lazeri birkaç derecelik bir koni içinde herhangi bir yere yönlendirmesine izin vererek, her yöne birkaç derece yönlendirilebilir.

Veri sayfasına hızlı bir göz atmak, bunun karmaşık bir parça olduğunu gösterir. Ek olarak dört direksiyon bobini, bir ışık yayıcı, dört konum sensörü ve bir sıcaklık sensörü vardır. Sensörleri kullanmayacak olsak da, daha sonra hasarlı bir TALP1000B'nin muhteşem fotoğraflarını yakından paylaşacağım.

TALP1000B üretilmiyor, ancak onu bulamıyorsunuz, daha önceki Eğitilebilir Tablomda belirlediğim planları kullanarak kendiniz çok daha büyük bir lazer işaretleme aynası oluşturabilirsiniz: ilkeler tamamen aynıdır, ancak bir yaşam inşa etmeniz gerekir. Onu barındırmak için -boyutlu Dalek!

Adım 2: Malzeme Listesi

Bu proje için malzeme listesi aşağıdadır:

• Bir Texas Instruments TALP1000B (üretilmiyor)
• Bir Arduino Nano
• Bir SparkFun Motor Sürücüsü - Çift TB6612FNG (başlıklı)
• Bir devre tahtası
• Bir trimpot (1kOhm)
• Dört adet 2,54 mm ila 2 mm atlama teli
• 0.1" (2.54mm) başlıklar
• 3D yazıcı ve filament
• Kırmızı lazer işaretçi

TALPB modülünü bulmak en zor olanıdır. Şanslıydım ve bilimsel bir fazlalık çıkışından birkaç tane aldım.

Hala bir TALPB'yi çevrimiçi olarak fahiş fiyatlarla bulabilirsiniz, ancak aşağıdaki nedenlerden dolayı onlara fazla para harcamanızı önermiyorum:

• Gülünç derecede kırılganlar, bazılarını kırmanız durumunda birkaçına ihtiyacınız olabilir.
• 100 Hz'lik düşük bir rezonans frekansına sahiptirler, bu da onları titreşimsiz lazer gösterileri için yeterince hızlı süremeyeceğiniz anlamına gelir.
• Altın kaplama bir yüzeye sahiptirler, yani yalnızca kırmızı lazerleri yansıtır. Bu, kalıcılık için karanlıkta parlayan ekranlara sahip süper parlak yeşil lazerler veya mor lazerler kullanılmasını engeller.
• Bu parçaların konum sensörleri olsa da, bir Arduino'nun onları bir tür konumsal geri bildirimle sürmek için yeterince hızlı olduğunu düşünmüyorum.

Bence bu parçalar inanılmaz derecede küçük ve doğru olsa da hobi projeleri için yeterince pratik görünmüyorlar. Topluluğun daha iyi DIY tasarımları bulmasını tercih ederim!

Adım 3: Vücudun Yapılışı

Gövdeyi OpenSCAD'de modelledim ve 3D yazdırdım. Üstte bir açıklık, arkada TALB1000P modülünü yerleştirmek için bir yuva ve önde büyük bir açık ışık deliği olan kesik bir konidir.

Yukarıdan bir lazer parlıyorsunuz ve önden yansıyor. Bu 3D baskılı gövde sadece havalı görünmekle kalmaz, aynı zamanda işlevseldir. Her şeyi hizalı tutar ve gülünç derecede kırılgan TALB1000P modülünü barındırır. Erken bir prototipi düşürdükten ve bir TALB1000P modülünü imha ettikten sonra kavramayı kolaylaştırmak için çıkıntılar ve tümsekler ekledim.

4. Adım: Kalp Kırmanın Birçok Yolu

TALP1000B son derece kırılgan bir parçadır. Kısa bir düşüş veya dikkatsiz bir dokunuş parçayı mahvedecek (yanlışlıkla dokunmak, ikinci modülümü bu şekilde yok ettim). O kadar kırılgan ki, güçlü bir bakışın bile onu öldürebileceğinden şüpheleniyorum!

Fiziksel tehlikeler yeterli değilse, veri sayfası ek bir tehlikeyi açıklar:

Sinüzoidal sürücü voltajını başlatırken veya durdururken başlatma durdurma geçişlerinden kaçınmaya dikkat edin. 50 Hz sürücü gücü, büyük bir 50 Hz ayna dönüşü (4 ila 5 derece mekanik hareket) üreten bir voltaja ayarlanırsa, ayna binlerce saat sorunsuz çalışacaktır. Bununla birlikte, sinüs sürücü güç kaynağı kapatılırsa veya Voltaj çıkışının önemli olduğu bir zamanda yükselir, daha sonra aynanın rezonansını harekete geçirecek ve oldukça büyük dönüş açılarına neden olabilecek bir voltaj adımı meydana gelir (aynanın dönüş durdurma işlevi gören seramik devre kartına çarpmasına neden olacak kadar). Bunu önlemenin iki yolu vardır: a) yalnızca sürücü voltajı sıfıra yakın olduğunda gücü açın veya kapatın (aşağıdaki çizimde gösterilmektedir), b) gücü açmadan veya kapatmadan önce sinüs sürücüsünün genliğini azaltın.

Yani, temel olarak, lanet gücü kapatmak bile onu mahvedebilir. Vay vay!

Adım 5: Kalp Pili Devresi

Bunun için yaptığım sürücü devresi Arduino Nano ve çift kanallı motor sürücüsünden oluşmaktadır.

Motor sürücüleri motorlar için yapılmış olsa da, manyetik bobinleri de aynı kolaylıkla çalıştırabilirler. Manyetik bir bobine bağlandığında, sürücünün ileri ve geri işlevleri, bobinin ileri veya geri yönlerde enerjilenmesini sağlar.

TALP1000B üzerindeki bobinlerin çalışması için 60mA'ya kadar ihtiyaç vardır. Bu, Arduino'nun sağlayabileceği maksimum 40mA'nın ötesindedir, bu nedenle bir sürücünün kullanılması esastır.

Ayrıca tasarımıma bir trim potu ekledim ve bu, çıkış sinyalinin genliğini kontrol etmemi sağlıyor. Bu, veri sayfasının beni uyardığı rezonansları önlemek için devreyi kapatmadan önce sürücü voltajlarını sıfıra çevirmeme izin veriyor.

Adım 6: Çalışmayan Bir Sürücü… ve Çalışan Bir Sürücü

Devremin düzgün bir dalga biçimi verdiğini doğrulamak için, X ekseninde sinüs dalgası ve Y ekseninde bir kosinüs çıkışı verecek bir test programı yazdım. Sürücü devremin her çıkışını 220 ohm'luk bir dirençle seri olarak iki kutuplu LED'lere bağladım. İki kutuplu bir LED, akım bir yönde aktığında bir renk ve akım ters yönde aktığında başka bir renkte parlayan özel bir iki terminalli LED türüdür.

Bu test düzeneği, renk değişikliklerini gözlemlememe ve renkte hızlı bir değişiklik olmadığından emin olmamı sağladı. Yarasadan hemen sonra, bir renk solup diğer renk solmak üzereyken parlak flaşlar gözlemledim.

Sorun, motor sürücüsü olarak bir L9110 yongası kullanıyor olmamdı. Bu sürücünün bir PWM hız pimi ve bir yön pimi vardır, ancak ileri yöndeki PWM hız kontrol sinyalinin görev döngüsü, ters yöndeki görev döngüsünün tersidir.

Yön biti ileri olduğunda sıfır çıkışı için %0 PWM görev döngüsüne ihtiyacınız vardır; ancak yön biti ters olduğunda, sıfır çıktı için %100'lük bir PWM görev döngüsüne ihtiyacınız vardır. Bu, bir yön değişikliği sırasında çıkışın sıfır kalması için hem yönü hem de PWM değerini aynı anda değiştirmeniz gerektiği anlamına gelir - bu aynı anda olamaz, bu nedenle hangi sırayla yaparsanız yapın, negatiften geçiş yaparken voltaj yükselmeleri alırsınız. sıfırdan pozitif.

Bu, gördüğüm flaşları açıklıyordu ve test devresi muhtemelen beni başka bir TALB1000B modülünü yok etmekten kurtardı!

Bir SparkFun motor sürücüsü günü kurtarıyor

L9110'un başarısız olduğunu anlayınca, SparkFun Motor Driver - Dual TB6612FNG'yi (daha önceki bir Instructable'da kazanmıştım! Woot!) değerlendirmeye karar verdim.

Bu çipte, hız kontrol pinindeki %0'lık bir PWM, çıkışların yönden bağımsız olarak %0'da sürüldüğü anlamına gelir. TB6612FNG, yönü tersine çevirmek için çevrilmesi gereken iki yön kontrol pimine sahiptir, ancak PWM pimi sıfır görev döngüsündeyken, bunu hem In1 hem de In2'nin YÜKSEK olduğu bir ara durum aracılığıyla yapmak güvenlidir - bu, sürücüyü herhangi bir şekilde bobinlere enerji veren bir ara "kısa fren" moduna geçirir.

TB6612FNG ile sıfırdan sonra herhangi bir flaş olmadan düzgün polarite geçişi elde edebildim. Başarı!

Adım 7: Arduino Sketch ve Performans Testini Çalıştırma

Optik Yarışmasında İkincilik