قلب یک ماشین (میکرو پروژکتور لیزری): 8 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

این دستورالعمل جانشین معنوی آزمایش قبلی است که در آن من یک مجموعه فرمان لیزری آینه دو محوره را از قطعات چاپی سه بعدی و شیر برقی ساختم.

این بار می خواستم کوچک باشم و این شانس را داشتم که از یک پریز اضافی علمی آنلاین برخی از ماژول های فرمان لیزری تجاری ساخته شده را پیدا کنم. طراحی من شبیه Dalek بود ، بنابراین من با این ایده دویدم و یک ربات دو اینچی با الهام از Dalek ساختم که با لیزر به سمت شما شلیک می کند.

اما این تلاش نمی کند شما را از بین ببرد-بلکه فقط از قلب الکترو مکانیکی آن برای شما عشق می فرستد!

اگر این پروژه را دوست دارید ، لطفاً در مسابقه اپتیک به آن رای دهید!:)

مرحله 1: چیزی کوچک از ایالت تگزاس

قلب دستگاه یک ماژول TALP1000B از Texas Instruments است که به عنوان "آینه اشاره کننده MEMS آنالوگ دو محوره" توصیف شده است. این بسیار دهان آور است ، بنابراین اجازه دهید آن را تجزیه کنیم:

• دو محوره: این بدان معناست که دستگاه می تواند در محور افقی و عمودی کج شود.
• آنالوگ: شیب در امتداد یک محور توسط ولتاژ آنالوگ کنترل می شود که بین 5 تا 5 ولت متغیر است.
• MEMS: این مخفف Micro Electrical Mechanical System است و به این معنی است که بسیار کوچک است!
• آینه اشاره: در مرکز دستگاه ، آینه ای روی گیمبال قرار دارد. آینه را می توان چند درجه در هر جهت نشان داد و به آن اجازه می دهد لیزر را در هر جایی در مخروط چند درجه هدایت کند.

مرور سریع در برگه اطلاعات نشان می دهد که این بخش پیچیده ای است. علاوه بر چهار سیم پیچ فرمان ، یک نور ساطع کننده ، چهار سنسور موقعیت و یک سنسور دما وجود دارد. اگرچه ما از سنسورها استفاده نخواهیم کرد ، اما بعداً تعدادی عکس زیبا از یک TALP1000B آسیب دیده را از نزدیک به اشتراک می گذارم.

TALP1000B متوقف شده است ، اما نمی توانید آن را پیدا کنید ، می توانید خودتان با استفاده از برنامه هایی که در دستورالعمل قبلی خود ارائه کرده ام ، یک آینه لیزری بسیار بزرگتر بسازید: اصول دقیقاً یکسان است ، اما شما باید زندگی بسازید اندازه دالک برای قرار دادن آن!

مرحله 2: صورتحساب مواد

مواد زیر برای این پروژه ارائه شده است:

• One Texas Instruments TALP1000B (قطع شده)
• یک آردوینو نانو
• One SparkFun Driver Motor - Dual TB6612FNG (با سربرگ)
• یک تخته نان
• یک تریمپات (1 کیلو اهم)
• چهار سیم جامپر 2.54 تا 2 میلی متر
• هدرهای 0.1 اینچی (2.54 میلی متری)
• چاپگر سه بعدی و فیلامنت
• نشانگر لیزری قرمز

پیدا کردن ماژول TALPB سخت ترین است. من خوش شانس بودم و تعدادی را در یک خروجی مازاد علمی برداشتم.

ممکن است هنوز یک TALPB آنلاین با قیمت های گزاف پیدا کنید ، اما من به دلایل زیر هزینه زیادی برای آنها توصیه نمی کنم:

• آنها به طرز مضحکی شکننده هستند ، در صورت شکستن برخی از آنها ممکن است به چندین مورد نیاز داشته باشید.
• آنها دارای فرکانس طنین کم 100Hz هستند ، به این معنی که نمی توانید آنها را به اندازه کافی سریع برای نمایش لیزری بدون سوسو رانندگی کنید.
• سطح آنها دارای روکش طلا است ، به این معنی که فقط لیزرهای قرمز را منعکس می کند. این امر استفاده از لیزرهای سبز فوق العاده روشن یا لیزرهای بنفش با صفحه های درخشان در تاریکی را برای ماندگاری منع می کند.
• در حالی که این قطعات دارای سنسورهای موقعیت هستند ، من فکر نمی کنم که آردوینو آنقدر سریع باشد که بتواند با نوعی بازخورد موقعیتی آنها را هدایت کند.

نظر من این است که در حالی که این قطعات فوق العاده کوچک و دقیق هستند ، اما به نظر نمی رسد برای پروژه های سرگرمی به اندازه کافی کاربردی باشند. من ترجیح می دهم که جامعه طرح های بهتر DIY را ارائه دهد!

مرحله 3: ساخت بدن

من بدن را در OpenSCAD مدل کردم و 3D آن را چاپ کردم. این مخروط بریده با دهانه ای در قسمت بالا ، شکافی در قسمت پشتی برای قرار دادن ماژول TALB1000P و یک حفره نوری بزرگ در جلو است.

لیزر را از بالا می تابانید و از جلو منعکس می شود. این بدنه با چاپ سه بعدی نه تنها جالب به نظر می رسد ، بلکه عملکردی نیز دارد. همه چیز را یکنواخت نگه می دارد و ماژول مسخره شکننده TALB1000P را در خود جای داده است. بعد از اینکه نمونه اولیه را رها کردم و یک ماژول TALB1000P را از بین بردم ، جوشها و برجستگیها را برای سهولت در گرفتن اضافه کردم.

گام چهارم: راههای زیادی برای شکستن قلب

TALP1000B یک قسمت بسیار شکننده است. یک سقوط کوتاه یا یک لمس بی دقتی قسمت را خراب می کند (لمس آن به طور تصادفی به این ترتیب است که ماژول دوم خود را خراب کردم). آنقدر شکننده است که گمان می کنم حتی یک نگاه قوی ممکن است آن را بکشد!

اگر خطرات فیزیکی کافی نبود ، برگه اطلاعات یک خطر اضافی را بیان می کند:

مراقب باشید هنگام شروع یا توقف ولتاژ درایو سینوسی از شروع گذرای متوقف کننده جلوگیری کنید. اگر توان درایو 50 هرتز را به ولتاژی که باعث چرخش بزرگ آینه 50 هرتز می شود (حرکت مکانیکی 4 تا 5 درجه) تنظیم کنید ، آینه هزاران ساعت بدون مشکل کار می کند. با این حال ، اگر منبع تغذیه سینوس را پایین بیاورید یا در زمانی که ولتاژ خروجی قابل توجه است ، سپس یک مرحله ولتاژ رخ می دهد که طنین آینه را تحریک می کند و می تواند زاویه چرخش بسیار بزرگی را ایجاد کند (به اندازه ای که باعث برخورد آینه به صفحه مدار سرامیکی شود که به عنوان یک توقف چرخشی عمل می کند). دو راه برای جلوگیری از این امر وجود دارد: الف) فقط هنگامی که ولتاژ درایو نزدیک به صفر است (بالا یا پایین) ، ب) قبل از بالا یا پایین آمدن دامنه درایو سینوسی را کاهش دهید.

بنابراین ، اساساً ، حتی خاموش کردن قدرت ناگهانی می تواند آن را خراب کند. ای وای!

مرحله 5: مدار ضربان ساز

مدار راننده ای که برای آن ایجاد کردم شامل یک درایور آردوینو نانو و موتور دو کاناله است.

اگرچه رانندگان موتور برای موتورها ساخته شده اند ، اما به همین راحتی می توانند سیم پیچ های مغناطیسی را هدایت کنند. هنگامی که به سیم پیچ مغناطیسی متصل می شود ، عملکرد جلو و عقب راننده باعث می شود که سیم پیچ در جهت های جلو یا عقب فعال شود.

سیم پیچ های TALP1000B تا 60 میلی آمپر برای عملکرد نیاز دارند. این فراتر از حداکثر 40 میلی آمپر است که Arduino می تواند ارائه دهد ، بنابراین استفاده از درایور ضروری است.

من همچنین یک گلدان تزئینی به طراحی خود اضافه کردم و این به من امکان می دهد دامنه سیگنال خروجی را کنترل کنم. این به من امکان می دهد قبل از خاموش کردن مدار ، ولتاژهای درایو را به صفر برسانم تا از طنین هایی که برگه داده به من هشدار داده بود جلوگیری شود.

مرحله 6: راننده ای که کار نمی کند … و راننده ای که کار می کند

برای تأیید اینکه مدار من در حال خروج از شکل موج صاف است ، یک برنامه آزمایشی برای خروج موج سینوسی در محور X و کسینوس در محور Y نوشتم. من هر خروجی مدار درایو خود را به صورت LED های دو قطبی به صورت سری با مقاومت 220 اهم متصل کردم. LED دو قطبی نوع خاصی از LED های دو پایانه است که وقتی جریان در یک جهت جریان می یابد ، یک رنگ و هنگامی که جریان در جهت مخالف جریان می یابد ، رنگ دیگری می درخشد.

این دکل آزمایش به من اجازه داد تا تغییرات رنگ را مشاهده کنم و مطمئن شوم که هیچ تغییر سریعی در رنگ وجود ندارد. بلافاصله ، چشمک های روشن را مشاهده کردم که یک رنگ از بین رفته بود و قبل از اینکه رنگ دیگر در حال محو شدن باشد.

مشکل این بود که من از تراشه L9110 به عنوان راننده موتور استفاده می کردم. این راننده دارای یک پین سرعت PWM و یک پین جهت است ، اما چرخه وظیفه سیگنال کنترل سرعت PWM در جهت جلو معکوس چرخه وظیفه در جهت معکوس است.

برای خروجی صفر هنگامی که بیت جهت به جلو است ، شما نیاز به 0٪ چرخه وظیفه PWM دارید. اما وقتی بیت جهت معکوس است ، شما نیاز به یک چرخه وظیفه PWM 100٪ برای خروجی صفر دارید. این بدان معناست که برای صفر ماندن خروجی در هنگام تغییر جهت ، شما باید هم جهت و هم مقدار PWM را به یکباره تغییر دهید-این امر نمی تواند به طور همزمان اتفاق بیفتد ، بنابراین مهم نیست که در چه ترتیبی این کار را انجام می دهید ، هنگام انتقال از منفی به منفی ، افزایش ولتاژ مشاهده می شود. مثبت از طریق صفر

این فلاش هایی را که دیده بودم به حساب می آورد و مدار آزمایش احتمالاً مرا از خراب شدن یک ماژول TALB1000B دیگر نجات داد!

راننده موتور SparkFun روز را نجات می دهد

با توجه به اینکه L9110 ممنوع است ، تصمیم گرفتم SparkFun Motor Driver - Dual TB6612FNG (که قبلاً در دستورالعمل! Woot!) برنده شده بودم را ارزیابی کنم.

در آن تراشه ، یک PWM در پین کنترل سرعت 0 means به این معنی است که خروجی ها بدون در نظر گرفتن جهت در 0 driven حرکت می کنند. TB6612FNG دارای دو پین کنترل جهت است که باید جهت چرخاندن جهت آن را برگردانید ، اما با استفاده از پین PWM در چرخه وظیفه صفر ، انجام این کار از طریق یک حالت میانی که در آن In1 و In2 بالا هستند ، ایمن است. راننده را در حالت "ترمز کوتاه" میانی قرار می دهد که به هر طریقی سیم پیچ ها را فعال می کند.

با TB6612FNG ، من توانستم بدون هیچ گونه چشمک زدن ، قطبیت صاف را از صفر عبور دهم. موفقیت!

مرحله 7: اجرای طرح و تست عملکرد آردوینو

نفر دوم در مسابقه اپتیک