Полагаю, что проект, о котором я хочу рассказать, будет интересен всем, кто занимается электроникой. А именно, речь идёт о миниатюрном лазерном гравере, с помощью которого можно наносить изображения на картон, на дерево, на виниловые наклейки и на прочие подобные материалы. Идею проекта я почерпнул из этого руководства, сделав кое-что по-своему.
Лазерный гравер в действии и процесс сборки устройства
Материалы и инструменты
Для создания гравера вам понадобятся следующие основные компоненты:
- Arduino UNO (с USB-кабелем).
- 2 шаговых двигателя от DVD-приводов.
- 2 контроллера для шаговых двигателей A4988 и соответствующая плата расширения для Arduino.
- Лазер мощностью 250 мВт с настраиваемой оптикой.
- Блок питания (минимум — 12В, 2А).
- 1 N-канальный полевой транзистор IRFZ44N.
Вот список необходимых инструментов:
- Паяльник.
- Дрель.
- Напильник по металлу.
- Наждачная бумага.
- Кусачки.
- Клеевой пистолет.
Шаг 1. Шаговый двигатель
В нашем проекте понадобится два шаговых двигателя из DVD-приводов. Один нужен для перемещения стола гравера по оси X, а второй — по оси Y. Поискать подходящие приводы можно в нерабочих компьютерах или в местном магазине подержанной электроники. Я нашёл то, что мне было нужно, очень дёшево, именно в таком магазине.
DVD-приводы нужно разобрать. Последовательность действий по «добыванию» из привода того, что нам нужно, выглядит так:
- Откручиваем все винты, воспользовавшись отвёрткой с профилем Phillips.
- Отключаем все кабели.
- Открываем корпус и откручиваем винты, крепящие шаговый двигатель и соответствующий механизм.
- Извлекаем двигатель и присоединённый к нему механизм.
В результате в нашем распоряжении окажется два 4-пиновых биполярных шаговых двигателя.
Шаг 2. Изучаем шаговый двигатель
Шаговый двигатель — это электромеханическое устройство, которое преобразует последовательности электрических импульсов в дискретные угловые перемещения ротора. То есть — ротор такого двигателя может, реагируя на поступающий на него сигнал, выполнить определённое количество шагов. Шаговые двигатели можно сравнить с цифро-аналоговыми преобразователями, превращающими цифровые сигналы от управляющих схем в нечто, имеющее отношение к физическому миру. Такие двигатели применяются в самых разных электронных устройствах. Например — в компьютерной периферии, в приводах дисководов, в робототехнике.
Шаг 3. Подготовка шаговых двигателей
Для начала, используя мультиметр в режиме проверки целостности цепи, найдём контакты, подключённые к двум катушкам двигателя — к катушке A, и к катушке B.
Я подготовил 2 пары проводов разного цвета, одну пару для подключения к катушке А, вторую — для подключения к катушке B.
Шаг 4. Сборка стола гравера
Для сборки подвижного стола гравера я склеил механизмы шаговых двигателей, разместив их перпендикулярно друг другу. Основание стола сделано из ДСП.
Шаг 5. Сборка держателя для лазера
Держатель для лазера собран из дерева. Модуль лазера крепится к нему кабельной стяжкой.
Шаг 6. Прикрепление лазера к держателю
В этом проекте используется лазерный модуль мощностью 200-250 мВт (длина волны — 650 нм). Оптическая система этого модуля позволяет сфокусировать лазер на нужном расстоянии.
Для того чтобы обеспечить охлаждение гравера при его длительной работе — можно воспользоваться радиатором. Его можно купить или снять со старой материнской платы.
Шаг 7. Подключение электронных компонентов
Теперь нужно подключить к Arduino плату расширения. К ней надо подключить контроллеры шаговых двигателей, шаговые двигатели, лазер и блок питания.
Шаг 8. Загрузка и установка Benbox Laser Engraver, Arduino IDE и драйвера CH340
Теперь пришло время загрузить и установить необходимое ПО. В частности, нам нужны следующие программы:
- Benbox Laser Engraver 3.7.99.
- Arduino IDE.
- Драйвер CH340 для Arduino (входит в состав дистрибутива Benbox Laser Engraver).
После установки программного обеспечения нужно перезагрузить компьютер и подключить Arduino к компьютеру по USB.
Шаг 9. Установка прошивки для Arduino Nano
Теперь в окне Benbox Laser Engraver нужно нажать на кнопку с изображением молнии (она находится в верхнем ряду кнопок, справа). Далее, в появившемся окне надо выбрать подходящий COM-порт, выбрать устройство (UNO(328p)) и указать путь к .hex-файлу прошивки. Теперь надо нажать на кнопку с галочкой. После успешного завершения прошивки Arduino в заголовке окна появится зелёная галочка.
Шаг 10. Настройка параметров Benbox Laser Engraver
Теперь нужно настроить параметры гравера. Для этого надо нажать на синюю кнопку меню, которая находится в правом верхнем углу окна программы. Потом, для открытия списка параметров, надо щёлкнуть по кнопке с изображением стрелки, направленной вправо. Далее, надо заполнить список параметров так, как показано на предыдущем рисунке.
После этого надо щёлкнуть по кнопке со стрелкой, направленной влево, и выбрать порт, к которому подключён гравер.
Шаг 11. Первый сеанс гравировки
Начальная точка гравировки (0, 0) отмечена маркером, который выглядит на рисунке как красная дуга. Он находится в левом верхнем углу рабочего поля программы. При проверке правильности работы системы можно нарисовать в рабочем поле какую-нибудь простую фигуру, воспользовавшись инструментами, находящимися в левой части окна программы. После того, как изображение готово, запустить гравировку можно, нажав на зелёную кнопку со стрелкой, расположенную в верхней панели инструментов. Но перед этим надо сфокусировать луч лазера.
Шаг 12. Работа с гравером
Если у вас получилось всё то, о чём мы говорили выше, это значит, что теперь у вас есть собственный лазерный гравер.
Планируете ли вы сделать лазерный гравер?
j_aleks
а вот занятный вопрос, к вселенскому разуму… берем китаевский лазер, ват на 6… предположим что он с БП+шим… и…
при попытке сфокусировать его для резки, получаем, в лучшем случае бооолшую дырку…
ну не хочет оно фокусироваться в точку…
соответсвенно при расфокусировке, что бы посмотреть форму световой плоскости получаем «полено» на экране… при проэцировании на стенку, без коллиматора, «полено» более протяженное предположим, по горизонтали…
вот и вопрос, к реальным спецам по оптике и лазерной технике, а можно ли собрать излучение в более добротный луч, и можно ли это сделать с помощью «синей изоленты и и палок»…
как «вырезать» в лазерном излучении информацию о источнике, как то форма и качество светового поля…
Vcoderlab
Полагаю, можно попробовать «дофокусировать» луч вдоль длинной стороны пятна с помощью цилиндрической линзы. Но это лишь предположение, не проверял.
da-nie
Фокусируете линзой, в фокальной плоскости которой ставите пространственный фильтр (пластинку с нужными дырочками) — линза в фокальной плоскости выполняет преобразование Фурье, а пластинкой вы вырезаете нужные гармоники. Дальше с пучком делаете, что угодно.
ZloY_SemeN
Почему это преобразование Фурье?) Можно использовать специальное преобразование Лапласа со свёрткой…
da-nie
Потому что линза выполняет преобразование Фурье.
sim31r
Мой лазер на 5.5Вт оптической мощности (и 20Вт электрической примерно), фокусируется в пятно 0.1*0.15 мм, для резки нормально подходит, для изготовления печатных плат нет. Я пробовал выжигать краску со стеклотекстолита, выжигает, но слишком грубо для TQFP корпусов микросхем. Дорожки получаются тоньше, чем нужно.