Inima unei mașini (un microproiector cu laser): 8 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Acest Instructable este succesorul spiritual al unui experiment anterior în care am construit un ansamblu de direcție laser cu oglindă cu două axe din piese și solenoide imprimate 3D.

De data aceasta am vrut să devin mic și am avut norocul să găsesc câteva module de direcție laser fabricate comercial dintr-o priză de surplus științific online. Proiectul meu a început să semene cu un Dalek, așa că am fugit cu ideea și am făcut un bot de inspecție Dalek înalt de doi inci, care trage laserele spre tine.

Dar nu încearcă să te extermine, ci doar îți trimite puțină dragoste din inima sa electromecanică!

Dacă vă place acest proiect, vă rugăm să îl votați în Concursul de Optică!:)

Pasul 1: Ceva mic din statul Texas

Inima mașinii este un modul TALP1000B de la Texas Instruments, care este descris ca o „oglindă de indicare analogică cu două axe MEMS”. Aceasta este o gură destul de mare, așa că haideți să o descompunem:

• Axa duală: Aceasta înseamnă că dispozitivul se poate înclina pe axa orizontală și verticală.
• Analog: Înclinarea de-a lungul unei axe este controlată de o tensiune analogică, variind de la -5 la 5 volți.
• MEMS: Aceasta înseamnă Micro Electric Mechanical System și înseamnă că este foarte mică!
• Oglindă orientată: în centrul dispozitivului se află o oglindă pe cardanele; oglinda poate fi îndreptată cu câteva grade în fiecare direcție, permițându-i să direcționeze laser oriunde în cadrul unui con de câteva grade.

O navigare rapidă în foaia de date arată că aceasta este o parte sofisticată. În plus, patru bobine de direcție, există un emițător de lumină, patru senzori de poziție și un senzor de temperatură. Deși nu vom folosi senzorii, mai târziu voi împărtăși de aproape câteva fotografii superbe ale unui TALP1000B deteriorat.

TALP1000B este întrerupt, dar nu îl găsești, ai putea să-ți construiești o oglindă cu laser mult mai mare folosind planurile pe care le-am expus în Instructabilul meu anterior: principiile sunt exact aceleași, dar ai avea nevoie să-ți construiești o viață -dimensional Dalek pentru a-l adăposti!

Pasul 2: Lista materialelor

Următoarea listă de materiale pentru acest proiect:

• One Texas Instruments TALP1000B (întrerupt)
• Un Arduino Nano
• Un driver de motor SparkFun - Dual TB6612FNG (cu anteturi)
• O singură placă
• Un trimpot (1kOhms)
• Patru fire jumper de 2,54 mm până la 2 mm
• Anteturi de 0,1 "(2,54 mm)
• Imprimantă 3D și filament
• Indicator laser roșu

Modulul TALPB este cel mai greu de găsit. Am avut noroc și am luat câteva la un punct de plecare științifică.

Este posibil să găsiți în continuare un TALPB online la prețuri exorbitante, dar nu vă recomand să cheltuiți mulți bani pe ele din următoarele motive:

• Sunt ridicol de fragile, este posibil să aveți nevoie de mai multe în cazul în care le spargeți.
• Au o frecvență de rezonanță redusă de 100Hz, ceea ce înseamnă că nu le puteți conduce suficient de repede pentru spectacole laser fără pâlpâire.
• Au o suprafață placată cu aur, ceea ce înseamnă că reflectă doar lasere roșii. Acest lucru exclude utilizarea de lasere verzi super-strălucitoare sau lasere violete cu ecrane strălucitoare în întuneric pentru persistență.
• Deși aceste părți au senzori de poziție, nu cred că un Arduino este suficient de rapid pentru a le conduce cu un fel de feedback pozițional.

Părerea mea este că, deși aceste părți sunt incredibil de mici și precise, ele nu par să fie suficient de practice pentru proiectele hobby. Aș prefera să văd comunitatea venind cu modele DIY mai bune!

Pasul 3: Crearea trupului

Am modelat corpul în OpenSCAD și 3D l-am tipărit. Este un con trunchiat cu o deschidere în partea superioară, un slot în spate pentru introducerea modulului TALB1000P și un orificiu luminos mare în față.

Străluciți un laser de sus și este reflectat în față. Acest corp imprimat 3D nu numai că arată cool, dar este și funcțional. Păstrează totul aliniat și adăpostește modulul TALB1000P ridicol de fragil. Am adăugat crestele și denivelările pentru a ușura prinderea după ce am scăpat un prototip timpuriu și am distrus un modul TALB1000P.

Pasul 4: Multe moduri de a sparge o inimă

TALP1000B este o parte extrem de fragilă. O scurtă cădere sau o atingere neglijentă va distruge piesa (atingerea ei accidentală este modul în care am distrus al doilea modul). Este atât de fragil încât bănuiesc că și o privire puternică ar putea să-l omoare!

Dacă pericolele fizice nu erau suficiente, foaia tehnică precizează un pericol suplimentar:

Aveți grijă să evitați tranzitorii de oprire a pornirii atunci când porniți sau opriți tensiunea de acționare sinusoidală. Dacă reglează puterea unității de 50Hz la o tensiune care produce o rotație mare a oglinzii de 50 Hz (mișcare mecanică de 4 până la 5 grade), atunci oglinda va funcționa multe mii de ore fără probleme. în momentul în care tensiunea de ieșire este semnificativă, atunci apare un pas de tensiune care va excita rezonanța oglinzii și poate duce la unghiuri de rotație destul de mari (suficient pentru a face ca oglinda să lovească placa de circuit ceramică care servește drept oprire de rotație). Există două modalități de a evita acest lucru: a) pornirea sau oprirea numai atunci când tensiunea unității este aproape de zero (prezentată în desenul de mai jos), b) reduceți amplitudinea unității sinusoidale înainte de a porni sau opri.

Deci, practic, chiar și oprirea puterii nenorocite o poate distruge. Vai!

Pasul 5: Circuitul Pacemaker

Circuitul de driver pe care l-am realizat este format dintr-un driver de motor Arduino Nano și dual-channel.

Deși driverele pentru motoare sunt fabricate pentru motoare, ele pot conduce bobine magnetice la fel de ușor. Când este conectat la o bobină magnetică, funcțiile înainte și înapoi ale șoferului determină alimentarea bobinei în direcția înainte sau înapoi.

Bobinele de pe TALP1000B necesită până la 60mA pentru a funcționa. Acest lucru depășește maximum 40mA pe care Arduino le poate oferi, astfel încât utilizarea unui driver este esențială.

Am adăugat, de asemenea, o potă de tăiere la designul meu și acest lucru îmi permite să controlez amplitudinea semnalului de ieșire. Acest lucru îmi permite să scad tensiunile de acționare la zero înainte de a opri circuitul, pentru a evita rezonanțele despre care m-a avertizat foaia tehnică.

Pasul 6: Un șofer care nu va funcționa … și unul care funcționează

Pentru a verifica dacă circuitul meu produce o formă de undă netedă, am scris un program de test pentru a transmite o undă sinusoidală pe axa X și un cosinus pe axa Y. Am conectat fiecare ieșire a circuitului meu de acționare la un LED bi-polar în serie cu un rezistor de 220 ohmi. Un LED bipolar este un tip special de LED cu două terminale care strălucește o culoare când curentul curge într-o direcție și o altă culoare când curentul curge în direcția opusă.

Acest dispozitiv de testare mi-a permis să observ schimbările de culoare și să mă asigur că nu au existat schimbări rapide de culoare. Chiar de pe liliac, am observat sclipiri strălucitoare pe măsură ce o culoare se estompase și înainte ca cealaltă culoare să se estompeze.

Problema era că foloseam un cip L9110 ca șofer de motor. Acest driver are un pin de viteză PWM și un pin de direcție, dar ciclul de funcționare al semnalului de control al vitezei PWM în direcția înainte este inversul ciclului de funcționare în direcția inversă.

Pentru a ieși zero atunci când bitul de direcție este înainte, aveți nevoie de un ciclu de funcționare PWM de 0%; dar când bitul de direcție este invers, aveți nevoie de un ciclu de funcționare PWM de 100% pentru o ieșire de zero. Aceasta înseamnă că, pentru ca ieșirea să rămână zero în timpul unei schimbări de direcție, trebuie să schimbați atât direcția, cât și valoarea PWM simultan - acest lucru nu se poate întâmpla simultan, deci, indiferent de ordinea în care o faceți, obțineți vârfuri de tensiune în timp ce treceți de la negativ la pozitiv prin zero.

Acest lucru a reprezentat blițurile pe care le-am văzut și circuitul de testare probabil m-a salvat de la distrugerea unui alt modul TALB1000B!

Un șofer de motor SparkFun salvează ziua

Aflând că L9110 era un „go go”, am decis să evaluez driverul de motor SparkFun - Dual TB6612FNG (pe care îl câștigasem într-o versiune anterioară instructabilă! Woot!).

Pe acel cip, un PWM pe pinul de control al vitezei de 0% înseamnă că ieșirile sunt conduse la 0%, indiferent de direcție. TB6612FNG are doi pini de control al direcției care trebuie răsturnați pentru a inversa direcția, dar cu pinul PWM la un ciclu de funcționare de zero, este sigur să faceți acest lucru printr-o stare intermediară în care atât In1, cât și In2 sunt HIGH - acest lucru pune conducătorul auto într-un mod intermediar „frână scurtă” care energizează bobinele în vreun fel.

Cu TB6612FNG, am putut obține o tranziție lină de polaritate peste zero, fără niciun fel de blițuri. Succes!

Pasul 7: Rularea Arduino Sketch și testarea performanței

Locul doi în concursul de optică