Как подключить лазер к ардуино
СТАНОК С ЧПУ СВОИМИ РУКАМИ
Последние публикации
Заметки
Лазерный гравер с ЧПУ на Arduino
Продолжаем дорабатывать простой станок с ЧПУ на Arduino. Теперь делаем из него лазерный гравер. Механическая часть в плане доработок отсутвует. Потребуется прикрепить радиатор лазера к платформе. Некоторая доработка потребуется для прошивки платы Ардуино, а также для программы управления станком.
TTL-модуляция, подключение драйвера лазера к Ардуино
Внимание! Если для лазерной гравировки вы используете драйверы, построенные по схеме двойной мост, например L298N, то TTL+ надо подключать к АНАЛОГОВОМУ пину 2. На Ардуино UNO и Nano не хватает цифровых пинов.
Длина волны и мощность лазера для гравировки
Для выжигания по дереву подходят высокочастотные лазеры. Длина волны лазера 405нм соответствует фиолетовому свету видимого спектра. Выбор пал на 405нм лазер с выходной оптической мощностью 300мВ. Излучение с длиной волны 405нм поглощается большим количеством материалов, что обеспечит большую универсальность граверу. Фиолетовый цвет выбран потому, что наиболее эффективно гравирует / выжигает на деревянной поверхности.
Для ослабления воздействия на глаза я использовал специальные красные очки, купленные также в китайском интернет-магазине. Соблюдение техники безопасности крайне важно при работе с лазером.
Оптика лазерного гравера на Ардуино
Купленный мной комплект включает лазерный диод, установленный на радиаторе, который охлаждается с помощью небольшого вентилятора. При покупке я не обратил внимание на то, что комплект продаётся без системы фокусировки. То есть отсутствует выпуклая линза или система линз, которые позволяют сфокусировать излучение лазерного диода в точку. Однако имеется трубка, которая вкручивается в радиатор. В неё должен встраиваться коллиматор. Покупать коллиматор, а затем прикручивать его к радиатору я не стал. Вместо этого купил обычный дверной глазок и вытащил из него выпуклую линзу. Фокусное расстояние моей линзы 2-3 см, что меня устраивало. Свет лазера видимый, так что оптическая линза из дверного глазка вполне подходит. Линзу я приклеил к трубке моментальным клеем. Полученную оптическую «систему» вкрутил в радиатор.
Фото лазерного гравера с ЧПУ. За основу взят недорогой станок с ЧПУ на базе контроллера Ардуино, шаговых двигателей 17HS3404N в корпусе Nema 17 и драйверов ШД DM420A. Все электронные составляющие лазерного гравера, управляемого компьютером, приобретены в китайских интернет-магазинах.
Фото морды гепарда, выгравированной лазерным станком с ЧПУ. Слева исходная фотография. Рядом лежит 50-копеечная монета для оценки размеров результата и точности выжигания с помощью лазерного гравера, управляемого программой на компьютере. Такой лазерный гравер с ЧПУ легко можно сделать самостоятельно в домашних условиях.
Самодельный миниатюрный лазерный гравер на Arduino Uno
Лазерный гравер в действии и процесс сборки устройства
Материалы и инструменты
Для создания гравера вам понадобятся следующие основные компоненты:
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.
Винты на корпусе DVD-привода
DVD-привод со снятой крышкой
Необходимые нам части DVD-приводов
DVD-приводы нужно разобрать. Последовательность действий по «добыванию» из привода того, что нам нужно, выглядит так:
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
Кабель для подключения шагового двигателя к контроллеру
Кабель для подключения шагового двигателя к контроллеру
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
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
Сборка держателя для лазера
Держатель для лазера собран из дерева. Модуль лазера крепится к нему кабельной стяжкой.
Шаг 6. Прикрепление лазера к держателю
Лазер, стол гравера и лазер, закреплённый на держателе
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
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
Материалы Benbox Laser Engraver
Теперь пришло время загрузить и установить необходимое ПО. В частности, нам нужны следующие программы:
Шаг 9. Установка прошивки для Arduino Nano
Окно обновления прошивки
Шаг 10. Настройка параметров Benbox Laser Engraver
Настройка параметров программы
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
Создание простого изображения для проверки работы системы
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.
Как подключить лазерный модуль к Ардуино
Лазерный модуль для Ардуино можно использовать во многих интересных проектах. Рассмотрим, как подключить красный лазерный передатчик к Arduino UNO, какие меры предосторожности следует соблюдать при работе с лазерным излучением. Кроме схемы подключения на странице размещены две простые программы для управления красным лазерным передатчиком ky008 650nm от микроконтроллера Ардуино.
KY-008: лазерный модуль для Ардуино
Основной компонент модуля — это красный лазерный светодиод с медным цилиндрическим радиатором охлаждения. Также на плате передатчика размещены пассивные компоненты, обеспечивающие стабильный режим работы светодиода. Лазера луч виден в задымленном помещении. и создает небольшое световое пятно на поверхности объекта, расположенного на расстоянии до 14 метров от источника.
Принцип работы лазерного светодиода на схеме
При подключении светодиода к Arduino, во время прохождения электронов через p-n переход происходит спонтанное излучение фотонов света. В лазерном светодиоде происходит рекомбинация фотонов (вынужденное излучения фотонов с одинаковыми параметрами). Принцип работы лазера основан на том, что излучаемые фотоны света вызывают повторное излучение, которое увеличивается лавинообразно.
Интенсивность излучения передатчика ky-008 зависит от силы тока. При малых токах модуль работает, как обычный светодиод, так как происходит только спонтанное излучение фотонов. Когда сила тока превышает пороговое значение – мощность излучения резко вырастает. Лазерный диод испускает свет перпендикулярно поверхности кристалла и фокусируется с помощью оптики (см. фото выше).
Подключение лазерного модуля к Ардуино
Для этого занятия нам потребуется:
Подключение лазерного модуля KY-008 к Arduino довольно простое ввиду того, что используется всего три порта. Но при этом необходимо соблюдать осторожность, так как лазерный передатчик имеет свои особенности. Самое главное луч лазера 650nm нельзя направлять в глаза, кроме того лазерный светодиод при работе сильно нагревается, особенно если на модуль подается питание с большой силой тока.
Счетч для KY-008 650nm Arduino
Пояснения к коду:
Счетч плавного включения KY-008 Arduino
Пояснения к коду:
Красный лазерный передатчик можно использовать при изготовлении лазерной указки, измерения расстояния и сигнализации, реагирующей на прерывание луча. В разделе проекты на Ардуино для начинающих мы разместили мини проект сигнализации с использованием модуля ky-008 в качестве источника лазерного луча и фоторезистора в качестве приемника, реагирующего на прерывание луча.
Лазерная система безопасности на Arduino
В этом проекте мы узнаем, как сделать лазерную систему безопасности со светозависимым резистором и платой Arduino.
О проекте
В этом проекте мы будем использовать лазер и светозависимый резистор (LDR или light dependent resistor ) для излучения света по прямой линии.
Мы уже знакомы с LDR резисторами по нашему уроку об использовании светозависимого датчика с Ардуино.
LDR может обнаружить лазерный луч, и факт того, что кто-то пересек его. Таким образом лазерный луч будет заблокирован и LDR его не видит. Если LDR не может обнаружить лазер, зуммер предупредит нас громким звуком, что кто-то пересек или заблокировал лазер.
LDR чувствителен к свету и выдает определенное напряжение, когда лазерный луч попадает на этот резистор. Когда лазерный луч прерывается и не может достигнуть LDR, его выходное напряжение изменяется, и, в конце концов, звучит сигнал тревоги.
Комплектующие
Для этого проекта лазерной системы безопасности на Ардуино нам понадобятся следующие комплектующие:
Из программного обеспечения нам нужно иметь установленную Arduino IDE.
Лазерный диодный модуль KY-008
Модуль лазерного передатчика KY-008 для Arduino излучает красный лазерный луч в форме точки. Модуль состоит из 650 нм лазерной диодной головки и резистора. Обращайтесь с осторожностью, не смотрите прямо в лазерную головку.
Модуль KY-008
Спецификация модуля лазерного передатчика KY-008:
Схема соединения
Соединяем все детали нашей системы безопасности согласно схеме ниже.
Код проекта
Ниже вы можете скопировать скетч для нашего проекта и загрузить его на вашу плату Arduino Uno.
KY-008 Лазерный модуль. Подключение к Arduino.
Сегодня поговорим о подключении лазерного модуля KY-008 к Arduino. Его можно применить во многих проектах, связанных с Arduino. Но сейчас рассмотрим лишь то, как же его подключить к Arduino, поговорим о технике безопасности, при обращении с лазером.
Технические характеристики модуля KY-008.
Лазерный модуль это 650 нм лазерный диод, запрессованный в цилиндрический радиатор охлаждения, на плате со светодиодом расположен токоограничивающий резистор.
Модуль расположен на плате с тремя выводами. Обозначения выводов:
Характеристики модуля KY-008:
Техника безопасности при работе с лазерным модулем.
При подключении и проведении каких-то опытов, ни в коем случае не направляйте лазер в лица людям и животным. Так же модуль довольно сильно греется, если подать большой ток на питание модуля.
Схема подключения KY-008 к Arduino UNO.
Схема подключения KY-008 к Arduino NANO.
Первую ногу лазерного модуля подключаем к GND, вторую ногу не используем, третью ногу подключаем контакту 6.
Примеры кода для KY-008 и Arduino.
Рассмотрим несколько вариантов кодов, к данной схеме.
Первый вариант.
В коде, цикл for включает и выключает лазер.
Время задержки измеряется в миллисекундах, чем меньше время, тем чаще мигание светодиода.
Второй вариант с плавным включением лазера.
Контакт для включения лазерного светодиода можно менять, но только на выход с поддержкой ШИМ.
Задержкой delay(5); можно управлять скоростью включения/выключения.
Следующим на очереди рассмотрим использование KY-008 в качестве сигнализации.
Для этого понадобится:
Как это все будет работать, фоторезистор будет принимать лазерный луч от нашего модуля KY-008. Пока лазер попадает на KY-018 Фоторезистор, на его выводах будет выдаваться определенное напряжение. Как только что-то или кто-то преградит путь лазера к KY-018, на выводах фоторезистора не будет выдаваться напряжение, после чего зуммер проинформирует, что лазерный луч был пересечен. Сброс сигнализации будет осуществляться с помощью KY-004 Модуля тактовой кнопки.
Схема подключения сигнализации.
Рассмотрим код, который нужно будет загрузить в Arduino.
На этом можно заканчивать, лазерный модуль KY-008, можно применить во множестве проектов, с помощью него так же можно передавать и информацию на другое устройство, рисовать интересные фигуры и фракталы. Можете сами углубиться в эту тему и открыть множество нового для себя. Удачи вам в изучении Arduino и программирования!
Понравился Урок KY-008 Лазерный модуль. Подключение к Arduino? Не забудь поделиться с друзьями в соц. сетях.
А также подписаться на наш канал на YouTube, вступить в группу Вконтакте, в группу на Facebook.
Спасибо за внимание!
Технологии начинаются с простого!