मशीन का दिल (एक लेजर माइक्रो-प्रोजेक्टर): 8 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

यह निर्देशयोग्य पहले के प्रयोग का आध्यात्मिक उत्तराधिकारी है जहाँ मैंने 3 डी प्रिंटेड भागों और सोलनॉइड से एक दोहरे अक्ष दर्पण लेजर स्टीयरिंग असेंबली का निर्माण किया था।

इस बार मैं छोटा होना चाहता था और मैं भाग्यशाली था कि मुझे एक ऑनलाइन वैज्ञानिक अधिशेष आउटलेट से व्यावसायिक रूप से निर्मित कुछ लेजर स्टीयरिंग मॉड्यूल मिले। मेरा डिज़ाइन एक डेलिक जैसा दिखने लगा, इसलिए मैं इस विचार के साथ भागा और दो इंच ऊँचा डेलिक-प्रेरित बॉट बनाया जो आप पर लेज़रों को शूट करता है।

लेकिन यह आपको खत्म करने की कोशिश नहीं कर रहा है-यह सिर्फ आपको अपने इलेक्ट्रो-मैकेनिकल दिल से कुछ प्यार भेज रहा है!

अगर आपको यह प्रोजेक्ट पसंद है, तो कृपया ऑप्टिक्स प्रतियोगिता में इसके लिए वोट करें!:)

चरण 1: टेक्सास राज्य से कुछ छोटा

मशीन का दिल टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स से एक TALP1000B मॉड्यूल है, जिसे "दोहरी-अक्ष एनालॉग एमईएमएस पॉइंटिंग मिरर" के रूप में वर्णित किया गया है। यह काफी मुंहफट है, तो चलिए इसे तोड़ते हैं:

• डुअल-एक्सिस: इसका मतलब है कि डिवाइस हॉरिजॉन्टल और वर्टिकल एक्सिस में झुक सकता है।
• एनालॉग: अक्ष के साथ झुकाव को एक एनालॉग वोल्टेज द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जो -5 से 5 वोल्ट तक भिन्न होता है।
• एमईएमएस: यह माइक्रो इलेक्ट्रिकल मैकेनिकल सिस्टम के लिए है और इसका मतलब है कि यह बहुत छोटा है!
• पॉइंटिंग मिरर: डिवाइस के केंद्र में जिम्बल पर एक मिरर होता है; दर्पण को प्रत्येक दिशा में कुछ डिग्री इंगित किया जा सकता है, जिससे यह कुछ डिग्री के शंकु के भीतर कहीं भी लेजर को निर्देशित कर सकता है।

डेटाशीट के माध्यम से एक त्वरित ब्राउज़ से पता चलता है कि यह एक परिष्कृत हिस्सा है। चार स्टीयरिंग कॉइल के अलावा, एक प्रकाश उत्सर्जक, चार स्थिति सेंसर और एक तापमान सेंसर है। हालांकि हम सेंसर का उपयोग नहीं करेंगे, लेकिन बाद में मैं क्षतिग्रस्त TALP1000B की कुछ खूबसूरत तस्वीरें साझा करूंगा।

TALP1000B बंद कर दिया गया है, लेकिन आप इसे नहीं पा सकते हैं, आप अपने पहले के इंस्ट्रक्शनल में मेरे द्वारा निर्धारित योजनाओं का उपयोग करके एक बहुत बड़ा लेज़र पॉइंटिंग मिरर बना सकते हैं: सिद्धांत बिल्कुल समान हैं, लेकिन आपको एक जीवन बनाने की आवश्यकता होगी -साइज्ड डेलेक इसे घर के लिए!

चरण 2: सामग्री का बिल

इस परियोजना के लिए सामग्री का बिल निम्नलिखित है:

• वन टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स TALP1000B (बंद)
• एक Arduino नैनो
• One SparkFun Motor Driver - Dual TB6612FNG (हेडर के साथ)
• एक ब्रेडबोर्ड
• एक ट्रिम्पोट (1kOhms)
• चार 2.54 मिमी से 2 मिमी जम्पर तार
• 0.1" (2.54 मिमी) हेडर
• 3डी प्रिंटर और फिलामेंट
• लाल लेजर सूचक

TALPB मॉड्यूल को खोजना सबसे कठिन है। मैं भाग्यशाली हो गया और एक वैज्ञानिक अधिशेष आउटलेट पर कुछ उठाया।

आपको अभी भी अत्यधिक कीमतों पर एक टीएएलपीबी ऑनलाइन मिल सकती है, लेकिन मैं निम्नलिखित कारणों से उन पर अधिक पैसा खर्च करने की अनुशंसा नहीं करता:

• वे हास्यास्पद रूप से नाजुक हैं, यदि आप कुछ तोड़ते हैं तो आपको कई की आवश्यकता हो सकती है।
• उनके पास 100Hz की कम-ईश गुंजयमान आवृत्ति है, जिसका अर्थ है कि आप उन्हें झिलमिलाहट मुक्त लेजर शो के लिए पर्याप्त तेजी से ड्राइव नहीं कर सकते हैं।
• उनके पास एक सोना मढ़वाया सतह है, जिसका अर्थ है कि यह केवल लाल लेजर को दर्शाता है। यह दृढ़ता के लिए ग्लो-इन-द-डार्क स्क्रीन के साथ सुपर-ब्राइट ग्रीन लेज़र या वायलेट लेज़रों का उपयोग करने से रोकता है।
• जबकि इन भागों में स्थिति सेंसर होते हैं, मुझे नहीं लगता कि एक Arduino पर्याप्त तेज़ है जो उन्हें स्थितिगत प्रतिक्रिया के साथ ड्राइव करने के लिए पर्याप्त है।

मेरी राय यह है कि जबकि ये हिस्से अविश्वसनीय रूप से छोटे और सटीक हैं, वे शौक परियोजनाओं के लिए पर्याप्त व्यावहारिक नहीं लगते हैं। मैं समुदाय को बेहतर DIY डिजाइनों के साथ आते देखना पसंद करूंगा!

चरण 3: शरीर का निर्माण

मैंने बॉडी को OpenSCAD में मॉडल किया और 3D ने इसे प्रिंट किया। यह शीर्ष पर एक उद्घाटन के साथ एक छोटा शंकु है, TALB1000P मॉड्यूल डालने के लिए पीछे की तरफ एक स्लॉट और सामने एक बड़ा गैपिंग लाइट-होल है।

आप ऊपर से एक लेज़र को चमकाते हैं और यह सामने से परिलक्षित होता है। यह 3डी प्रिंटेड बॉडी न सिर्फ देखने में कूल लगती है, बल्कि फंक्शनल भी है। यह सब कुछ संरेखित रखता है और हास्यास्पद रूप से नाजुक TALB1000P मॉड्यूल रखता है। मैंने प्रारंभिक प्रोटोटाइप को गिराने और TALB1000P मॉड्यूल को नष्ट करने के बाद इसे पकड़ना आसान बनाने के लिए लकीरें और धक्कों को जोड़ा।

चरण 4: दिल तोड़ने के कई तरीके

TALP1000B एक अत्यंत नाजुक हिस्सा है। एक छोटी सी गिरावट या लापरवाह स्पर्श भाग को बर्बाद कर देगा (इसे गलती से छूने से मैंने अपना दूसरा मॉड्यूल नष्ट कर दिया)। यह इतना नाजुक है कि मुझे संदेह है कि एक मजबूत नज़र भी इसे मार सकती है!

यदि भौतिक खतरे पर्याप्त नहीं थे, तो डेटाशीट एक अतिरिक्त खतरे का वर्णन करती है:

साइनसॉइडल ड्राइव वोल्टेज को शुरू या बंद करते समय स्टार्ट स्टॉप ट्रांसजेंडर से बचने के लिए सावधान रहें। यदि कोई 50 हर्ट्ज ड्राइव पावर को वोल्टेज में सेट करता है जो एक बड़ा 50 हर्ट्ज दर्पण रोटेशन (4 से 5 डिग्री यांत्रिक गति) उत्पन्न करता है तो दर्पण बिना किसी समस्या के हजारों घंटों तक काम करेगा। हालांकि, यदि कोई साइन ड्राइव बिजली की आपूर्ति को कम करता है या ऐसे समय में जब वोल्टेज आउटपुट महत्वपूर्ण होता है, तब एक वोल्टेज चरण होता है जो दर्पण के प्रतिध्वनि को उत्तेजित करेगा और इसके परिणामस्वरूप काफी बड़े रोटेशन कोण हो सकते हैं (पर्याप्त दर्पण सिरेमिक सर्किट बोर्ड को हिट करने के लिए जो एक रोटेशन स्टॉप के रूप में कार्य करता है)। इससे बचने के दो तरीके हैं: ए) पावर अप या डाउन केवल तभी जब ड्राइव वोल्टेज शून्य के करीब हो (नीचे चित्र में दिखाया गया है), बी) पावर अप या डाउन करने से पहले साइन ड्राइव के आयाम को कम करें।

तो, मूल रूप से, यहां तक कि रफ़ू पावर को बंद करना भी इसे बर्बाद कर सकता है। ओह वे!

चरण 5: पेसमेकर सर्किट

इसके लिए मैंने जो ड्राइवर सर्किट बनाया है उसमें एक Arduino Nano और डुअल-चैनल मोटर ड्राइवर शामिल हैं।

यद्यपि मोटर चालक मोटरों के लिए बने होते हैं, वे चुंबकीय कॉइल को उतनी ही आसानी से चला सकते हैं। जब एक चुंबकीय कॉइल से जुड़ा होता है, तो चालक के आगे और पीछे के कार्यों के कारण कॉइल को आगे या पीछे की दिशाओं में सक्रिय किया जाता है।

TALP1000B पर कॉइल को कार्य करने के लिए 60mA तक की आवश्यकता होती है। यह अधिकतम 40mA से परे है जो Arduino प्रदान कर सकता है, इसलिए ड्राइवर का उपयोग आवश्यक है।

मैंने अपने डिजाइन में एक ट्रिम पॉट भी जोड़ा और यह मुझे आउटपुट सिग्नल के आयाम को नियंत्रित करने की अनुमति देता है। यह मुझे सर्किट को बंद करने से पहले ड्राइव वोल्टेज को शून्य पर डायल करने की अनुमति देता है, प्रतिध्वनि से बचने के लिए डेटाशीट ने मुझे चेतावनी दी थी।

चरण 6: एक ड्राइवर जो काम नहीं करेगा… और एक जो करता है

यह सत्यापित करने के लिए कि मेरा सर्किट एक चिकनी तरंग का उत्पादन कर रहा था, मैंने एक्स अक्ष पर एक साइन लहर और वाई अक्ष पर एक कोसाइन आउटपुट करने के लिए एक परीक्षण कार्यक्रम लिखा था। मैंने अपने ड्राइव सर्किट के प्रत्येक आउटपुट को 220 ओम अवरोधक के साथ श्रृंखला में एक द्वि-ध्रुवीय एल ई डी से जोड़ा। एक द्वि-ध्रुवीय एलईडी एक विशेष प्रकार की दो-टर्मिनल एलईडी है जो एक दिशा में प्रवाहित होने पर एक रंग और विपरीत दिशा में प्रवाहित होने पर दूसरा रंग चमकता है।

इस परीक्षण रिग ने मुझे रंग परिवर्तनों का निरीक्षण करने और यह सुनिश्चित करने की अनुमति दी कि रंग में कोई तेजी से परिवर्तन नहीं हुआ है। बल्ले से ही, मैंने एक रंग के फीके पड़ने और दूसरे रंग के फीके पड़ने से पहले चमकीली चमक देखी।

समस्या यह थी कि मैं मोटर चालक के रूप में L9110 चिप का उपयोग कर रहा था। इस ड्राइवर के पास पीडब्लूएम स्पीड पिन और एक दिशा पिन है, लेकिन आगे की दिशा में पीडब्लूएम स्पीड कंट्रोल सिग्नल का कर्तव्य-चक्र रिवर्स दिशा में कर्तव्य-चक्र का उलटा है।

दिशा बिट आगे होने पर शून्य आउटपुट करने के लिए, आपको 0% पीडब्लूएम कर्तव्य-चक्र की आवश्यकता होती है; लेकिन जब दिशा बिट विपरीत होती है, तो आपको शून्य के आउटपुट के लिए 100% का PWM कर्तव्य-चक्र चाहिए। इसका मतलब यह है कि दिशा परिवर्तन के दौरान आउटपुट शून्य रहने के लिए, आपको दिशा और पीडब्लूएम मान दोनों को एक साथ बदलना होगा-यह एक साथ नहीं हो सकता है, इसलिए कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप इसे किस क्रम में करते हैं, आपको नकारात्मक से संक्रमण करते समय वोल्टेज स्पाइक्स मिलते हैं। शून्य के माध्यम से सकारात्मक।

यह मेरे द्वारा देखी गई चमक के लिए जिम्मेदार है और परीक्षण सर्किट ने शायद मुझे एक और TALB1000B मॉड्यूल को नष्ट करने से बचाया!

एक स्पार्कफन मोटर चालक दिन बचाता है

यह पाते हुए कि L9110 एक नहीं था, मैंने SparkFun Motor Driver - Dual TB6612FNG (जो मैंने पहले के इंस्ट्रक्शनल में जीता था! वूट!) का मूल्यांकन करने का निर्णय लिया।

उस चिप पर, 0% की गति नियंत्रण पिन पर एक PWM का अर्थ है कि दिशा की परवाह किए बिना आउटपुट 0% पर संचालित होते हैं। TB6612FNG में दो दिशा नियंत्रण पिन होते हैं जिन्हें दिशा को उलटने के लिए फ़्लिप किया जाना चाहिए, लेकिन शून्य के कर्तव्य-चक्र पर PWM पिन के साथ, एक मध्यवर्ती स्थिति के माध्यम से ऐसा करना सुरक्षित है जिसमें In1 और In2 दोनों उच्च हैं-यह डालता है चालक को एक मध्यवर्ती "शॉर्ट ब्रेक" मोड में ले जाता है जो किसी भी तरह से कॉइल को सक्रिय करता है।

TB6612FNG के साथ, मैं बिना किसी चमक के शून्य के पार सुचारू ध्रुवता संक्रमण प्राप्त करने में सक्षम था। सफलता!

चरण 7: Arduino स्केच और प्रदर्शन परीक्षण चलाना

ऑप्टिक्स प्रतियोगिता में उपविजेता