DIY φθηνό και ανθεκτικό χαράκτη λέιζερ .: 15 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

Σε αυτά τα εκπαιδευτικά θα σας δείξω πώς έφτιαξα το δικό μου DIY χαράκτη λέιζερ πολύ φθηνά. Επίσης, τα περισσότερα μέρη είτε σώζονται από παλιά πράγματα είτε είναι πολύ φθηνά. Αυτό είναι ένα πολύ ενδιαφέρον έργο για κάθε λάτρη των ηλεκτρονικών. Αυτός ο χαράκτης θα μπορεί να χαράζει ξύλο, χαρτόνι, αυτοκόλλητα βινυλίου κ.λπ. και επίσης για κοπή χαρτιού λόγω του λέιζερ 250 mW που θα χρησιμοποιήσουμε.

Εάν αυτά τα εκπαιδευτικά σάς βοηθούν με οποιονδήποτε τρόπο στην κατασκευή του δικού σας χαράκτη λέιζερ, μοιραστείτε το έργο σας μαζί μου. αυτό θα με κάνει περισσότερο από ευτυχισμένο.

Βήμα 1: Απαιτούμενα μέρη/ υλικά και εργαλεία

• 2x - Παλιές μονάδες DVD για τη διάσωση του μηχανισμού βηματικού κινητήρα.
• 1x - ασπίδα GRBL v4 (μπορεί να χρησιμοποιηθεί και άλλες εκδόσεις επίσης).
• 2x - A4988 stepper motor drivers.
• 1x - 250 mw 650 nm λέιζερ με ρυθμιζόμενο φακό (από banggood.com)
• Τροφοδοσία 12v 2-2,5 Amps.
• Κενό pcb για τη δημιουργία κυκλώματος προγράμματος οδήγησης λέιζερ.
• Κεφαλίδες ανδρών και γυναικών.
• Αντίσταση 1x - 47 ohm.
• Αντίσταση 1x- 100k ohm.
• 1x - Mosfet IRFZ44N για τη λειτουργία μεταγωγής λέιζερ.
• Μερικοί μαγνήτες νεοδυμίου.
• Ακρυλικό φύλλο.
• Βίδες και παξιμάδια Μ3.
• Γυαλιά ασφαλείας λέιζερ.
• 1x - Arduino Nano.

ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ:

• Τρυπάνι.
• Πυροβόλο θερμής κόλλας.
• Πριόνι για κοπή ακρυλικού.
• Αρχείο για φινίρισμα.
• Τραπέζι μέγγενη.
• Βιδωτή κεφαλή Phillips και επίπεδη κεφαλή.
• Συγκολλητικό σίδερο.

Βήμα 2: Διάσωση του μαγνητισμού Stepper και των μαγνητών νεοδυμίου

Απαιτούνται δύο μηχανισμοί βηματισμού για τον άξονα x και y αντίστοιχα, οι οποίοι μπορούν να σωθούν από δύο μεταχειρισμένες μονάδες DVD. Η διάσωση του μηχανισμού stepper και των μαγνητών νεοδυμίου είναι μάλλον εύκολη. Μπορείτε εύκολα να το σώσετε ανοίγοντας το πρόγραμμα οδήγησης cd χρησιμοποιώντας ένα κατσαβίδι κεφαλής Philips.

Βεβαιωθείτε ότι δεν έχετε προκαλέσει ζημιά σε μέρη που σχετίζονται με το έργο, ενώ διασώζετε τα απαιτούμενα μέρη από τις μονάδες DVD.

Εάν δεν είστε εξοικειωμένοι με το πώς να το κάνετε αυτό, θα αφήσω έναν σύνδεσμο ενός βίντεο στο YouTube που δείχνει πώς να σώσετε τα αντίστοιχα μέρη.

Βήμα 3: Δημιουργία της βάσης για το μηχάνημα

Για την κατασκευή της βάσης χρησιμοποιώ διαφανές ακρυλικό φύλλο 4mm. Το μέγεθος του ακρυλικού φύλλου είναι 9inx6,6inin περίπου.

Τώρα θα πρέπει να δημιουργήσουμε τη βάση μας για την τοποθέτηση του άξονα y με αυτήν την ακρυλική βάση.

Αφήστε 1in από την κορυφή και 1,5in από το πλάι και τοποθετήστε τον μηχανισμό βηματισμού στη βάση. Τώρα σημειώστε τις αντίστοιχες τρύπες και ανοίξτε τις για να συσσωρεύσετε τον μηχανισμό βηματισμού του άξονα y.

Αυτές οι μετρήσεις δεν είναι τόσο σημαντικές. μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον δικό σας χώρο σύμφωνα με τις ανάγκες σας.

Επίσης, εξόπλισα αυτή τη βάση με 4 λαστιχένια μαξιλάρια πυριτίου, έτσι ώστε η βάση να παραμένει σταθερή στο έδαφος ή όπου και αν έχει τοποθετηθεί.

Βήμα 4: Προσδιορισμός Stepper Coil and Wiring

• Οι βηματικοί κινητήρες DVD είναι διπολικοί βηματικοί κινητήρες που αποτελούνται από δύο πηνία και 4 σύρματα.
• Πρέπει να προσδιορίσουμε τα καλώδια του πηνίου 1 και 2.
• Για την αναγνώριση του πηνίου κινητήρα Stepper, χρησιμοποιούμε έναν ελεγκτή συνέχειας που θα μας δείξει ένα φως δύο καλωδίων που εξετάζονται από το ίδιο πηνίο.
• Σύμφωνα με την ασπίδα grbl, υπάρχουν τέσσερις αρσενικές κεφαλίδες των οποίων η καλωδίωση έχει ως εξής.

1Α 1Β 2Β 2Α

Αυτό δείχνει ότι το 1Α & 1Β είναι μέρος του πηνίου 1 και το 2Α & 2Β είναι μέρος του δεύτερου πηνίου

ΣΗΜΕΙΩΣΗ - Οι εικόνες για καθεμία από τις διαδικασίες δίνονται, οπότε βεβαιωθείτε ότι έχετε ρίξει μια λεπτομερή ματιά σε αυτήν, κάτι που θα διευκολύνει την κατανόηση

Βήμα 5: Δημιουργία της κύριας πλατφόρμας χαρακτικής

• Για την κατασκευή της πλατφόρμας για χάραξη θα χρησιμοποιήσω μερικά κομμάτια λεπτού ακρυλικού φύλλου 2mm μεγέθους 40mmx22, 5mm.
• Θα χρησιμοποιήσω παρόμοια κομμάτια δέντρων του παραπάνω μεγέθους, ώστε να μπορέσω να δημιουργήσω ύψος 6 mm.
• Τώρα συνδέστε τα κομμάτια ένα ένα πάνω στο άλλο χρησιμοποιώντας λίγο ζεστό γλύκισμα.
• Μόλις κολλήσει όλο το πράγμα, πρέπει να στερεωθεί στη βάση του μηχανισμού βηματικού οδηγού.
• Αυτό διασφαλίζει ότι υπάρχει αξιοπρεπής χώρος μεταξύ του μηχανισμού οδήγησης stepper και της βασικής πλατφόρμας που θα εγκαταστήσουμε.
• Για άντρα

Βήμα 6: Δημιουργία δομής για τον άξονα Υ

• Για να φτιάξω τη βάση για τον άξονα y και να δημιουργήσω χώρο μεταξύ του μηχανισμού και της βάσης, χρησιμοποίησα τέσσερα διαχωριστικά που έφτιαξα κόβοντας ένα στυλό χρησιμοποιώντας μια λεπίδα. Το μήκος των ρυθμιστών που χρειαζόμαστε είναι περίπου. 25mm, το οποίο θα είναι αρκετό για τη δημιουργία αρκετού χώρου μεταξύ της βάσης και του μηχανισμού.
• Τώρα χρησιμοποιώντας βίδες m3 τοποθετώντας τις από κάτω από την ακρυλική βάση όπως φαίνεται στην εικόνα.
• Τώρα, χρησιμοποιώντας μερικές ροδέλες τόσο πάνω όσο και κάτω από τον μηχανισμό, ασφαλίστε τον μηχανισμό βηματισμού του άξονα y χρησιμοποιώντας παξιμάδια
• Βεβαιωθείτε ότι οι βίδες είναι σωστά στερεωμένες

Βήμα 7: Δημιουργία δομής για τον άξονα Χ

• Μετά την εκπόνηση μιας μελέτης βάσης για τον άξονα y, τώρα είναι η σειρά να δημιουργήσουμε ένα δίκτυο για τον άξονα Χ.
• Για την κατασκευή της δομής για τον άξονα Χ χρησιμοποιώ λαμαρίνα πάχους 1,5 mm. Το υλικό είναι από ανοξείδωτο ατσάλι.
• Μπορείτε να το πάρετε φθηνά από παλιοσίδερα.
• Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε άλλα υλικά, όπως γωνίες αλουμινίου κ.λπ.
• Για την κατασκευή της βάσης θα χρειαστούμε δύο τιμές από αυτό το φύλλο χάλυβα πλάτους 30 mm το καθένα. Έτσι, χρησιμοποιώντας αποθηκευτική συσκευή μέτρησης θα σημειώσουμε τις γραμμές.
• Μετά από αυτό θα πρέπει να το λυγίσουμε σε 90 ° σε απόσταση 80 mm και για τις δύο χαλύβδινες λωρίδες.
• Τώρα το μόνο που απαιτείται είναι να κόψετε αυτές τις λωρίδες και να τις λυγίσετε στις 90 °
• Για να κόψετε τις λωρίδες μπορεί να χρειαστείτε κάποια εργαλεία, ώστε να έχετε ένα εργαστήριο που θα είναι καλό αλλιώς μπορείτε να λάβετε βοήθεια από κάποιον που έχει εργαστήριο.
• Μετά την κοπή, βεβαιωθείτε ότι οι πλευρές του φύλλου χάλυβα έχουν τελειώσει σωστά, βεβαιωθείτε ότι δεν βλάπτει κανέναν.
• Για την κάμψη των λωρίδων, μπορείτε να πιάσετε το τεμάχιο σε μια μέγγενη του τραπεζιού και με ένα σφυρί μπορείτε να το λυγίσετε πραγματικά στις 90 °
• Απλώς ελέγξτε αν η κάμψη είναι ακριβώς 90 ° ή όχι χρησιμοποιώντας ένα τετράγωνο.
• Μια ακατάλληλη στροφή θα αυξήσει μόνο την εργασία σας, οπότε αυτή η διαδικασία θα πρέπει να είναι τέλεια.

Βήμα 8: Τα ηλεκτρονικά

• Εδώ έρχεται το πιο σημαντικό μέρος του έργου.
• Για τη λειτουργία του μηχανήματος θα χρειαστούμε τροφοδοτικό 12v 2 - 2,5 Amps.
• Πρέπει να ρυθμίσουμε τα προγράμματα οδήγησης Arduino Nano και 2 A4988 στο CNC GRBL shield v4 με τον σωστό τρόπο, όπως φαίνεται στην εικόνα.
• Εάν η ευθυγράμμιση είναι ακατάλληλη και παρέχεται τροφοδοσία, ενδέχεται να προκληθεί ζημιά στα βηματικά προγράμματα οδήγησης ή στον μικροελεγκτή.
• Μετά τη σωστή ευθυγράμμιση των προγραμμάτων οδήγησης και του Nano πρέπει να το συνδέσουμε με την τροφοδοσία και τον υπολογιστή και να ελέγξουμε αν ο άξονας κινείται προς την αντίστοιχη κατεύθυνση ή όχι.
• Στην περίπτωσή μου όταν δοκίμασα η ασπίδα δεν ανταποκρινόταν στις εντολές μου από το λογισμικό λέιζερ GRBL.
• Στη συνέχεια, έλεγξα τις συνδέσεις στην ασπίδα με αναφορά στο διάγραμμα κυκλώματος που βρήκα στο διαδίκτυο.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ - Υπήρχε κατασκευαστικό ελάττωμα με την ασπίδα μου. Για διόρθωση δοκίμασα το ίδιο πράγμα με την ασπίδα των φίλων μου και διαπίστωσα ότι και αυτός έχει το ίδιο πρόβλημα. Έτσι, συγκολλούσα ξανά τους πείρους βημάτων και κατεύθυνσης του A4988 του άξονα Χ και Υ αντίστοιχα.

Μετά τη συγκόλληση του πείρου και των κατευθύνσεων, ήμουν σε θέση να τρέξω τέλεια τον άξονα x και y

Βήμα 9: Σχηματικό για κύκλωμα μεταγωγής λέιζερ

• Το λέιζερ αλλάζει χρησιμοποιώντας ένα mosfet Irfz44 με ένα κανάλι n.
• Ο ψηφιακός πείρος 11 του arduino Nano συνδέεται με την Πύλη του mosfet χρησιμοποιώντας τις αντιστάσεις που φαίνονται στα σχήματα.
• Το λέιζερ λειτουργεί με 5 βολτ, οπότε ένας ρυθμιστής τάσης LM7805 χρησιμοποιείται για την παροχή της παροχής.

Βήμα 10: Προσθήκη καουτσούκ ποδιών στη βάση

• Για να γίνει η δομή στιβαρή πρέπει να προσθέσουμε μερικά ελαστικά μαξιλάρια.
• Για τα λαστιχένια τακάκια χρησιμοποιώ ένα φύλλο από καουτσούκ πυριτίου πάχους 3,5 mm και κόβω τέσσερα από τα κυκλικά ελαστικά μαξιλάρια διαμέτρου 20mm.
• Τώρα πρέπει να στερεώσουμε αυτά τα ελαστικά μαξιλαράκια στη βάση του μηχανήματός μας. Για την προσκόλλησή του στη βάση θα χρησιμοποιήσουμε κόλλα από συνθετικό καουτσούκ FEVIBOND.
• Η κόλλα πρέπει να στερεώνεται και στις δύο επιφάνειες ομοιόμορφα. Αφού εφαρμόσετε το αυτοκόλλητο κολλήστε το λαστιχένιο μαξιλάρι στη βάση και αφήστε το να στεγνώσει για τουλάχιστον 30 λεπτά.
• Η προσθήκη αυτών των μαξιλαριών δεν είναι απαραίτητη, αλλά θα βοηθήσει όταν το μηχάνημα τοποθετηθεί σε τραχιές επιφάνειες.
• Επίσης αυτό θα προστατεύσει την ακρυλική βάση από το ξύσιμο.

Βήμα 11: Βαθμονόμηση βηματικού κινητήρα και υπολογισμός βημάτων/χιλιοστών

• Για τη βαθμονόμηση οποιουδήποτε μηχανήματος που περιλαμβάνει βηματικούς κινητήρες απαιτούνται ορισμένοι υπολογισμοί. Αυτοί οι υπολογισμοί είναι διαφορετικοί για διαφορετικούς βηματικούς κινητήρες.
• Έτσι πρέπει να υπολογίσετε για το βηματικό μοτέρ σας.
• Βήματα/mm = Βήματα/Επανάσταση * (μικροδιαβάθμιση του a4988)
• Βήματα/Επανάσταση = 360/Γωνία βημάτων
• Για τα βηματικά μοτέρ μου, Steps/ Rev = 192
• Επομένως, Βήμα/mm = 192 * 1/16 = 12 Βήματα/mm.
• Τώρα αυτές οι τιμές μπορούν να προστεθούν στις ρυθμίσεις grbl του λογισμικού laser grbl.

Βήμα 12: Μεταφόρτωση βιβλιοθήκης GRBL και ρύθμιση του Laser GRBL

ΑΝΕΒΑΣΗ GRBL ΣΤΟ ARDUINO -

• Για να λειτουργήσει αυτό το μηχάνημα πρέπει να ανεβάσουμε τη βιβλιοθήκη grbl στο Arduino.
• Μπορείτε να κατεβάσετε τα αρχεία από αυτόν τον σύνδεσμο.
• github.com/grbl/grbl
• Μετά τη λήψη, πρέπει να εξαγάγετε το αρχείο.
• Μετά την εξαγωγή πρέπει να τοποθετήσετε το φάκελο στην ακόλουθη τοποθεσία- Αρχεία προγράμματος-> Arduino-> Βιβλιοθήκες. Επικολλήστε το σε αυτήν τη θέση.
• Τώρα ανοίξτε το Arduino ide και συνδέστε το Arduino nano και επιλέξτε τη σωστή θύρα. Τώρα συμπεριλάβετε τη βιβλιοθήκη grbl και μεταφορτώστε την στο Arduino.

ΡΥΘΜΙΣΗ ΤΟΥ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ LASERGRBL-

• Ανοίξτε το λογισμικό LASERGRBL και συνδέστε το Arduino στον υπολογιστή.
• Βεβαιωθείτε ότι έχετε επιλέξει τον σωστό ρυθμό baud 11500.
• Τώρα τροφοδοτήστε το κύκλωμα με τα 12v 2,5 Amps. Αφού δώσετε το τροφοδοτικό, τόσο οι βηματικοί κινητήρες πρέπει να κλειδωθούν και δεν πρέπει να είναι ελεύθεροι.
• Τώρα κάντε κλικ στο κουμπί σύνδεσης.
• Τώρα κάντε κλικ στο αρχείο> Άνοιγμα αρχείου> Επιλέξτε το αρχείο που θέλετε να χαράξετε> Κάντε κλικ στο OK.
• Τώρα μπορείτε να ρυθμίσετε την εικόνα σύμφωνα με τις ανάγκες σας. Στην περίπτωσή μου χρησιμοποιώ τη διανυσματική εικόνα και δεν χρησιμοποιώ κανένα από τα συμπληρώματα.

Βήμα 13: Εστίαση στο λέιζερ και αρχή για χάραξη

• Τώρα πρέπει να τοποθετήσουμε το λέιζερ στον άξονα x χρησιμοποιώντας κάποια θερμή κόλλα.
• Τώρα πρέπει να κρατήσουμε ένα κομμάτι εργασίας κάτω από το λέιζερ στην πλατφόρμα y που δημιουργήσαμε νωρίτερα.
• Τώρα προσπαθούμε σιγά -σιγά να περιστρέψουμε τον φακό του λέιζερ και προσπαθούμε να τον κάνουμε πιο εστιασμένη ακτίνα.
• Βεβαιωθείτε ότι το σημείο της δέσμης λέιζερ πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερο.
• Μόλις η δέσμη του λέιζερ συγκεντρωθεί αρκετά για να κάψει το τεμάχιο εργασίας, θα πρέπει να μπορείτε να δείτε λίγο καπνό που διαβεβαιώνει ότι το τεμάχιο εργασίας έχει αρχίσει να καίγεται.
• Ανέβασα ένα βίντεο για το πώς να το κάνετε αυτό εάν δεν είστε σίγουροι.
• Μόλις γίνει αυτό το βήμα, αρχίζουμε επιτέλους να χαράζουμε ό, τι θέλουμε.
• Για χάραξη για πρώτη φορά χρησιμοποιώ τις εικόνες μερικών απλών γεωμετρικών σχημάτων που θα μας δείξουν την ακρίβεια του μηχανήματος.
• Μετά από κάποια ακόμη χάραξη και τροποποίηση του συστήματος σιγά σιγά πήρα τελικά κάποια καθαρά και ακριβή αποτελέσματα.

Βήμα 14: Υλικά που μπορούν να χαραχτούν

1. Χαρτόνι.
2. Χαρτόνι.
3. MDF.
4. Ξύλο.
5. Αδύναμα πλαστικά.

Υλικά που μπορούν να κοπούν.

1. Χαρτί.
2. Αυτοκόλλητα βινυλίου.

Βήμα 15: Χαρακτική βίντεο

Εδώ είναι μερικά χρονοδιαγράμματα χάραξης βίντεο για εσάς!