Продовжуємо допрацьовувати простий верстат з ЧПУ на Arduino. Тепер робимо з нього лазерний гравер. Механічна частина в плані доробок отсутвует. Буде потрібно прикріпити радіатор лазера до платформи. Деяка доопрацювання буде потрібно для прошивки плати Ардуіно, а також для програми управління верстатом.
TTL-модуляція, підключення драйвера лазера до Ардуіно
Отже, нам буде потрібно лазерний модуль з драйвером і блоком живлення. Я взяв з з TTL-модуляцією. Це означає, що можна логічним сигналом включати і вимикати лазер: + 5v - включено, 0 - вимкнено. У разі, якщо до TTL нічого не підключено, драйвер знаходиться в режимі «включено». Так як нам необхідно то включати, то вимикати лазер нам буде потрібно управління через вхід TTL. Ми будемо управляти лазером за допомогою Ардуіно і TTL входу драйвера лазера. Отже, підключаємо харчування 12В до входів живлення драйвера лазера. Як джерело живлення я використовував блок живлення на 12В і 2А (24 Ватта), куплений в китайському інтернет-магазині. Однак підійде будь-який блок живлення на 12В і потужністю понад 3 Ватт, наприклад БП від комп'ютера.
Підключаємо TTL вхід - до землі (Gnd) Ардуіно, а до входу + - цифровий пін Ардуіно, що знаходиться в режимі Output. Тепер, якщо подати на цифровий пін сигнал HIGH, лазер включиться, а якщо LOW, то вимкнеться. Максимальна частота включення виключення лазера для купленого мною драйвера становить 20 кГц, чого цілком достатньо.
Нижче представлена схема підключення драйвера лазера до Ардуіно і джерела живлення.
Увага! Якщо для лазерного гравірування ви використовуєте драйвери, побудовані за схемою подвійної міст. наприклад L298N, то TTL + треба підключати до аналогового піну 2. На Ардуіно UNO і Nano не вистачає цифрових пинов.
Довжина хвилі і потужність лазера для гравіювання
Для випалювання по дереву підходять високочастотні лазери. Довжина хвилі лазера 405нм відповідає фіолетовому світлі видимого спектру. Вибір припав на 405нм лазер з вихідною оптичної потужністю 300мВ. Випромінювання з довжиною хвилі 405нм поглинається великою кількістю матеріалів, що забезпечить більшу універсальність гравера. Фіолетовий колір обраний тому, що найбільш ефективно гравірує / випалює на дерев'яній поверхні.
Фото 12В лазерного модуля з довжиною хвилі 405нм потужністю 300мВ ідрайвера з TTL-модуляцією. Від драйвера наверх йдуть дві пари проводів. Червоний-чорний - живлення 12В, підключені до блоку живлення, білий синій - TTL -модуляція, підключені до Arduino до пінам Dout і Gnd відповідно. На зворотному боці драйвера лазерного діода зазначено, яким чином необхідно підключати входи драйвера. Зверніть увагу на те, що лазерний діод встановлений всередині радіатора. На радіаторі стоїть кулер. Лазерний модуль і драйвер я прикріпив до відповідної платформі.
Для ослаблення впливу на очі я використовував спеціальні червоні окуляри, куплені також в китайському інтернет-магазині. Забезпечити умови для безпечного вкрай важливо при роботі з лазером.
Оптика лазерного гравера на Ардуіно
Куплений мною комплект включає лазерний діод, встановлений на радіаторі, який охолоджується за допомогою невеликого вентилятора. При покупці я не звернув увагу на те, що комплект продається без системи фокусування. Тобто відсутня опукла лінза або система лінз, які дозволяють сфокусувати випромінювання лазерного діода в точку. Однак є трубка, яка вкручується в радіатор. У неї повинен вбудовуватися коллиматор. Купувати коллиматор, а потім прикручувати його до радіатора я не став. Замість цього купив звичайний дверне вічко і витягнув з нього опуклу лінзу. Фокусна відстань моєї лінзи 2-3 см, що мене влаштовувало. Світло лазера видимий, так що оптична лінза з вічка цілком підходить. Лінзу я приклеїв до трубки моментальним клеєм. Отриману оптичну «систему» укрутив в радіатор.
Фото лазерного гравера з ЧПУ. За основу взято недорогий верстат з ЧПУ на базі контролера Ардуіно, крокових двигунів 17HS3404N в корпусі Nema 17 і драйверів ШД DM420A. Всі електронні компоненти лазерного гравера, керованого комп'ютером, придбані в китайських інтернет-магазинах.
Фото морди гепарда, вигравіруваним лазерним станком з ЧПУ. Зліва вихідна фотографія. Поруч лежить 50-копійчана монета для оцінки розмірів результату і точності випалювання за допомогою лазерного гравера, керованого програмою на комп'ютері. Такий лазерний гравер з ЧПУ легко можна зробити самостійно в домашніх умовах.