Доброго дня, мозгоинженеры ! Сегодня поделюсь с вами руководством о том, как сделать лазерный резак мощностью 3Вт и рабочим столом 1.2х1.2 метра под управлением микроконтроллера Arduino.
Эта мозгоподелка
родилась для создания журнального столика в стиле «пиксель-арт». Нужно было нарезать материал кубиками, но вручную это затруднительно, а через онлайн-сервис очень дорого. Тогда и появился этот 3-х ватный резак/гравер для тонких материалов, уточню, что промышленные резаки имеют минимальную мощность около 400 ватт. То есть легкие материалы, такие как пенополистирол, пробковые листы, пластик или картон, этот резак осиливает, а вот более толстые и плотные только гравирует.
Шаг 1: Материалы
Arduino R3
Proto Board – плата с дисплеем
шаговые двигатели
3-х ватный лазер
охлаждение для лазера
блок питания
регулятор DC-DC
транзистор MOSFET
платы управления двигателями
концевые выключатели
корпус (достаточно большой, чтобы вместить почти все детали списка)
зубчатые ремни
шарикоподшипники 10мм
шкивы для зубчатых ремней
шарикоподшипники
2 доски 135х 10х2 см
2 доски 125х10х2 см
4 гладких стержня диаметром 1см
различные болты и гайки
винты 3.8см
смазка
стяжки-хомуты
компьютер
циркулярная Пила
отвертка
различные сверла
наждачная бумага
тиски
Шаг 2: Электросхема
Электроцепь лазерной самоделки
информативно представлена на фото, есть лишь несколько уточнений.
Шаговые двигатели: думаю, вы заметили, что два двигателя запускаются от одной платы управления. Это нужно для того чтобы одна сторона ремня не отставала от другой, то есть два двигателя работают синхронно и сохраняют натяжения зубчатого ремня, нужное для качественной работы поделки .
Мощность лазера: при настройке регулятора DC-DC убедитесь, что на лазер подается постоянное напряжение, не превышающее технические характеристики лазера, иначе вы его просто сожжете. Мой лазер рассчитан на 5В и 2.4А, поэтому регулятор выставлен на 2А и напряжение немного ниже 5В.
Транзистор MOSFET: это важная деталь данной мозгоподелки, так как именно этот транзистор включает и выключает лазер, получая сигнал от Arduino. Так как ток от микроконтроллера очень слабый, то только этот транзистор MOSFET может его воспринимать и запирать или отпирать контур питания лазера, другие транзисторы на такой слаботочный сигнал просто не реагируют. MOSFET монтируется между лазером и «землей» от регулятора постоянного тока.
Охлаждение: при создании своего лазерного резака я столкнулся с проблемой охлаждения лазерного диода, для избежания его перегрева. Проблема решилась установкой компьютерного вентилятора, с которым лазер отлично функционировал даже при работе 9 часов подряд, а простой радиатор не справлялся с задачей охлаждения. Еще я установил кулеры рядом с платами управления двигателями, так как они тоже прилично греются, даже если резак не работает, а просто включен.
Шаг 3: Сборка
В приложенных файлах находится 3D модель лазерного резака, показывающая размеры и принцип сборки рамки рабочего стола.
Челночная конструкция: она состоит одного челнока отвечающего за ось Y, и двух спаренных челнока отвечающих за ось X. Ось Z не нужна, так как это не 3D принтер, но вместо нее лазер будет попеременно включаться и выключаться, то есть ось Z заменяется глубиной прожига. Все размеры челночной конструкции я постарался отразить на фото, уточню лишь, что все установочные отверстия для стержней в бортах и челноках глубиной 1.2см.
Направляющие стержни: стержни стальные (хотя алюминиевые предпочтительней, но стальные проще достать), довольно большим диаметром в 1 см, но такая толщина стержня позволит избежать провисания. Заводская смазка со стержней удалена, а сами стержни тщательно отшлифованы шлифмашинкой и наждачной бумагой до идеальной гладкости для хорошего скольжения. А после шлифовки стержни обработаны смазкой с белым литием, которая предотвращает окисление и улучшает скольжение.
Ремни и шаговые двигатели: Для установки шаговых двигателей и зубчатых ремней я пользовался обычными инструментами и материалами, попавшимися под руку. Сначала монтируются двигатели и шарикоподшипники, а затем сами ремни. В качестве кронштейна для двигателей был использован лист металла примерно одинаковый по ширине и в два раза больше по длине, чем сам двигатель. В этом листе просверлено 4 отверстия для крепления на двигатель и два для крепления к корпусу самоделки , лист согнут под углом 90 градусов и прикручен саморезами к корпусу. С противоположной стороны от места крепления двигателя аналогичным образом установлена подшипниковая система, состоящая из болта, двух шарикоподшипников, шайбы и металлического листа. По центру этого листа сверлиться отверстие, с помощью которого он крепится к корпусу, далее лист загибается пополам и уже по центру обоих половинок сверлится отверстие для установки подшипниковой системы. На полученную таким образом пару двигатель-подшипник надевается зубчатый ремень, который крепится к деревянному основанию челнока обычным саморезом. Более понятно этот процесс представлен на фото.
Шаг 4: Софт
К счастью программное обеспечение для данной мозгоподелки
бесплатно и с открытым исходным кодом. Все необходимое находится по нижеприведенным ссылкам:
Во и все что я хотел рассказать о своем лазерном резаке/гравере. Благодарю за внимание!
Удачных самоделок !
Многие технические изобретения человек почерпнул, наблюдая за природными явлениями, анализируя их и применяя полученные знания в окружающей реальности. Так человек получил способность разжигать огонь, создал колесо, научился генерировать электричество, получил контроль над ядерной реакцией.
В отличие от всех этих изобретений лазер не имеет аналогов в природе. Его возникновение было связано исключительно с теоретическими предположениями в рамках зарождающейся квантовой физики. Существование принципа, который лег в основу лазера, было предсказано в начале ХХ в величайшим ученым Альбертом Эйнштейном.
Слово «лазер» появилось в результате сокращения пяти слов, описывающих сущность физического процесса, до первых букв. В русском варианте этот процесс называется «усилением света с помощью индуцированного излучения».
По принципу своей работы лазер является квантовым генератором фотонов. Суть явления, лежащего в его основе, заключается в том, что под действием энергии в виде фотона атом излучает другой фотон, который идентичен первому по направлению движения, своей фазе и поляризации. В результате излученный свет усиливается.
Данное явление невозможно в условиях термодинамического равновесия. Для создания индуцированного излучения используют различные способы: электрические, химические, газовые и другие. Лазеры, используемые в бытовых условиях (лазерные дисковые приводы, лазерные принтеры) используют полупроводниковый способ стимуляции излучения под действием электрического тока.
Принцип работы заключается в прохождении потока воздуха через нагреватель в трубку термофена и, достигнув установленных температур, попадании через специальные насадки на паяемую деталь.
При возникновении неисправностей сварочный инвертор можно починить своими руками. Советы по ремонту можно прочитать .
Кроме того, необходимым компонентом любого полноценного лазера является оптический резонатор , функция которого заключается в усилении пучка света путем его многократного отражения. С этой целью в лазерных установках используются зеркала.
Следует сказать, что создать настоящий мощный лазер своими руками в домашних условиях нереально. Для этого необходимо обладать специальными знаниями, проводить сложные расчеты, иметь хорошую материально-техническую базу.
Например, лазерные установки, которые могут резать металл, чрезвычайно нагреваются и требуют экстремальных мер охлаждения, включающих использование жидкого азота. Кроме того, устройства, работающие на основе квантового принципа, крайне капризны, требуют тончайшей настройки и не терпят даже малейших отклонений от нужных параметров.
Необходимые компоненты для сборки
Для сборки схемы лазера своими руками потребуется:
- DVD-ROM с функцией перезаписи (RW). Имеет в своем составе красный лазерный диод мощностью 300 мВт. Можно использовать лазерные диоды из BLU-RAY-ROM-RW – они излучают фиолетовый свет мощностью 150 мВт. Для наших целей лучшие ROM’ы – это те, которые имеют большую скорость записи: они более мощные.
- Импульсный NCP1529. Преобразователь выдает ток силой 1А, стабилизирует напряжение в диапазоне 0,9-3,9 В. Эти показатели являются идеальными для нашего лазерного диода, который требует постоянного напряжения в 3 В.
- Коллиматор для получения ровного пучка света. Сейчас в продаже представлены многочисленные лазерные модули от различных производителей, в том числе и коллиматоры.
- Выходная линза из ROM.
- Корпус, например, от лазерной указки или фонарика.
- Провода.
- Батарейки 3,6 В.
Для соединения деталей потребуется . Кроме того, потребуются отвертка и пинцет.
Как сделать лазер из дисковода?
Порядок сборки простейшего лазера состоит из следующих этапов.
Сделать совсем не сложно. Разница в количестве контактов. В проходном выключателе, в отличие от простого, три контакта вместо двух.
Таким образом можно собрать наиболее простой лазер. Что может делать такой кустарно изготовленный «усилитель света»:
- Зажигать спичку на расстоянии.
- Плавить полиэтиленовые пакеты и тонкую бумагу.
- Испускать луч на расстояние более 100 метров.
Такой лазер представляет опасность: он не прожжет кожу или одежду, но может повредить глаза.
Поэтому пользоваться таким устройством нужно осторожно: не светить им в отражающие поверхности (зеркала, стекла, светоотражатели) и в целом быть предельно аккуратным – луч может причинить вред, попав в глаз даже с расстояния в сто метров.
Лазер своими руками на видео
Здравствуйте дамы и господа. Сегодня я открываю серию статей, посвященных мощным лазерам, ибо хабрапоиск говорит, что люди ищут подобные статьи. Хочу рассказать, как можно в домашних условиях сделать довольно мощный лазер, а также научить вас использовать эту мощь не просто ради «посветить на облака».
Предупреждение!
В статье описано изготовление мощного лазера (300мВт ~ мощность 500 китайских указок), который может нанести вред вашему здоровью и здоровью окружающих! Будьте предельно осторожны! Используйте специальные защитные очки и не направляйте луч лазера на людей и животных!
На Хабре всего пару раз проскакивали статьи о портативных лазерах Dragon Lasers, таких, как Hulk. В этой статье я расскажу, как можно сделать лазер, не уступающий по мощности продаваемым в этом магазине большинству моделей.
Для начала нужно подготовить все комплектующие:
- — нерабочий (или рабочий) DVD-RW привод со скорость записи 16х или выше;
- — конденсаторы 100 пФ и 100 мФ;
- — резистор 2-5 Ом;
- — три аккумулятора ААА;
- — паяльник и провода;
- — коллиматор (или китайская указка);
- — стальной светодиодный фонарь.
Это необходимый минимум для изготовления простой модели драйвера. Драйвер — это, собственно, плата которая будет выводить наш лазерный диод на нужную мощность. Подключать напрямую источник питания к лазерному диоду не стоит — выйдет из строя. Лазерный диод нужно питать током, а не напряжением.
Коллиматор — это, собственно, модуль с линзой, которая сводит всё излучение в узкий луч. Готовые коллиматоры можно купить в радиомагазинах. В таких уже сразу имеется удобное место для установки лазерного диода, а стоимость составляет 200-500 рублей.
Можно использовать и коллиматор из китайской указки, однако, лазерный диод будет сложно закрепить, а сам корпус коллиматора, наверняка, будет сделан из металлизированного пластика. А значит наш диод будет плохо охлаждаться. Но и это возможно. Именно такой вариант можно посмотреть в конце статьи.
Сначала необходимо добыть сам лазерный диод. Это очень хрупкая и маленькая деталь нашего DVD-RW привода — будьте аккуратны. Мощный красный лазерный диод находится в каретке нашего привода. Отличить его от слабого можно по радиатору большего размера, нежели у обычного ИК-диода.
Рекомендуется использовать антистатический браслет, так как лазерный диод очень чувствителен к статическому напряжению. Если браслета нет, то можно обмотать выводы диода тонкой проволочкой, пока он будет ждать установки в корпус.
По этой схеме нужно спаять драйвер.
Не перепутайте полярность! Лазерный диод также выйдет из строя мгновенно при неправильной полярности подводимого питания.
На схеме указан конденсатор 200 мФ, однако, для портативности вполне хватит и 50-100 мФ.
Прежде чем устанавливать лазерный диод и собирать всё в корпус, проверьте работоспособность драйвера. Подключите другой лазерный диод (нерабочий или второй, что из привода) и замерьте силу тока мультиметром. В зависимости от скоростных характеристик силу тока нужно выбирать правильно. Для 16х моделей вполне подойдет 300-350мА. Для самых быстрых 22х можно подать даже 500мА, но уже совсем другим драйвером, изготовление которого я планирую описать в другой статье.
Выглядит ужасно, но работает!
Эстетика.
Собранным на весу лазером похвастаться можно только перед такими же сумасшедшими техно-маньяками, но для красоты и удобства лучше собрать в удобный корпус. Тут уже лучше выбрать самому, как понравится. Я же смонтировал всю схему в обычный светодиодный фонарь. Его размеры не превышают 10х4см. Однако, не советую носить его с собой: мало ли какие претензии могут предъявить соответствующие органы. А хранить лучше в специальном чехле, дабы не запылилась чувствительная линза.
Это вариант с минимальными затратами — используется коллиматор от китайской указки:
Использование фабрично-изготовленного модуля позволит получить вот такие результаты:
Луч лазера виден вечером:
И, разумеется, в темноте:
Возможно.
Да, я хочу в следующих статьях рассказать и показать, как можно использовать подобные лазеры. Как сделать гораздо более мощные экземпляры, способные резать металл и дерево, а не только поджигать спички и плавить пластик. Как изготавливать голограммы и сканировать предметы для получения моделей 3D Studio Max. Как сделать мощные зеленый или синий лазеры. Сфера применения лазеров довольно широка, и одной статьёй тут не обойтись.
Внимание! На забывайте о технике безопасности! Лазеры — это не игрушка! Берегите глаза!
Можно для создания самодельного строительного уровня, при создании световых эффектов при оформлении домашней дискотеки, для дополнительного заднего сигнала автомобилей,мотоциклов , велосипедов и т.д.
Лазерном диод представляет собой полупроводниковый кристалл выполненный в форме тонкой прямоугольной пластинки. Луч проходит через собирающую линзу и представляет тонкую линию, при пересечении с поверхностью видим точку. Чтобы получить видимую линию можно установить цилиндрическую линзу перед лучом лазера. Преломленный луч будет выглядеть в виде веера.
Предлагаемый самоделку может быстро и недорого сделать даже начинающий радиолюбитель.
Я сделал его из лазера мощностью 5мВт, на напряжение питания 3В с AliExpress. Несмотря на маленькую мощность лазерного излучателя необходимо соблюдать элементарную технику безопасности не направлять луч в глаза.
Весь процесс изготовления посмотреть в видео:
Перечень инструментов и материалов
-лазерный излучатель 5мВт, 3В (ссылка на лазер)
-отвертка; ножницы;
-паяльник;
-кембрик; фольгированный текстолит;
-две батарейки на1,5В;
-соединительные провода; корпус батарейного отсека с кнопкой включения от налобного фонаря;
-резистор на 5Ом;
-светодиод с прозрачной колбой;
-полоска жести.
Шаг первый. Изготовление платы лазера.
Из небольшого куска фольгированного текстолита делаем платку для монтажа лазера. Кусок жести припаиваем к текстолиту, предварительно согнув его по корпусу лазера. Затем вставляем сам лазер в хомут (должен входить плотно).Со стороны выхода луча припаиваем светодиод (если есть у вас стеклянная прозрачная трубка-можно использовать кусок длиной 5мм)с обратной стороны платы и подогнув ножки выставляем его положение относительно лазера чтобы получить яркую и контрастную видимую линию. Осталось поместить плату с лазером в подходящий корпус. В корпусе батарейного отсека с выключателем от налобного фонаря делаем прямоугольное окошко. Для питания данного лазерного излучателя достаточно напряжение в 3 В. В корпусе батарейного отсека устанавливаем две батарейки на 1,5 В. На место третьей батарейки устанавливаем нашу плату с лазером. Перепаиваем провода соответственно на две батарейки и через резистор 5 Ом подключаем к кнопочному выключателю. При желании лазер можно запитать от аккумулятора и использовать плату понижающего преобразователя. Я для продления жизни лазерного диода выставил напряжение 2,8 вольта и ток 15-18 мА.
Шаг второй. Изготовление строительного уровня.
На базе этой самоделки можно сделать лазерный строительный уровень. Первый вариант- прикрепив корпус самоделки к промышленному уровню (естественно надо точно отрегулировать положение луча). Второй вариант прикрепить на кусок пенопласта корпус самодельного лазера, эту конструкцию положить в емкость с водой. Уровень воды всегда будет находиться параллельно горизонту. Положение лазерной линии сверить с промышленным уровнем. Чем дальше от поверхности находится лазер те длиннее видимая линия.
Вот такая получилась конструкция выходного дня. Было интересно посмотреть преломление луча лазера с разными линзами. Как применять эту самоделку дело вашего выбора. Сам процесс был, по крайней мере для меня, интересен. Сделать самостоятельно такой таймер по силам начинающему без больших затрат времени и финансов. А где применить их это уже решайте сами. На весь работу пошло выходной вечер и 10 рублей (пакетик с лазерами от Алиэкспресс 10шт Х 10р.=100р). Остальные комплектующие у меня были в наличии.
Лазер для резки металла своими руками сегодня может сделать каждый. И этот факт не может не радовать, ведь резак – это уникальное приспособление, с помощью которого без особого труда можно качественно и точно разрезать металл практически любой толщины.
Преимущества лазерной резки
Востребованность данного метода обработки материалов обуславливается несколькими факторами.
Качество раскроя
Первый и один из наиболее значимых показателей – это высокое качество раскроенных при помощи лазера изделий. Такие детали имеют гладкий, ровный срез и характеризуются отсутствием каких-либо изъянов на обработанной поверхности.
Универсальность метода
Вторым немаловажным преимуществом резки лазером является то, что при помощи данной процедуры стало возможным обработать практически все виды изделий, независимо от твердости сплава, из которого они изготовлены, их толщины или формы. К тому же, лазерный метод раскроя деталей не ограничивается резкой в плоскости, то есть можно производить разрез и объемных предметов.
Возможность автоматизации процесса
Третье достоинство – это возможность автоматизации процесса резки металла лазером при помощи компьютерного оборудования. Данное свойство позволяет экономить не только время, но и денежные средства на изготовлении специальных литейных форм, необходимых для производства изделий. Это повышает производительность установки.
В ходе контролируемой компьютером резки металла получаются более качественные детали, которые не требуют дополнительного обтачивания и шлифовки.
Отметим, что все вышеперечисленные качества присущи, в той или иной степени, всем лазерным резакам металла, как промышленным, так и самодельным. Единственное различие между ними лежит в мощности данных приборов. Так, изготовленные вручную лазеры для резки металла имеют меньшую мощность по сравнению с профессиональными лазерными станками. Они отлично подходят для резки фанеры и тонких листов металла, но не способны справиться со сверхтвердыми и толстыми металлическими изделиями, в отличие от специального оборудования.
Но, несмотря на это, самодельные резаки пользуются большей популярностью среди народных умельцев. А все потому, что промышленные установки стоят достаточно дорого, и не каждый может позволить купить себе такой лазер домой. К тому же, в домашнем хозяйстве нет необходимости использовать сверхмощный резак металла, достаточно и самого простого, сделанного своими руками.
Какие материалы и устройства потребуются для изготовления лазера для резки металла?
Лазерный резак металла изготовить самостоятельно возможно, заручившись следующими инструментами и материалами:
- лазерная указка;
- самый простой фонарик с аккумуляторными батарейками;
- старый пишущий компьютерный дисковод (CD/DVD-ROM), оснащенный матрицей с лазером (можно в нерабочем состоянии);
- паяльник;
- набор отверток.
Стоит заранее подготовить место для создания устройства. Рабочую зону необходимо освободить от посторонних предметов, обеспечить себе удобное расположение и хорошее освещение.
После того, как все необходимое подготовлено, можно переходить непосредственно к сборке лазерного резака металла.
Пошаговая инструкция по изготовлению лазера для резки металла
Первым шагом в процессе создания самодельного резака является разборка привода старого пишущего лазерного дисковода компьютера. Для этого необходимо аккуратно разобрать устройство и извлечь сам прибор, не повредив его целостность.
Затем требуется извлечь диод красного цвета, который прожигает диск во время записи на него информации. Этот диод, по-другому – лазерный излучатель, размещается на специальной каретке, оснащенной большим количеством крепежных элементов. Чтобы снять излучатель, нужно распаять все крепления при помощи паяльника. Важно выполнить все действия с максимальной аккуратностью, так как любое повреждение диода может стать причиной выхода его из строя.
Следующий этап сборки лазерного резака металла подразумевает установку излучателя на место светодиода, которым укомплектована указка. Для этого следует осторожно разобрать указку на 2 части, не повредив разъемы и держатели. Затем достать светодиод и поставить на его место лазер. Закрепить его, при необходимости, можно при помощи обычного клея ПВА.
Далее следует изготовление корпуса для лазерного самодельного резака. Собрать корпус для лазера можно при помощи фонарика и аккумуляторных батареек, совместив нижнюю часть обыкновенного фонарика, в которой расположены батарейки, с верхней частью указки (перед сборкой из наконечника указки необходимо извлечь установленное в нем стекло), где находится излучатель.
В ходе выполнения такого соединения важно правильно, соблюдая полярность, подключить диод к зарядке аккумуляторной батареи.
После выполнения всех шагов резак будет готов к работе! Важно помнить, что прибор при нарушении правил техники безопасности может нанести вред здоровью! Будьте осторожны!
Лазерный резак, сделанный своими руками
В чем разница между готовыми изделиями
Главной причиной, по которой многие отдают предпочтение лазерному самодельному резаку, является низкая стоимость данного устройства. Нельзя не отметить тот факт, что несложные задачи домашний лазер для резки металла выполняет ничуть не хуже заводского.
Это объясняется единым принципом действия любого лазерного резака металла, который заключается в следующем:
Принцип работы лазерной резки
- В ходе процедуры резки лазер воздействует на металлическую поверхность таким образом, что на ней образуется окислитель, который повышает коэффициент поглощения энергии.
- Мощное излучение заставляет материал нагреваться.
- В месте соприкосновения луча лазера с металлом создается очень высокая температура, приводящая к расплавлению металлической поверхности.
Отличие в работе заводского и лазерного самодельного резака лежит в их мощности, а соответственно и в глубине врезания лазера в поверхность метала. Так, заводские модели оборудуются высококлассными материалами, что обеспечивает достаточный показатель углубления. Самодельные же резаки способны врезаться всего на 1-3 см.