Anfänger und Die4Drive

[Louk]

Hallo Leute

Erstmal möchte ich euch sagen, dass ich dieses Forum sehr schätze und auch schon seit ängerem hier lese und lerne.

Zu mir: Ich bin 21 Jahre alt und komme aus Wien. Ich beschäftige mich schon seit geraumer Zeit mit Robotik, Elektronik und Lasern. Leider hat bis jetzt das Budget für den Einstaz von Lasern nicht ganz gereicht. Ich weiß das das Basteln mit Lasern ein relativ teures und vor Allem nicht ungefährliches Hobby ist. Deshalb habe ich mir erstmal eine Schutzausrüstung besorgt, gebastelt, damit ich meine Augen auch noch länger habe.

Aufgrund meiner inzwischen schon etwas längeren Bastelei in der Robotik habe ich diverse Erfahrung mit Elektronik und Gehäusebau.

Als meine erste richtige Bastelei (mehr als <=5mW) würde ich gerne den 405nm-Plotterplatinenbelichter nachbauen. Den Plotter und die Ansteuerung habe ich schon. Als Schutz habe den Plotter in eine Blichdichte Holzkiste gepacht, die auf der Innenseite dünne Metallplatten (die schwarz Lackiert sind) hat und beim Öffnen sofort die Versorgung abschaltet. (Es sind zwei Deckeln, mann muss beide öffnen um an den Laser zu kommen, Abgeschaltet wird beim Öffnen des ersten Deckels)

Nun habe ich mir Gedanken über die Versorgung des Lasers gemacht und die anscheinend ziemlich gute Die4Drive Schaltung gefunden. Nun Verträgt dieses Design ja eine Maximalspannung von 5V. Leider bekomme ich aber durch die Motoren des Plotters Spannungspitzen von bis zu 8V in meinem Versorgungskabel zur Schaltung. Also habe ich mich an eine Adaption der Schaltung gemacht und einen Präzisionslinearregler auf die Platine gesetzt.

Nun meine Fragen:

Hat das schonmal jemand von euch gemacht?

Ich würde gerne eine zweite Laserdiode dazugeben um Stencils aus schwarzen Folien ausschneiden zu können. Ist das möglich bzw. welche Laserdiode (Wellenlänge,Leistung) würdet ihr mir dazu empfehlen.

Fals ihr die Schaltung und Platinendesign sehen möchtet, könnte ich die Designdaten hochladen.

MfG
Louk

[Louk]

Hi

Plotter ist inzwischen angekommen und läuft auch ganz gut. Nun binn ich allerdings auf der suche nach der passenden Optik um den Laserszrahl in etwa 3 cm auf ca 0.1mm oder kleiner zu fokussieren.

Könnt ihr mir vielleicht eine Empfehlung geben wo ich passende Optiken oder fasergekoppelte uv-dioden erstehen kann?

[VDX]

Hi Louk,

... kennst du meinen Thread "Pumdioden mit Glasfaser zur Materialbearbeitung"?

Da habe ich auch Infos zur Ansteuerung von LD's mit Stromkonstantern drin - das geht auch mit wenigen mA.

Als Linsen habe ich zuerst 'Zufallsfunde' aus meinem Muschelkram genommen, je kürzer die Brennweite, umso besser ist der Fokus ... inzwischen habe ich mir mit den Groupbuy's ein paar Kollis mit blauer und roter AR-Beschichtung bestellt - AR-rot für die IR-Dioden, AR-blau für 405nm und 445nm ...

Viktor

[Louk]

Hoi

Kenne deinen Thread

Mein Treiber funktioniert inzwischen. (Soweit ich dass beurteilen kann ohne Ld)

Allerdings bin ich grade auf der Suche nach passenden LDs mit Optik oder Faser die nicht zu Fantasiepreisen jenseits der 1.5k gehandelt werden.

Weißt du eine passende Quelle? Bräüchte sowas um die 80 bis 120mW Output.

Louk

[goamarty]

Ich bin jetzt nicht sicher, welche Wellenlänge du brauchst. 80-120mW machen die bekannten "PHR803" 405nm Dioden problemlos. Wenn man den Kollimator entsprechend verdreht (war glaub ich ne 3 fach Glaslinse, eigentlich für rot), kann man den Fokus leicht auf 30-50mm stellen. Da kann man mit ca. 1mm/s ganz feine schwarze Linien in weißes Druckpapier brennen. Photolack belichten soll auch sehr gut gehen. Für andere Schneidaufgaben würde ich dann schon mehr Leistung wählen.
Für rote Dioden mit max. 200mW hat es gerade erst einen Groupbuy gegeben, für die blauen 1W gibt es einen eigenen "[suche]" Thread. Diese Dioden sind natürlich nicht fasergekopplt, aber klein genug, um sie "in" einen Plotterstift zu bauen.

Die Betriebsspannung als Referenz zu nehmen ist der bekannte Schwachpunkt der Die4Drive und Klone. Ein passender Regler oder eine Referenz (TL431) sind da die richtige Abhilfe. Die Referenz würde nur die Spannungsteiler für die Stromeinstellung versorgen. Der Rest (LD, OPV, Leitungstransistor) würde dann weiter an der direkten Eingangsspannung hängen, welche mit HF-Drossel und Kondensator gegen Spannungsspitzen gefiltert werden sollte.
Wenn du die blaue Diode wählst, dann ist ihr Standby-Strahl schon so stark, daß du einen Treiber mit SB Unterdrückung wählen solltest, so wie die von "andythemechanic" oder "Mr.Os", wobei ersterer gerade als Groupbuy angeboten wird. Diese Treiber haben eine eingebaute Referenz, funktionieren von 5-12V und sind "High-Side", also auch für LDs geeignet, welche das Gehäuse an GND haben (meist rot oder IR).

[VDX]

Hi Louk,

... hab' dir eine PN geschickt ...

Viktor

[Louk]

Hi Leute

Hb mich vielleicht ein bisschen falsch ausgedrückt deswegen auch das Angebot die Schaltung hochzuladen. Ich hab den Leistungsteil mit einem 5V linearregler bestückt und die Potis hängen an einem 200mA Präzisionslinearregler der wirklich ganz genau 5V bringt. Versorgt wird das ganze mit 9V.

Jetzt bin ich eben auf der Suche nach einer (am besten fasergekoppelten) bezahlbaren 504nm rund 100mW Diode.

Fasergekoppelt deswegen, damit ich den Wechsel zwischen Belichten und Stencilschneiden mit einem einfachen Stiftwechsel realisieren kann.

Louk

[goamarty]

Ich nehme an, du meinst 405nm, weil 504nm kenn ich nicht. So eine Diode sitzt oft in einem 12*30mm Modul, da gehen dann 2 Drähte für ca. 100mA weg. Statt dessen eine Faser mit Auskoppeloptik am Stift zu verwenden ist zwar möglich, aber viel teurer. Ob jetzt eine Faser oder ein dünnes Kabel zum Plotstift gehen halte ich für gleichwertig.
Ich habe meine Diode an einer LM317 Stromquelle. Nachteil ist der hohe Mindest-Spannungsabfall von ca. 3-4V am Regler, also mindestens 9V nötig und 40% Verlustleistung am Regler.

[Louk]

Hi Leute,

Es gibt mal wieder Neuigkeiten von der Plotterfront.

Musste ein paar Sachen erledigen, bevor ich mit dem Laser weitermache. Bis jetzt hab ich die Originalelektronik im Plotter mit Code gefüttert. Wie ich aber bei den anderen Plotterprojekten und auch bei mir (noch mit Stift) merken musste, ist der Stift wenn er schräg fährt schneller als bei einer geraden (einachsigen) Bewegung. Dadur würden schräge Linien beim Lasern dünner werden und evtl. Brücken bilden. Also hab ich die Originalelektronik rausgerissen und einen 2Kanal Schrittmotortreiber gebaut und reingesteckt, mit dem ich die Motoren unabhängig von einander ansteuern kann, damit ich immer eine konstante Geschwindigkeit rausbekomme.

Mein Gedanke bezüglich der Laserhalterung wäre Folgende:

Ich werde eine Halterung auf die Stiftaufnahme montieren, die auf einer Seite den Blueraylaser (in einem Gehäuse verbaut) aufnimmt und auf der anderen Seite die Glasfaser und Kolilinse vom Schneidlaser aufnimmt. Für den Nullpunktabgleich hat der Plotter ja zwei Mikroschalter, die ich nutze. Für den Wechsel von Belichten zu Schneiden würde ich mir den genauen Abstand zwischen den Lasern ausmessen und als Offset in die Programmierung einbauen.

Was haltet ihr davon? Könnte das Konzept so funktionieren?

[goamarty]

Ich verstehe immer noch nicht wieso du einen 100mW BluRay Laser (405nm) fasergekoppelt ausführen willst. 504nm Dioden kenn ich jetzt gar nicht, ich nehme an, das war ein Schreibfehler - ist das so? Falls dein BluRaylaser weniger als 100mW liefert, dann würde ich ihn durch eine 100mW Diode ersetzen und die zwischen Belichten und Schneiden in der Leistung umschalten.
Welche Leistungen und Wellenlängen setzt du ein bzw. möchtest du einsetzen?

[VDX]

... ich versteh's so, daß er eine 405nm-Diode im Kopf zum UV-Belichten und eine stärkere fasergekoppelte IR-Diode zum Schneiden/Gravieren nehmen möchte.

Das mit dem Wechsel und Offset geht, das habe ich mit Fräskopf, Pastedispenser und Laser auf der Z-Achse meiner CNC-Fräse auch so gemacht ... inzwischen habe ich einen sehr stabilen A3-Plotter gefunden, den ich bei Gelegenheit zum Laserplotter ausbauen werde, da ich das nicht immer an der Fräse machen will ...

Viktor

[Louk]

Hoi

Ist genauso wie vdx meint. Da das Hühnerfutter (Tec, etc) für eine stärkere Diode gar nicht so wenig und auch nicht gerade leicht ist, würd ich sie neben den Plotter platzieren und mit Faser zum Plotterkopf gehn.

Die schwache Blueray (405nm ja war ein Schreibfehler) kommt in ein simples leichtes Gehäuse mit passiver Kühlung. Die muss ich dann vielleicht öfters wechseln aber die sind nicht so teuer.

Bin gerade am Design des Plotterkopfes und wollte mal fragen ob jemand von euch schon eine Glasfaser in ein normales Leergehäuse mit Feingewinde geklebt hat?

Lukas

[VDX]

Hi Lukas,

... bei meinen fasergekoppelten IR-Dioden mache ich das so:
- das Faserende wird erstmal sauber gebrochen und geprüft, ob der Strahl auf der IR-Indikatorplatte rund ist, oder seitliche 'Ausbrüche' hat ... sonst nochmal brechen
- dann Einkleben des Faserendes in ein 1mm-Röhrchen, damit ich es etwas besser handeln kann ...
- Aufbohren eines etwa 30mm langen Stücks M5-Messinggewindestange auf 1.1mm ...
- Einkleben der Faser mit der '1mm-Ferrule' in das 5M-Gewindesück
- Drehen eines optischen Kopfs mit den halbwegs passenden Abständen und Aufnahmen für die Fokussierlinse und das 5mm-Gewinde ...
- Einkleben (mit fertigem Kollimator eindrehen) der Linse in den Fokussierkopf ...
- Aufdrehen des Fokussierkopfs auf das M5-Gesindestück mit gleichzeitiger Vermessung des Spots ...
- fixieren der Position mit einer vorher aufgedrehten Kontermutter ... evtl. noch ein Tröpfchen Scharubensicherungslack drauf ...

Viktor

[Louk]

Hoi

Meine Idee wäre gewesen ein fertiges Leermodul zu kaufen, dann einen Metallrundling auf Diodengröße zu drehen und in die Mitte die '1mm Ferulle' einkleben. Dass dann in das Modul kleben vorne Linse mit Feingewinde rein. Fertig.

Was haltet ihr davon?

Lukas

[VDX]

Hi Lukas,

... das hängt von der Linsen-Brennweite ab - ich habe je nachdem, welche Linse oder Kollimator ich nehme, zwischen Faserende und (erster) Linse zwischen etwa 3mm und 30mm Abstand!

Ich messe die Optiken und erforderlichen Abstände aus und drehe danach den Fokussierkopf.

Du mußt also ein 'Leermodul' mit passender Linse finden ...

Viktor

[Louk]

Ok guter Einwand.

Die Höhe der Laser kann ich ja selbst bestimmen, da ich die Halterung für den Laser selber mache.

Also muss ich mich am Abstand des 405nm Lasers orientieren.

Ich werd sowieso erstaml den montieren und die erten Platinen belichten, danach schau ich mir erst die Sache mit dem Stencilschneiden an.

Da such ich eh noch passende Folien (Dicke, möglichst gute Absorbtion und wenig Schrumpfschlauch Effekt).

Momentan favorisiere ich ca 0,4mm recht starre dunkelblaue Folien, die für Scheinwerferfärben (Lichteffekte im Theater) verwendet werden.

Oder hat jemand ne bessere Idee.

Lukas

[Louk]

Nabend Leute

Sicher haben schon einige gedacht, ich hätte das Projekt aufgegeben.

Leider ist der Plotter nicht ganz so präzise, wie ich es gehofft hatte. Ich bin nun seit einiger Zeit dabei, die Mechanikschwächen des Plotters durch Software so auszumerzen, dass ich immer eine konstante Energiemenge auf die Photoschicht abgebe.

Das erscheint mir momentan wichtiger, als zu zeigen dass das Belichten funktioniert. Das haben schon andere gezeigt.

Ich habe nun einige Projekte im Internet gefunden, die allesamt funktionieren, aber jeder Laserbelichter hat das Problem, dass
bei schrägen Linien und vor allem Rundungen nicht sauber belichtet werden.

Die meißten Probleme habe ich nun durch manuelle Ansteuerung der Schrittmotoren bereinigen können.
Allerdings möchte ich es noch besser machen, und in nun auf der Suche, nach einem guten, sehr schnell reagierenden
High Side Lasertreiber für meine UV Diode (ca 100mW).

Könnt ihr mir einen empfehlen?

Außerdem suche ich noch eine Schaltung, die eine Bluradiode simuliert.

Louk

[VDX]

Hi Louk,

... um mir die Berechnung der Leistung in Bezug zur Verfahrgeschwindigkeit beim Laserplottern zu ersparen, habe ich etwas 'getrickst' - ich habe die Schrittimpulse für die XY-Motoren ausgewertet und damit den Laser pulsweise angesteuert.

Damit gibt der Laser immer dann einen kurzen Puls ab, wenn die Motoren einen Schritt ausführen - das ergibt eine ziemlich gleichmäßig verteilte Leistungsdichte über die verfahrene Linie, egal wie schnell der Plotter ist oder wohin er fährt.

Eine Skizze der Schaltung findest du hier (unter "6. Methoden der Ansteuerung:"): http://objects.reprap.org/wiki/Laser_Cutter-German

Viktor

[goamarty]

Als High-Side Treiber kannst du die von "andythemechanic" oder "Mr.Os" nehmen. Ev. läuft der Groupbuy für den zweiten noch. Zum simulieren d er BR-Diode würde ich ca. 5 1N4001 (oder 1N4007) verwenden und ev. noch 10 Ohm in Serie, da kannst du auch bequem den Strom messen. So kritisch ist das nicht, der Treiber ist ja eine Konstantstromquelle.

[Louk]

Hi Leute

Habe einege Tests direkt am Plotter mit ner Dummydiode durchgeführt.

Leider sind alle Treiber, die ich auf dem Plotterkopf aufgbebaut hab zu schwer für diesen.

Somit werd ich wohl auf den altgedienten Lm317 umsteigen. Vielleicht mit den Modifikationen von VDX.

Wenn ich die Treber neben dem Plotter aufbau und mit Kabeln zu Diode gehe sind viel zu viele Einstrahlungen vom Plotter selbst und meiner restlichen Laboreinrichtung.

Hat jemand von euch vielleicht Tests gemacht, wie schnell man den LM317 modulieren kann?

100 bis 200Hz würden reichen.

Grüße Louk

[thomasf]

hi,

das macht ein lm317 locker mit. aber wieso sollen diese einstreuungen denn die dioden treiben? ich denke eine zuleitung ist ohne weiteres möglich. hast du denn tests gemacht?

Thomas

[VDX]

Hi Louk,

... hab' dir den Schaltplan zugemailt - ich steuere die Schaltung mit bis zu einigen kHz an, die maximal mögliche Frequenz wird auch noch durch die Filterkondensatoren begrenzt, ich habe da jeweils 100nF drin ...

Viktor

[Louk]

Danke VDX

@thomasf

Die Einstreuungen versaun mir jede Regelnung, die ich bis jetzt aufgebaut hab.

Habs bis jetzt immer mit OPV und Mosfet gelöst allerdings sauen die Einstreuungen bei den Zuleitungen der Dummydiode so stark rein, das die Regelung zum schwingen anfängt und dann der strom vom 20 bis 130mA schwingt. Habs mit dem Oszi nachgemessen.

Werd wohl eher den LM317 nehmen und direkt auf den Plotterkopf setzten dann dürft da nichts mehr sein.

Freu mich schon bald die ersten Platinen lasern zu können, weil mein normaler Belichter hat nun endgültig den Geist aufgegeben und ich hab keine Lust auf Lochraster.

Grüße Lukas

[goamarty]

Möglicherwiese führt die Kabelkapazität der Zuleitung zum Schwingen des Treibers. Dagegen würde ich einen Serienwiderstand direkt am Treiberausgang noch vor dem Kabel zur Diode vorsehen. Ich denke, einige Zig Ohm sollten ausreichen (10-47 Ohm). Vielleicht hilft es auch, den Kondensator vom (-) Eingang des OPV zum Ausgang zu vergrößern, das bremst dern OPV und dämpft Schwingungen. Gegen die Einstreuungen kannst du dann abgeschirmtes Kabel verwenden.

[Louk]

Hab als Treiber jetzt einen modifizirten Lm317 genommen.

Da ich selber Elektroniker (eig Digitaltechnik)bin, werd ich mich nach den ersten Platinen an eine uC gesteuerte KSQ machen.

Die sollte sich auch am Plotterkopf ausgehen und da kann ich dann locker die diversesten Funktionen einprogrammieren.

Hab mitbekommen, das es so etwas hier noch gar nicht gibt, vielleicht interessieren sich ja auch ein paar Leute dafür.