Лазерный гравер с ЧПУ на Arduino
Продолжаем дорабатывать простой станок с ЧПУ на Arduino. Теперь делаем из него лазерный гравер. Механическая часть в плане доработок отсутвует. Потребуется прикрепить радиатор лазера к платформе. Некоторая доработка потребуется для прошивки платы Ардуино, а также для программы управления станком.
TTL-модуляция, подключение драйвера лазера к Ардуино
Итак, нам потребуется лазерный модуль с драйвером и блоком питания. Я взял с с TTL-модуляцией. Это значит, что можно логическим сигналом включать и выключать лазер: +5v - включено, 0 - выключено.
В случае, если к TTL ничего не подключено, драйвер находится в режиме «включено».
Так как нам необходимо то включать, то выключать лазер нам потребуется управление через вход TTL. Мы будем управлять лазером с помощью Ардуино и TTL входа драйвера лазера.
Итак, подключаем питание 12В к входам питания драйвера лазера. В качестве источника питания я использовал блок питания на 12В и 2А (24 Ватта), купленный в китайском интернет-магазине.
Однако подойдёт любой блок питания на 12В и мощностью более 3 Ватт, например БП от компьютера.
Подключаем TTL вход - к земле (Gnd) Ардуино, а ко входу + - цифровой пин Ардуино, находящийся в режиме Output. Теперь, если подать на цифровой пин сигнал HIGH, лазер включится, а если LOW, то выключится. Максимальная частота включения выключения лазера для купленного мной драйвера составляет 20кГц, чего более чем достаточно.
Ниже представлена схема подключения драйвера лазера к Ардуино и источнику питания.
Внимание! Если для лазерной гравировки вы используете драйверы, построенные по схеме двойной мост, например L298N, то TTL+ надо подключать к АНАЛОГОВОМУ пину 2. На Ардуино UNO и Nano не хватает цифровых пинов.
Длина волны и мощность лазера для гравировки
Для выжигания по дереву подходят высокочастотные лазеры. Длина волны лазера 405нм соответствует фиолетовому свету видимого спектра. Выбор пал на 405нм лазер с выходной оптической мощностью 300мВ. Излучение с длиной волны 405нм поглощается большим количеством материалов, что обеспечит большую универсальность граверу. Фиолетовый цвет выбран потому, что наиболее эффективно гравирует / выжигает на деревянной поверхности.
Фото 12В лазерного модуля с длиной волны 405нм мощностью 300мв идрайвера с TTL-модуляцией. От драйвера наверх идут две пары проводов. Красный-чёрный - питание 12В, подключены к блоку питания, белый синий - TTL -модуляция, подключены к Arduino к пинам Dout и Gnd соответственно. На обратной стороне драйвера лазерного диода указано, каким образом необходимо подключать входы драйвера. Обратите внимание на то, что лазерный диод установлен внутри радиатора. На радиаторе стоит куллер. Лазерный модуль и драйвер я прикрепил к соответсвующей платформе.
Для ослабления воздействия на глаза я использовал специальные красные очки, купленные также в китайском интернет-магазине. Соблюдение техники безопасности крайне важно при работе с лазером.
Оптика лазерного гравера на Ардуино
Купленный мной комплект включает лазерный диод, установленный на радиаторе, который охлаждается с помощью небольшого вентилятора. При покупке я не обратил внимание на то, что комплект продаётся без системы фокусировки. То есть отсутствует выпуклая линза или система линз, которые позволяют сфокусировать излучение лазерного диода в точку. Однако имеется трубка, которая вкручивается в радиатор. В неё должен встраиваться коллиматор. Покупать коллиматор, а затем прикручивать его к радиатору я не стал. Вместо этого купил обычный дверной глазок и вытащил из него выпуклую линзу. Фокусное расстояние моей линзы 2-3 см, что меня устраивало. Свет лазера видимый, так что оптическая линза из дверного глазка вполне подходит. Линзу я приклеил к трубке моментальным клеем. Полученную оптическую «систему» вкрутил в радиатор.
Фото лазерного гравера с ЧПУ. За основу взят недорогой станок с ЧПУ на базе контроллера Ардуино, шаговых двигателей 17HS3404N в корпусе Nema 17 и драйверов ШД DM420A. Все электронные составляющие лазерного гравера, управляемого компьютером, приобретены в китайских интернет-магазинах.
Фото морды гепарда, выгравированной лазерным станком с ЧПУ. Слева исходная фотография. Рядом лежит 50-копеечная монета для оценки размеров результата и точности выжигания с помощью лазерного гравера, управляемого программой на компьютере. Такой лазерный гравер с ЧПУ легко можно сделать самостоятельно в домашних условиях.