Лазерный гравер своими руками из dvd приводов с ЧПУ-управлением.
Содержание статьи
Шаг 1: Разбираем старые DVD-приводы
Для начала, нам понадобятся два оптических привода — CD или DVD. Нас интересует каретка с шаговым двигателем, направляющие и лазерные диоды. Эти каретки будут нашими осями X и Y, их нужно будет прочно закрепить перпендикулярно друг другу. Как это сделать — вопрос вашего воображения.
Шаг 2: Собираем основу
В моём распоряжении был алюмелевый уголок примерно метр длиной и акриловое стекло. Я сделал основу из них, прикрутив ось Y маленькими болтами к алюминию. Закрепите ось X на алюминиевом уголке при помощи распечатанных на 3D принтере кронштейнах. Также будет хорошо сделать резиновые ножки для базы.
Шаг 3: Лазер
Следующий шаг — работа с лазером. Если вы разобрали привод DVD RW, вы можете использовать для проекта его лазерный диод, просто соорудите небольшой движочек — у меня есть видео о том, как это сделать.
Я собираюсь использовать модуль лазера 1.5w 445nm, который я соорудил в этом видео.
Естественно, при длительной работе, настольному лазерному граверу потребуется охлаждение, для DVD может хватить и кусочка алюминия, но в моём случае потребуется активное охлаждение. Я распечатал кронштейны для крепежа лазерного диода с движком на радиаторе с вентилятором шириной 50мм, таким образом, я решил и проблему с выведением дыма от гравируемой поверхности. В этом проекте обязательно носите очки для защиты от лазера, они стоят копейки — не экономьте на своём здоровье.
- Лазер 405nm 500mw — Ali или Amazon
- Лазер 445nm 500mw — Ali или Amazon
- Лазер 650nm 150mw — Ali или Amazon
Шаг 4: Электроника
В качестве мозга у нас будет Ардуино Нано(Ali или Amazon), также нам пригодится шаговый мотор A4988 (Ali или Amazon), MOSFET IRFZ44N (Ali или Amazon), пара резисторов 47 ohm и 10k (Ali или Amazon). Источник питания для моторов и лазера — 12V и минимум 3A (Ali или Amazon), питание на Ардуино подается напрямую через USB, я полагаю, что схема довольно проста. Наиболее внимательные из вас обратили внимание на радиатор — тот факт, что я купил движок лазера на одну li-ion батарейку около 4V, и использовал lm317 для понижения DC-DC вольтажа с 12V на 4V, конечно же, он очень грелся при силе тока в 700mA. Я собрал всё на макетной плате, но забыл записать видео, поэтому посмотрите, как всё было спаяно на плате. MOSFET не нуждается в охлаждении — он и так достаточно прохладный.
Шаг 5: Программное обеспечение
Перед настройкой, нам нужно загрузить софт. Я использовал GRBL 1.1, исходники которого можно найти на GitHub. Нам нужна только папка «grbl», помещенная в zip-архив. Зайдите а ИДЕ Ардуино, далее Sketch — Include Library — Add .ZIP Library и выберите наш архив. Затем откройте пример, называющийся «grbl upload» и загрузите его на плату Ардуино. Также нам понадобится софт для отправки G-Code на гравировщик, я опробовал несколько вариантов и мне больше всего понравился «Laser GRBL». Выберите COM порт с Ардуино и скорость 115200, соединитесь и отправьте комманду , чтобы получить от платы ответ.
Шаг 6: Настройка шаговых двигателей
Возвращаясь к электронике, перед подключением, нам нужно правильно настроить питание для движочков, запитайте 12V, соедините Ардуино с ПК и замерьте вольтаж на потенциометрах. Вы можете рассчитать его по формуле
Vref = Текущая сила тока * 8 * 0,100 = Текущая сила тока / 1,25
Но, так как мы не знаем нужной силы тока для наших моторчиков, установите показатель примерно на 250mV и подключите моторчики. Один из моих движков грелся слишком сильно и я снизил напряжение до 130mV, второй наоборот, пропускал шаги, и я увеличил вольтаж до 350mV. 3 пина на моторчике отвечают за разрешение (размер шага), соедините их с +, и помните, что один из моих моторчиков не хотел работать с шагом 16 и мне пришлось выставить значение на 8. Во время настройки попробуйте также подвигать нашу конструкцию при помощи софта GRBL, используя стрелочки. Для экстренного выключения используйте стоп-кнопку с молнией.
Шаг 7: Установка программы
Следующим шагом будет установка программы. Соедините лазерный выжигатель с ПК и отправьте команду $$ — вы получите список параметров, которые хранятся в памяти Ардуино. Нас интересуют строчки со следующими номерами:
- 30 — максимальная широтно-импульсная модуляция лазера (PWM), с заданным параметром на пин d11 Ардуино будет подаваться 5V, вы можете оставить всё как есть, но я поменял его на 256, это делается путём отправки команды $ 30 = 256.
- 32 — режим лазера, вам нужно отправить туда «1», как и в предыдущем пункте, напишите $ 32 = 1,
- 100 — как много шагов нужно сделать мотору, чтобы пройти один миллиметр по оси X,
- 101 — то же самое для оси Y, эти два параметра должны быть рассчитаны, но для этого вам нужно знать шаг мотора. Просто нарисуйте что-нибудь и замерьте реальные размеры получившейся картинки и поменяйте параметры.
- строки 130 и 131 — максимальные расстояния по осям X и Y соответственно, оно составляет около 35 мм и зависит от движочка.
Для того чтобы настроить фокусировку лазера, нужно включить лазер. Для этого нужно отправить M3 S250 и G1 X0 S25 F50 — это запустить лазер на 10% мощности.
Шаг 8: Финальный
Последним важным шагом будет настройка пределов по осям лазера и места, которое при включении лазера будет считаться нулевыми координатами. Так что перед включением лазера нам нужно выставить максимальные значения по осям — вытяните оси Y и X в максимальное правое положение. Загрузка картинок очень проста — выберите файл, он может быть как уже готовым G-Code, так и просто картинкой jpg, png или bmp.
