Laser-Erweiterung für unter €150

[BoWiUe]

Hallo Leute!
Ich habe gekauft ein „nur“ 1,6W Laser mit Lüfter und Netzteil, Steuermodul und Schutzbrille für zusammen ca. $140. Und wenn das klappt (Hardware, Software, Elektronik) kann man immer noch nach oben gehen.
Die LASER-Diode ist in einem Kühlkörper befestigt. Mit der einstellbaren Optik kann man den Laserstrahl fokussieren. Netzteil mit fester Spannung 12V treibt auch den Lüfter an. Und da haben wir das erste Problem. Wenn man nämlich die Leistung der Diode Steuern will per PWM (Puls-Weite-Modulation) muss ein Steuermodul der ca. 3A verträgt benutzt werden. Der Lüfter muss aber ständig laufen und kann mit PWM nichts anfangen. Den kann man aber leicht abschrauben und von der Dioden-Steuerung trennen. Mit einem extra Kabel kann der Lüfter von 12V angetrieben werden.
Der Steuermodul hat eine Buchse für unser Netzteil (5,5/2,1), außerdem je eine 2,54 mm JST Steckdose für Laser-Diode, Lüfter, TTL und 12V Spannung. Also alles was man für eine PWM-Steuerung braucht. Aber ACHTUNG! Die Beschriftung der Buchse für Lüfter ist FALSCH. Auf dem Foto kann man die richtige Beschriftung mit Filzstift sehen. So weit so gut. Aber nach dem Einschalten strahlt der Laser mit full-power. Erst wenn der TTL –Eingang kurzgeschlossen wird bleibt er dunkel. Also brauchen wir ein Stück Elektronik.
Es muss:
1) die Elektronik von RF1000 von der Elektronik der Laser-Diode trennen,
2) nach dem Einschalten der Einspeisung der Diode den TTL-Eingang auf Null schalten bis ein Signal die Diode einschaltet,
3) durch ein G-Code von 0% bis 100% steuerbar sein.
Punkt 1) erledigt ein Optokoppler.
Punkt 2. Ein Transistor mit OC und CMOS Schmitt-Trigger.
Mit dem Punkt 3. Gibt es Probleme! Der Lüfter-Ausgang ist für diesen Zweck ganz ungeeignet. Weil hier ein Lüfter wird durch PWM gesteuert und das kann er nicht ab. Deswegen sind eine Zenerdiode, ein Widerstand und vor allem ein riesigen Kondensator benutzt um aus dem PWM eine von 0 bis 12V geglättete Spannung zu kriegen. Für den Lüfter gut, für uns schlecht! Aber es gibt da eine Steckdose X20 auf der Steuerplatine von RF1000 die parallel zu der X24 für den Lüfter eingeschaltet ist! Und das ohne Zusatzelemente. Da haben wir ein reines PWM von dem Lüfter. So können wir mit dem G-Code z. B. M106 S45 ein 45% PWM Signal kriegen. Wohl bemerkt 0-24V zur Masse der Maschine. Hier kommt unser Optokoppler in Spiel. Mit einem Widerstand in Reihe kriegt er den richtigen Strom um den PWM-Signal potenzialfrei an die Laser-Steuerung zu geben. Die Flanken werden von Schmitt-Trigger verbessert und durch den zweiten Gate als Inverter wird der Ausgangstransistor im Normallfall immer ausgesteuert was den Laser dunkel hält. Erst ein Lichtblitz in dem Optokoppler lässt den Laser schneiden. Vorteilhaft ist die Benutzung von X20 weil wir den Steuerkabel immer unabhängig von dem Lüfter stecken haben können. Ich würde den Lüfter auch angeschlossen lassen. So kann man die „Abgase“ vom Schneiden wegpusten und der Kondensator macht uns keine weiteren Probleme. Sonst muss man den Anschluss von Lüfter mit einem Widerstand schließen um den Kondensator ständig zu entladen. Auf der Elektronikplatine brauchen wir also JST-Anschlussdosen für Optokoppler, TTL-Ausgang und 12V (von Steuerungsmodul).
Montiert wird das alles auf einer Lochrasterplatine was bei dieser niedrigen Frequenz völlig ausreichend wird. Und mit einer M3 Mutter kann man das Ganze in dem Gehäuse von RF1000 unterbringen.
Soweit die Theorie. Jetzt warte ich auf die Elektronikbauteile.
Ob das so klappt und wie die Elektronik aussieht werde ich später berichten.
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Elektronikbauteile ca. €2 b. Conrad
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Bogdan

[georg-AW]

Hallo BoWiUe

Sehr interessant. Ein paar Punkte würde ich an deiner Stelle aber noch einmal überdenken.

Zitat:
0 bis 12V geglättete Spannung zu kriegen. Für den Lüfter gut, für uns schlecht! Aber es gibt da eine Steckdose X20 auf der Steuerplatine von RF1000 die parallel zu der X24 für den Lüfter eingeschaltet ist! Und das ohne Zusatzelemente. Da haben wir ein reines PWM von dem Lüfter. So können wir mit dem G-Code z. B. M106 S45 ein 45% PWM Signal kriegen. Wohl bemerkt 0-24V zur Masse der Maschine.

Das stimmt so natürlich gar nicht. Der Elko 220 uf35 V ist immer angeschlossen, das auch am Mosfet. Der Ausgang X20 ist nicht viel besser geeignet wie der X24. Wir haben da keineswegs ein reines PWM Signal. Das wäre der Fall wenn der Elko weg wäre. Der Elko hängt via 1 Ohm Widerstand und der Zenerdiode an 24VDC !! Der Elko müsste ausgelötet werden.
Übrigens bekommst du mit dem Befehl M106 S45 nicht 45% der Laserleistung. Brain on ?

Ich empfehle dir einen fertigen Lasertreiber zu verwenden. Wenn du den richtigen wählst, dann hat der bereits einen galvanisch getrennten TTL Modulationseingang ( via Optokoppler ) Das TTL Signal welchess du einspeist, kann im Treiber mit einem Jumper invertiert werden falls nötig.
Schau mal bei j-tech-photonics. Für 110 $ kriegst du eine Ausrüstung welche alles enthält was du brauchst. Das selber Basteln lohnt hier nicht.
Auch eine geeignete Schutzbrille mit der richtigen Dämpfung bei 445 nm ist im Programm. Ohne grünes Kirmesglas....für einen 445 nm Laser

Ich habe mit meinem 3.8 Watt Laser gesehen, dass nicht das PWM Signal an sich das Problem ist, sondern der tiefe Maschinentakt von nur 270ms.
Das zwingt einem dazu, langsame Laser-Verfahrgeschwindigkeiten zu wählen. Beim Gravieren. Beim Schneiden ist das anders, da wird immer mit M106 S255 gearbeitet d.h. 100% Laserleistung.
Ich möchte deinen Enthusiasmus nicht dämpfen, aber du solltest noch einmal über die Bücher. Schau dir mal meine diversen postings betr. Laser

ciao Georg