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Forum: Projekte & Code Pollin Lasereinheit mit Polygon-Spiegelmotor


Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Hallo,
ich wollte hier mal kurz mein Projekt aus dem letzten Tagen vorstellen.
Ich habe mir die "Lasereinheit mit Polygon-Spiegelmotor" von Pollin 
geholt, einen neuen Laser eingebaut, eine Steuerungsplatine gebaut und 
eine Software zur Steuerung geschrieben.
Jetzt kann ich damit Laserlinien malen wo ich einzelne Pixel an- und 
ausschalten kann. Und das sogar einigermaßen fix, quasi nur durch die 
Baudrate des Seriellwandlers begrenzt.
Ein paar kurze Infos:
- Die Schaltung braucht 20..24Vdc und schluckt keine 100mA (nach Anlauf)
- Der Motor dreht sich mit ca. 8000rpm
- In der Software (läuft momentan nur unter Windows, es müsste lediglich 
die COM-Port Klasse umgeschrieben werden) kann man Sequenzen von Linien 
erzeugen, sogar bmp oder png Bilder importieren. Die Sequenzen können 
auch als txt im- und exportiert werden.
- Die Software macht konstant 100 Pixel pro Linie (nur schwer 
anpassbar), effektiv schaffe ich mit dem Pollinlaser ca. 30 Pixel.
- Es ist kein Seriel-Uart Wandler auf der Platine enthalten.
- Die Software unterstützt nur COM-Ports bis COM9, die Erweiterung auf 
alle höheren ist jedoch relativ einfach.
- Das ganze Projekt steht unter der GPL

Ich werde das ganze vermutlich nicht weiter entwickeln, da das einfach 
nur so ein just-for-fun Projekt war und ich meine angestrebte 
Wissenserweiterung mit diesem Beitrag erreicht habe :P

So, viel Spass damit ;)


PS: Es wäre schön, wenn mir mal jemand der kein Qt installiert hat sagen 
kann, ob die vorkompilierte exe funktioniert.

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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Schick, sowas hb ich auch vor, nur will ich die oroginale Laserdiode 
beibehalten und damit reprofilme belichten, dazu hab ich schon die 
originale laseransteuerungsplatine reverse-engineered, jetzt muss ich 
noch den Motor zum laufen bekommen (nicht so schwierig) und die Mechanik 
für den Film bauen und das ganze lichtdicht verpacken, feritg ;)

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Joa kannst dir ja mal meine Software ansehen. Wie gesagt, da kannst auch 
nen Bild rein laden und er stellt es dann dar. Allerdings nur 
Schwarz/Weiß, also 0 und 1.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Aber nur Eindimensional, oder?

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Ja kann man hintereinander abspielen lassen. Kannst die Software auch 
ohne die Hardware testen, er zeigt einem oben immer den aktuellen 
"Streifen" an.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Ok, dann ists klar. Ich hatte mich nur gewundert wie man damit komplette 
Bilder darstellen kann.
Irgendwo habe ich mal eine Lösung gesehen, da wurde solch ein 
Polygonspiegel selbst gebaut und die Spiegel jeweils auch leicht 
unterschiedlich geneigt, so dass man 8 untereinander liegende Zeilen 
bekam. Damit wurde dann Text dargestellt.

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Nein, kann man auch nicht. Sollte jedoch mit ein paar Erweiterungen 
machbar sein. Man könnte z.B. ein weiteren Spiel vorne anbauen mit einer 
Drehachse parallel zur Linie. Wenn man denn dann auch dreht, langsamer 
als den anderen Motor sollte man auch ein kleines 2D Bild hinbekommen. 
Zwar keine große Auflösung, aber es sollte machbar sein.

Autor: Gast (Gast)
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Ich glaube, das war ein Spiegel und 8 Laser..

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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@Benedikt, das hab ich auch mal irgendwo gesehen in irgend einem blog 
oder so, das war ein Laser und 8 unterschiedlich geneigte Spiegel, die 
dann so die Zeilen abgetastet haben (also der Spiegel war quasi wie der 
original spiegel dort oben, nur dass jeder einzelspiegel etwas weiter 
geneigt war, also hat man eine bildwiederholungsrate die genausogroß ist 
wie die drehfrequenz des Motors (hier hat man ja eine von 
Motorfrequenz*Spiegelanzahl, weil ja nur eindimensional angezeigt wird)

Ich hatte vor das bild als bmp auf ne SD-Karte zu schreiben, den 
Reprofilm auf eine Rolle,d ie per schrittmotor angetrieben wird (langsam 
drehend), dann mit dem Laser abtasten, eine Zeile weiter (also einen 
Schrittmotorschritt), wieder abtasten etc.

Die schwierigkeit ist es die rolle mit so wenig spiel und der kleinen 
Schrittweite aufzubauen, da muss ich noch etwas experimentieren ;)

Helligkeitswerte sollen ja nur binär sein, da es für platinenlayouts ist 
und da eine unterschiedliche helligkeitsverteilung total unerwünscht ist 
;)

Autor: chris (Gast)
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Was mich interessieren würde, geht die HW, um an stelle des Lasers ein
Thermoelement zu setzen, um damit ein Wärmebild zu erzeugen.

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Denke das wird schwierig. Ich weiß jetzt nicht genau wie die Teile 
funkionieren aber man müsste ja noch eine Optik vorsetzen, damit die 
Strahlen nur aus einer Richtung auf das Element treffen. Zumal ich mir 
hab sagen lassen, dass die Teile nicht gerade schnell sind.
Aber wenn es die Teile auch in schnell gibt und man das mit der Optik 
hinbekommen, warum nicht?
Anstatt der Optik würde evtl ja auch ein kleines schwarzes Röhrchen 
reichen.

Autor: chris (Gast)
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25 ms laut datenblatt, aber in 12ms hat man schon eine Messung mit ein 
paar bits weniger.

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Hast ma ein Datenblatt? Als Thermoelemente kenne ich nur diese 
Pelletierelemente oder wie die noch heißen.

Autor: chris (Gast)
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Hier einer von Melix, ab 12ms liefert er brauchbare Werte,
http://www.melexis.com/Asset/IR_Sensor_MLX90247_Da...

Hier ein anderer, der schneller sein sollte.
http://www.roithner-laser.com/All_Datasheets/Therm...

Man müsste aber noch den richtigen suchen.

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Hmmm ich denke das wird schwierig... Der Motor dreht sich dafür ja auch 
viel zu schnell. Und Regulieren kann man das Teil nicht so einfach.
Dann kommt ja noch dazu, dass da bereits eine Optik drin ist, 100% aus 
Plastik. Wars nicht so, dass Plexiglas alles mögliche an Licht filtert? 
Evtl. auch den speziellen IR Bereich?

Autor: chris (Gast)
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Also, von den Daten von Pollin, wären das 817 Hz je Zeile, oder auch 
1.2ms
für eine Zeile wenn man den Motor mit 24V drehen lässt.
Hast du ein Labornetzteil (Einstellbare Spannung) sodaß du A 
rausbekommen kannst, wie tief du mit der Spannung gehen kannst, bis sich 
das Teil noch dreht, und B, bei verschiedenen Spannungen die Drehzahl 
rausbekommst.
Ev. kannst du deine SW ja so einstellen, daß je nach Drehzahl ein 
längerer oder kürzerer Strich da ist, und dann die Drehzahl ausrechnen, 
oder syncronisieren. Am einfachsten wäre natürlich eine schnelle Diode, 
und ein Oszilloskop, ev. geht auch eine rote Led.

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Hä?
Was möchtest du jetzt? Ich soll dir nur die Drehzahlen bei verschiedenen 
Spannungen sagen?
Ich kann jetzt schon so viel sagen: Wenn ich die Spannung auf 13V runter 
drehe hat er immernoch volle Drehzahl und zieht etwas mehr Strom.
Wenn ich noch weiter runter geht gehts rasant in Keller. Bei 10V ist es 
geschätzt (anhand der länge des Strichs) nur noch 1/8. Unter 10V geht er 
komplett aus.
Willst es noch genauer wissen? Dann mach ich kurz ne Drehzhalmessung, 
ist ne Sache von 10 Min.

Autor: Chris S. (schris)
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Das passt.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Von dem langsamer Laufen lassen über die Betriebsspannung würde ich 
abraten: Ich habe so schonmal einen Polygonmotor (bzw. dessen IC) 
zerstört. Einige werden schnell heiß, wenn die Spannung zu gering ist, 
bzw. der Motor nicht auf Solldrehzahl läuft. Dann versucht das IC 
nämlich konstant den Motor zu beschleunigen was ihm aber nicht gelingt.

Besser wäre die Sollfrequenz zu ändern. Die Drehzahl ist nämlich PLL 
gesteuert. Neben dem IC sitzt ein Quarz, vermutlich kann man hier 
einfach eine niedrigere Frequenz einspeisen.

Autor: chris (Gast)
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Das klingt nicht schlecht, die schnellsten thermopiles schaffen es in 
270µS
für eine Messung. Wenn man von 1mS ausgeht, sowie 80 Messpunkte (0.75°) 
je Zeile, dann wären es 125 Umdrehungen  je Minute, sollte ich mich 
nicht verrechnet haben. Montiert auf einem Schrittmotor, wären das dann 
12,8 Sekunden für ein Bild, mit 80x80 Auflösung, wenn man die Zeile, 
während sich
der Schrittmotor bewegt, ignoriert. Hat der PLL einen optischen Sensor, 
oder
wird die Spule des Motors mittels Transistor oder so ausgewertet ?

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Ähhh keine Ahnung :D
Hilft das Bild weiter?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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125U/min = 2,1U/s schafft der Motor ziemlich sicher nicht. Je nach Motor 
kann die Drehzahl auf etwa die Hälfte bis max 1/10 der normalen Drehzahl 
reduzieren. Das Problem liegt u.a. daran, dass oft die Drehzahl induktiv 
gemessen wird. Dazu befindet sich auf der Platine eine Leiterbahn die 
wie ein Rechtecksignal aussieht, rund um den Motor (sieht man unter dem 
weißen Lack auf dem Foto). Bei niedriger Drehzahl geht die induzierte 
Spannung entsprechend zurück und reicht dann nicht mehr aus. Aber selbst 
wenn die Regelung über einen der Hallsensoren funktioniert, dann ist die 
Regelschleife nicht für derart niedrige Drehzahlen ausgelegt, der Motor 
wird daher vermutlich anfangen zu pulsen (kurz stark beschleunigen, dann 
wieder auslaufen, dann wieder beschleunigen usw.)

Für derart niedrige Drehzahlen ist es daher besser, den Polygonspiegel 
auf einen normalen Schrittmotor zu montieren. Der kommt mit den 
niedrigen  Drehzahlen besser zurecht.

Autor: Fabian S. (jacky2k)
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Das kann ich bestätigen. Die Leiterbahn die einmal um den Motor rum 
führt sieht man auf dem Bild auch gut.

Autor: chris (Gast)
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Mit 1/10 sowie sw-anti-aliasing sind 25 Messwerte je Zeile
möglich. Mit verticalen Interlacing wären das dann 25x20 Messwerte mit
4 Herz oder 2 Hz ohne Interlacing. Verbunden mit einer Webcam wäre das
eine USB Wärmekamera für unter 100 Euro oder 150 Euro mit Display sowie
SD-Karte. Sehr interessant.

Autor: Matthias , Heidelberg RNK (Gast)
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Hallo, was Ihr anfangs angsprochen hattet,
mit den geneigten Spiegeln, nannte sich "Laser Projektor" in ner 
Elektor, ich gelaube von 2008.
Damit konnte man einfache Texte darstellen.
Ich kanns bei Bedarf mal raussuchen.

Grüsse
Matthias

Autor: Tobias Plaputta (plaputta)
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Matthias , Heidelberg RNK schrieb:
> Hallo, was Ihr anfangs angsprochen hattet,
> mit den geneigten Spiegeln, nannte sich "Laser Projektor" in ner
> Elektor, ich gelaube von 2008.
> Damit konnte man einfache Texte darstellen.
> Ich kanns bei Bedarf mal raussuchen.
>
> Grüsse
> Matthias
Ja, mich würde das auch sehr interessieren!
Danke

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