Hi Leute!
Für einen Laser-Platinen-Belichter reicht der originale Treiber meiner
UV-Laserdiode nicht mehr aus. Der kann nur an und aus.
Kurz zur Diode: Ist eigentlich eine Bluray Diode, 100mW, 405nM, ~3V,
max. 280mA.
Da ich aber bei verschiedenen Leiterbahnbreiten, Materialien,
Vorschubgeschwindigkeiten die Strahlungsleistug variieren können muss,
brauche ich einen neuen Treiber, der den Strom "stufenlos" regulieren
kann.
Ich setze das stufenlos in Klammern, weil ich eigentlich keine feinere
Auflösung als sagen wir 4 Bit benötige, also 16 Stufen ist auch in
Ordnung.
Noch ein Punkt ist, dass die Steuerung auf einem ATMega328P aufbaut und
der am Ende auch die Leistung steuern muss.
Mir ist klar, dass verschiedene Temperaturen bei Laserdioden
verschiedene Ausgangsleistungen bedeuten, trotzdem würde es reichen, den
Strom zu regulieren, wenn auch sehr grob.
Problematisch an der Sache ist, dass relativ schnell umgeschaltet werden
muss. Innerhalb von rund 50ms sollte die Diode auf voller Leistung sein
und auch umgekehrt wieder schnell aus sein.
Mein Vorschlag wäre den PWM Ausgang mit Tiefpass und OPV an einen LM317
zu hängen, aber wird das durch den Tiefpass auch schnell genug und
rippelfrei?
Viel experimentieren will ich nicht, die Dioden sind doch recht teuer.
Oder gibt es noch andere Vorschläge?
Hallo Laserbelichter,
das was du suchst ist ein analoger Lasertreiber. Solch einen Treiber
kannst du bei Ebay kaufen oder du fragst mal hier an
http://www.jtronics.de/laser/analog-lasertreiber.html
Die Idee einen LM317 als analogtreiber zunehmen hatten schon viele.
Immerhin ist es wirklich billig, aber es wird dir keiner dieser Jungs
empfehlen, denn spätestens nach dem du deine Diode zerstört hast wirst
du es bereuhen.
Gib lieber die drei Euro für einen ordentlichen Treiber aus und deine
Diode wird auch lange leben!
unter dem Link wird das Gleiche empfohlen ...
"In diversen Foren findet sich eine Vielzahl an verschiedenen relativ
gut funktionierenden Treibern auf der Basis eines LM317. Jedoch ist
diese Schaltung für einen Betrieb mit einem modulierten Laser eher
ungeeignet, da durch die Schaltvorgänge Spannungsspitzen erzeugt werden,
welche das Leben der Diode verkürzen."
analogtreiber schrieb:> "In diversen Foren findet sich eine Vielzahl an verschiedenen relativ> gut funktionierenden Treibern auf der Basis eines LM317. Jedoch ist> diese Schaltung für einen Betrieb mit einem modulierten Laser eher> ungeeignet, da durch die Schaltvorgänge Spannungsspitzen erzeugt werden,> welche das Leben der Diode verkürzen."
Was für ein Quark. Wodurch erzeugt denn der LM317 bitte schön
Schaltspitzen? Es ist ein Linearregler!
Benutze mal die Suche. Diese Behauptung kam schonmal. Der LM317 ist
schlicht etwas langsam und linear gehts so einfach auch nicht. Wie
willst du den ansteuern? Für eine Stromsteuerung müßte man zwei Punkte
am LM317 differentiell treiben.
Ich glaube, mit klassischen Stromspiegeln kommt man hier weiter. Oder
eben gleich fertige ICs nehmen.
Kannst du vielleicht genauere Suchbegriffe nennen? Ich weiß nicht auf
welchen Thread du hinaus willst.
50 ms sollten für den LM317 zu schaffen sein - das ist nicht wirklich
"schnell". Wenn es unbedingt der LM317 sein soll würde ich mit Shunt und
Instrumentationamplifier anfangen. Das Stromsignal dann mit einem
Steuersignal verwursten und auf den Adjust-Pin geben.
Ich würde wahrscheinlich eine geschaltete KSQ mit Laserdioden-geeigneter
Regelung drum herum nehmen. Wenn es funktionieren muss: fertiger IC ;)
@ Laserbelichter:
Mich würde auch interessieren wie weit du Auflösen kannst.
Abdul K. schrieb:> Benutze mal die Suche. Diese Behauptung kam schonmal.
und der Beweis blieb stets aus oder die war nachweislich Schrott.
>Der LM317 ist> schlicht etwas langsam
Langsamkeit erzeugt per se keine Spannungsspitzen, und soooo langsam ist
der nicht, der kann locker in 10 us ausregeln.
> und linear gehts so einfach auch nicht.
Warum nicht?
Wie
> willst du den ansteuern? Für eine Stromsteuerung müßte man zwei Punkte> am LM317 differentiell treiben.
Nein, man kann den Lm317 ja auf Masse legen, da kann man sehr einfach
den Shunt umschalten.
analogtreiber schrieb:> Hallo Laserbelichter,> das was du suchst ist ein analoger Lasertreiber. Solch einen Treiber> kannst du bei Ebay kaufen oder du fragst mal hier an> http://www.jtronics.de/laser/analog-lasertreiber.html
naja, wenn man sich mal die Screenshots unten anschaut, sind die
Ueberschwinger nicht gerade Vertrauenerweckend.
Laserbelichter schrieb:> Ich setze das stufenlos in Klammern, weil ich eigentlich keine feinere> Auflösung als sagen wir 4 Bit benötige, also 16 Stufen ist auch in> Ordnung.
Siehe Anhang - klassischer Stromspiegel.
Für das DAC0-Signal kannst du einfach 4 Widerstände an einen Port deines
AVR hängen, oder halt einen richtigen DAC nehmen.
Siehe auch: Konstantstromquelle: Stromspiegel als Konstantstromquelle
Danke für die vielen Vorschläge!
Fertige ICs, wie die von IC Haus, würde ich ungern nehmen, das
übersteigt einfach meine Ansprüche. Außerdem ist hier das Basteln wieder
komplizierter, da ich selber gerade "nur" die Tonertransfermethode habe.
Das wird aber nicht fein genug für solche Packages. Das Lasern ist noch
nicht ausgereift.
Zur Frage, wie gut das wird: Bei mir steckt das noch in den
Kinderschuhen. Ein bisschen Schutzfolie brutzeln klappt, aber der
Plotter funktioniert noch nicht richtig. Mal zu schnell, mal zu langsam,
je nach Fahrtrichtung.
Da ist noch viel Bastelarbeit angesagt. Auch am Treiber. Zum probieren
habe ich derzeit einen 0.1mW Laserpointer 650nm. Nur zum "gucken" eben.
Mir ist noch eine Idee gekommen. Siehe Anhang: Ein 7805 (oder 09, etc.)
als Konstantspannungsquelle.
Statt der Optokoppler würden eigentlich auch Mosfets gehen (die hier
gewählten Optis sind eh zu schwach). Nur vom Prinzip her. Die
Widerstände werden so gewählt, dass durch Kombination passende Werte
herauskommen.
Schwinger würde ich hier mit den Cs ausgleichen.
Naja, soviel konkrete Vorschläge habe ich nicht gemacht und das möchte
ich hiermit beheben.
Das soll nur ein Schaltungsvorschlag sein - ich habe keine Bauteile
herausgesucht oder Bauteilwerte berechnet.
Als Basis dient eine Konstantstromquelle mit Operationsverstärker, die
einen Bipolartransistor ansteuert; ein FET geht natürlich auch.
Falls Rs klein gewählt wird, dient ein zweiter OPV zur Verstärkung des
Stromsignals, damit man bei der PWM weiter bei VCC (5V, 3.3V?) bleiben
kann. Alternativ könnte man natürlich auch die PWM mit einem
Spannungsteiler herunterskalieren, aber ich denke die kleinen Spannungen
könnten störanfälliger sein. Ausserdem bekommen dann die
Offsetspannungen beim Regel-OPV einen größeren Einfluss. Problematisch
ist natürlich die Stabilität des Regelkreises durch den zusätzlichen
OPV; das sollte man genauer Untersuchen.
Optional habe ich eine absolute Strombegrenzung eingebaut. Wenn Rs groß
gewählt wird, kann dieser Teil entfallen, wenn Rs den Strom auf den für
die Laserdiode maximal zulässigen Strom begrenzt. Wird Rs klein gewählt,
sorgt dieser Teil dafür, dass bei "Fehlansteuerung"
(Programmierfehler?), also ein zu großer PWM Duty-Cycle, zur Zerstörung
der Diode führt.
Ich habe zusätzlich noch einen Übertemperaturschutz eingebaut. Das ist
hier als Komparator gedacht, genau wie die Überstromsicherung. Im
Gegensatz zur Überstromsicherung kann die Temperatursicherung auch
linear, also als OPV aufgebaut werden, damit bei steigender Temperatur
weniger Strom fließt. Alternativ kann man die Temperatursicherung
natürlich auch digital realisieren. Da du sowieso einen Controller hast,
kann der die Temperatur auslesen und den PWM Duty-Cycle entsprechend
anpassen.
Viele Grüße
Hallo Laserbelichter,
deine Version funktioniert natürlich auch. Ich würde aber wirklich
MOSFETs oder Bipolartransistoren benutzen; keine Optokoppler.
Die Transistoren würden dann auf der Lowside der LD sitzen. Die R's
würde ich mit 60 Ohm bemessen. Dann hast du für jede Schaltstufe ca. 50
mA. Das sind dann halt 150mW pro Widerstand. Alternativ könnte man die
Widerstände nicht-linear verteilen.
Wo sollen Schwinger herkommen? Der 7805 hat doch schon C's. Für meinen
Geschmack sind die sogar zu groß. Da muss ich aber noch einmal das
Datenblatt konsultieren.
Viele Grüße
Nein. Laserdiode, D1 und 7805 werden in Sekundenbruchteilen zerstört.
Du musst die Diode an den Ausgang des 7805 anschließen und von da aus
über die Widerstände/MOSFETs auf GND gehen.
So funktioniert es. Keine deiner gezeigten Schaltungen zeigt eine KSQ.
Deine Widerstände halten den Strom relativ konstant über den kleinen
Bereich, über den das Vf der Laserdiode variiert. Eine echte KSQ kann
man aus einem 7805 nicht bauen (zumindest nicht ohne Weiteres) - und ich
weiß nicht wie.
Meinen Vorschlag habe ich ja schon abgegeben.
OK, ja stimmt, eine richtige KSQ ist es tatsächlich nicht. Ist ja
variabel.
Im Anhang nochmal der Schaltplan mit verfügbaren Widerständen. Sollten
so 1W abkönnen.
Die Temperatur werde ich nicht direkt mit steuern, da kommt dann ein NTC
mit an den Kühlkörper, der dann extra ausgelesen wird und eventuell
Alarm gibt, wenn es zu heiß wird.
Sollte noch ein Kerko parallel zur LD, wegen möglichst glatter Spannung?
Vor allem bein Ein-und Ausschalten mach ich mir Sorgen.
Ansonsten mach ich mich in den nächsten Wochen mal über die praktische
Umsetzung. Erstmal ist die Afu Prüfung Klasse A wichtiger.
Laserbelichter schrieb:> Im Anhang nochmal der Schaltplan mit verfügbaren Widerständen. Sollten> so 1W abkönnen.
Das wäre mir persönlich zuviel. Im Durchschnitt ein Watt oder mehr für
das bisschen 100mW Laser.
Laserbelichter schrieb:> Die Temperatur werde ich nicht direkt mit steuern, da kommt dann ein NTC> mit an den Kühlkörper, der dann extra ausgelesen wird und eventuell> Alarm gibt, wenn es zu heiß wird.
Bevor du auf deinen Alarm reagiert hast ist es zu spät. Musst du aber
selbst wissen.
Laserbelichter schrieb:> Sollte noch ein Kerko parallel zur LD, wegen möglichst glatter Spannung?> Vor allem bein Ein-und Ausschalten mach ich mir Sorgen.
Woher deine Obsession mit Kondensatoren? Die 470u sind mE schon zu viel
- 10u reichen.
Alles andere regelt der 7805 aus. Falls du dir nicht sicher bist, muss
du halt nachmessen.
Ich habe gerade deine Schaltung noch einmal genau angesehen und rudere
von meiner vorherigen Aussage zurück. Du hast natürlich eine KSQ gebaut
- elegant finde ich es aber nicht (was nichts heißen muss).
Viel Erfolg für die Prüfung!
M. E. schrieb:> schau dir mal Seite 65 der AN an:>> http://cds.linear.com/docs/Application%20Note/an47fa.pdf
Und wo ist jetzt der Unterschied zu meiner Schaltung, abgesehen davon
dass die Load auf der Lowside ist (was der TE nicht benötigt), nicht
mehr verfügbare Bauteile benutzt werden und die Stromquelle sinken und
sourcen kann (was der TE nicht benötigt)?
@ Laserbelichter:
Ich war vorher etwas lapidar und möchte das korrigieren: Ganz konkret
stört mich an deiner Schaltung, dass der Ruhestrom, der durch den Regler
fließt, auch über deine Last, also die LD fließt. Das sollten so 5mA
sein. Kommt jetzt drauf an, ob dich das stört, dass selbst wenn alle
MOSFETs offen sind, 5mA durch die LD fließen.
Gut, dann kleine Elkos und den ganzen Apparat per Mosfet abgeschaltet.
Die Elkos habe ich nur so groß genommen, weil das 12V Netzteil davor
nicht ganz rippelfrei ist. Kommt vieleicht noch eine Drossel rein.
Laserbelichter schrieb:> Danke für die vielen Vorschläge!> Fertige ICs, wie die von IC Haus, würde ich ungern nehmen, das> übersteigt einfach meine Ansprüche. Außerdem ist hier das Basteln wieder> komplizierter, da ich selber gerade "nur" die Tonertransfermethode habe.> Das wird aber nicht fein genug für solche Packages. Das Lasern ist noch> nicht ausgereift.>
Verstehe ich nicht so ganz. Aber es ist deine Arbeitszeit.
> Mir ist noch eine Idee gekommen. Siehe Anhang: Ein 7805 (oder 09, etc.)> als Konstantspannungsquelle.> Statt der Optokoppler würden eigentlich auch Mosfets gehen (die hier> gewählten Optis sind eh zu schwach). Nur vom Prinzip her. Die> Widerstände werden so gewählt, dass durch Kombination passende Werte> herauskommen.> Schwinger würde ich hier mit den Cs ausgleichen.
Die Idee mit den Optokopplern und der Negativ-Falk haben mich da auch
eine Idee gebracht:
Du könntest einen Optokoppler per schneller PWM ansteuern. Der
langsame LM317 würde dann daraus eine lineare Regelung machen. Ist rein
eine Idee und nicht getestet.
Wie gesagt, ich würde ein fertiges IC nehmen.
Was die Überschwinger angeht:
Kann nur entstehen, wenn da Induktivitäten vorhanden sind (z.B. Kabel)
oder eine künstlich generiert wird, z.B. per verstärkendem OpAmp und
Rückkopplung. Ein Kontrollsystem 1. Ordnung zeigt nie eine Überhöhung!
z.B. ein RC-Tiefpaß.
Deswegen baut man auch vereinzelt Filter höherer Ordnung aus mehreren
RC-Tiefpässen in Reihe (Verhältnis jeweils 1:10).
raser schrieb:> @ Laserbelichter:> Ich war vorher etwas lapidar und möchte das korrigieren: Ganz konkret> stört mich an deiner Schaltung, dass der Ruhestrom, der durch den Regler> fließt, auch über deine Last, also die LD fließt. Das sollten so 5mA> sein. Kommt jetzt drauf an, ob dich das stört, dass selbst wenn alle> MOSFETs offen sind, 5mA durch die LD fließen.
Die 5mA sind sicherlich unter der Laserschwelle und da sehe ich auch
sicherheitstechnisch kein Problem.
Achso, welche Frequenz hat der Ripple?
Bei 100Hz wird natürlich ein Großer Elko am Eingang helfen. Bei Ripple
von Schaltnetzteilen hilft nur eine Serieninduktivität (Ferritperle) am
Eingang (und ggf. auch am Ausgang). Dazu kann ich die AN101 [1] von LT
empfehlen.
Die 10u am Ausgang des 7805 sollten vielleicht eher vom Ausgang auf den
GND gehen, sonst glättest du ja nur über deinen Widerständen. Es gibt
aber noch einen Strompfad durch den Regler.
Wozu ist Q5? Modulation der LD? Oder um die Diode komplett abzuschalten?
[1] http://cds.linear.com/docs/Application%20Note/an101f.pdf
100Hz Restwelligkeit, genau.
Q5 schaltet den Laser ganz ab. Gib dem Ruhestrom keine Chance.
Sobald ich alle Teile habe, werde ich mal an die Umsetzung machen.
Und wenn die ersten verwendungsfähigen Leiterplatten herauskommen,
berichte ich. Bis dann!
