готовые установки

Да, сейчас продумываю логику работы со всеми режимами, дописываю программу. Частота меняется. Сейчас ездил тестировал девайс в дыму - вообще красотища

Фото внутренностей спирографа выкладывать?

 

Использовать то можно, но ведь драйвер для ЛД еще нужен...

Фотки внутренностей спирографа вот:

 

Да, на 2-х движках...
Хотел сделать на 3-х мелких, выдвигающих трэй, но забросил, т.к. зеркала были полное УГ, и моторчики отпаялись от подложки в следствии сильных вибраций, и на них было забито. А вообще схема рассчитана на 3 движка, для полного их использования придется только немного подправить программу

 

Ну вот, опять я сделал себе игрушку.
Представляю вашему вниманию: ВУНДЕРВАФЛЯ!


Обдумывал архитектуру долго, уже наверно год прошёл с момента, как захотелось, но времени собрать всё никак не находил, да и лень было

Наконец пришёл к выводу, что надо как можно меньше делать самому и использовать как можно больше готовых решений.

В качестве двигателей использовал бесколлекторные двигатели с Xо66иKинга. Там же заказал и контроллеры.

"Материнка", на борту которой установил 2 микроконтроллера, питается от ESC контроллера двигателей. В качестве блока питания использовал готовый БП, который заказал за 450руб. в Московском магазине (7.5 вольта, 65 Вт).

Материнка.
Два микроконтроллера и генератор на 16 MHz. ВСЁ Микроконтроллеры умножают частоту 16 MHz до 48MHz. Первый микроконтроллер (PIC18F2550) управляет движками и общается с компом через USB порт. Связь пока однонаправленная, передаётся пакет данных каждую секунду, в пакете следующая инфа:

1. длительность вкл первого лазера
2. длительность выкл первого лазера
3. синхровремя (планируется использовать в дальнейшем для синхронной работы двух лазеров)
4. длительность вкл второго лазера
5. длительность выкл второго лазера
6. синхровремя
7. режим (синхронный или асинхронный)
8. скорость первого движка
9. скорость второго движка
10. скорость третьего движка

Код:

struct usb_data{
    unsigned char command; //8bit
    unsigned short long int LD1[3]; //24bit x 3
    unsigned short long int LD2[3];//24bit x 3
    unsigned char mode;//8bit
    unsigned int MD1,MD2,MD3; //16bit x 3
}sys_config;

При получении пакета данные обрабатываются, запускаются таймеры.
Хоть таймеры и 16 битные, они просто перезапускаются, отсчитывая реальное время в дополнительной 24-битной переменной. Это необходимо, чтобы отсчитать 20 мс с высоким разрешением, что необходимо для управления контроллером двигателей . По сути таймеры 24 битные.

Второй МК (PIC18F2450) используется для управления лазерами. Инфу о лазерах он получает от первого МК по шине USART. Получив данные о лазерах - он запускает соответствующие таймеры и начинает считать. Таймеры так же "расширены" до 24 бит.

Схема для любопытных:


Лазерный контроллер.
Схема проста до нельзя, на основе ОУ и невероятно стабильна. Никаких всплесков на осциллограмме, напряжение держится как в аптеке.
Любопытный факт. Заказал я зелёный лазер на 5 мВт. Разобрал его, посмотрел напряжение на ЛД: 1.8 Вольта! Посмотрел даташиты на некоторые диоды 808nm, везде напряжение питания 2.2 Вольта. Поднял напругу до 2.1, лазер стал яркий, как все 50 мВт.
Синий ЛД 445нм, заказал на ebay. Выдран из M140 проектора. Ток через него погнал 300 мА, при этом падение напряжения на нём 4 вольта ровно.

Схема для любопытных:


Оптическая схема.
Геометрию рассчитал параметрически в Autodesk Inventor 2009. Было два варианта геометрии: "треугольная" и "параллельная".
Треугольная:


Параллельная:


Параллельная оказалась эффективнее почти вдвое: максимальная расходимость лучей в треугольной с моими зеркалами составила 18 градусов, в параллельной - 30 градусов.

Там же и весь стапель рассчитал:


К двигателям выточил специальные держатели. Движки в теории могут раскрутиться до 12000 об/мин, но после 7000 об/мин возникает резонансная вибрация, которую побороть не удалось. Балансировка с точностью до шайбы, до ~6000 об/мин почти никаких вибраций.


Управление.
Управление полностью осуществляется с компа. Пока программа управления крайне проста:


Планирую добавить разные режимы работы лазеров + возможность создания сценариев , чтобы фигуры сами менялись без моего участия через заданные промежутки времени.

Стабильность работы отличная, контроллеры движков держат скорость в режиме говернера отлично. Только вот сигнал они воспринимают несколько странно, нужно обязательно дождаться установки оборотов движков, иначе почему-то вместо прибавления обороты могут наоборот скинуться .

Ну и видео на последок

 

Сегодня допили в программе сохранение конфигурации и создание сценариев. Сохранил более 50 фигур, смена фигур каждые 5-10 секунд (время удержания одной картинки тоже сохраняется, от 1 сек и более). Но, как оказалось, воспроизводит он фигуры плохо, двигатели раскручиваются не точно до того состояния, которое было ранее сохранено. Начал курить методику перепрошивки контроллеров ESC. Опенсорсные программы вроде как есть, перепрошивать AVR-ки собираюсь своим программатором Pikkit2

 

Переделал свой спирограф. Заменил двигатели, а то с предыдущими моторчиками гудело всё как маленькая дрель. + добавил к каждому контроллеру двигателя в обратную связь схему, реализующую ПИ алгоритм для точной установки оборотов двигателей. Теперь я доволен

Двигатели заменил на двигатели из HDD. Работают тихо и плавно.


Чтобы избежать вибраций были выточены и отферзерованы адаптеры-держатели зеркал. Зеркала, как обычно, из блинов HDD. Угол отклонения зеркал 1 градус.


Больше всего было геморроя с контроллерами бесколлекторных двигателей.

Дело в том, что вшитая программа не способна устанавливать нормально и достаточно точно обороты двигателя, даже в режиме гувернёра. А производительности МК не достаточно для добавления ПИ алгоритма. Поэтому были разработаны отдельные ПИ контроллеры, включенные в цепь обратной связи.


Улучшил охлаждения лазеров.


Вчера гонял 4 часа, не вмешиваясь в работу вообще никак. Лазеры более не перегреваются, фигуры устанавливаются именно в то положение, которое было запрограммировано.

Видео работы программы с 17 фигурами.


Видео работы ПИ контроллера.