Подключение лазерного модуля к 3d принтеру.

[Arkano63rus]

Приветствую всех!

Проблема преследует меня давно и решить ее своими силами у меня не получается. Ищу помощи.

Сначала коротко, ниже технические подробности и схема.

Подключил светодиодный лазерный модуль вместо кулера обдува. Лазер работает (режет и гравирует (PWM отрабатывает, т.е. при сигнале 5% он светит слабже, чем при 50% и уже тем более при 100%)).

Проблема в том, что он всегда горит. Даже при сигнале "0" он светится. Можно было бы сказать слабо, но он прожигает предметы  небольшой точкой. Такого быть не должно. По идее прошивка должна не позволять включить лазер без движения.

Мои рассуждения к текущему моменту: Судя по тому, что лазер не выключается при этом "ноле", видимо с PWM платы выходит не ноль (поэтому он в кавычках у меня выше). За время существования проблемы обзавелся осциллографом. Пока я с ним на "Вы" это первые мои изыскания с ним. Но картинки с него показать могу. Вот именно осциллограммы подсказывают мне, что проблема кроется где-то в наводках от сетевого напряжения, т.к. частота помехи 50Гц. Я совсем не специалист поэтому и обращаюсь на форум за подсказкой. Верны ли мои рассуждения и как защититься от помехи в моем случае?

Допускаю и ошибку в рассуждениях, может где-то в настройках конфигурационного файла накосячил, на всякий случай и его тоже выложил, вдруг есть спецы?

"Схема" подключения:

Спойлер

Осциллограммы:

Спойлер

При установленном нуле на выход PWM получается такая картина на самой лазерной голове. А именно 5 с лишним вольт амплитуда при частоте 50Гц (на скрине 173 не верно попалось, по факту 50Гц). 

Если на выход PWM подать сигнал отличный от нуля (тут кажется 30%), то на лазерной голове появляется ожидаемый ШИМ, но все с той же паразитной помехой. Частота ШИМ 1кГц, а паразит - все те же (сетевые) 50ГЦ.

На нижней осциллограмме 1 канал подключен непосредственно к выходу PWM (FAN0 на материнке), а второй канал к выходу с драйвера лазера. Сигнал при этом установлен в ноль. Как видно драйвер лазера все аккуратно переваривает вместе с помехой и отправляет этот сигнал уже на голову. Вот она и "жарит" при "ноле", а по факту получает какие-то 5 с лишним вольт на частоте 50Гц.

 

Технические данные системы:

Спойлер

Duet Web Control 3.2.0

Плата: biquskr_rrf_e3_1.1 (stm32f4-wifi)

Прошивка: RepRapFirmware for STM32F4 based Boards 3.4.4_103 (2022-11-22)

Версия сервера Duet WiFi: 1.25B0-01S-D

Лазерный модуль: LT-80W-AA

Драйвер лазерного модуля: P-DA-01

В config.g прописано так:

Спойлер

; new code (RRF 3.x):

M452 C"!exp.heater3" F100 ; laser uses heater3 pin inverted, PWM frequency 100Hz

; Fans

M950 F0 C"fan0" Q1000 ; create fan 0 on pin fan0 and set its frequency

M106 P0 S0 H-1 ; set fan 0 value. Thermostatic control is turned off

M950 F1 C"fan1" Q1000 ; create fan 1 on pin fan1 and set its frequency

M106 P1 S0 H1 T60 ; set fan 1 value. Thermostatic control is turned on

 

Изменено 3 февраля пользователем Arkano63rus
Незначительный правки в оформлении

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Том]

10 ваттный, фанеру палить... Прекрасно, просто чудесно, фанера кромсается и обычной пилкой. Выключайте из розетки, в чём проблема.

Изменено 3 февраля пользователем Том

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[Lexter]

1 час назад, Arkano63rus сказал:

5 с лишним вольт амплитуда при частоте 50Гц

Судя по вашим осциллограммам, такое впечатление, что "земли" щупов осциллографа не подключены к "GND". Куда вы "крокодилы" щупов цепляете?

Или вообще "земли" в вашей установке где-то не соединены. Отключите лазер и добейтесь, чтобы все напряжения питания были чистыми, безо всяких наводок (20-50 мВ пульсаций не считаются).

Смотреть надо сначала отдельно плату лазера. и  проверить, что на лазер не подаётся питание при подаче на плату питания 12В при отсутствии сигнала ШИМ (вообще провод не подключен или лучше для верности вход ШИМ замкнут через резистор 1 кОм на "GND"). Если питание на лазер присутствует, - неисправность в плате лазера. Потом посмотреть в документации на плату, какой уровень сигнала ШИМ требуется (в вольтах), какая частота допустима. Потом не подключая плату лазера, посмотреть, какой сигнал ШИМ выходит с вашей управляющей платы, соответствует ли требуемым. И если всё соответствует, потом только подключать плату лазера.
Ну и провода, соединяющие "GND" всех плат, должны быть короткие, сечением не менее 0,5 мм².

Изменено 3 февраля пользователем Lexter

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[_vintik]

@Arkano63rus питание 12 В скопом смотрели. 
Вся диагностика начинается с питания))

[Arkano63rus]

15 часов назад, _vintik сказал:

Вся диагностика начинается с питания))

У меня 2 источника питания:

1) Для материнки 3d принтера на 24в.

2) Для лазерного модуля на 12в (по ошибке не тот приобрел, конечно на 24в было бы удобнее).

Последовал вашему совету и начал проверять от фундамента. Начал с 24В.

БП 24В без нагрузки. Пульсации в пределах 20мВ (почти эталон ). Подключал скоп напрямую к выходу с БП. 

В самом БП криминала не увидел и пошел дальше.

Ниже скрин тот же БП, но уже с подключенной материнкой 3d принтера. Появились пульсации. Подключал щуп на предохранитель на входе на материнку. GND цеплял к пину GND лазера/куллера обдува. У меня лазер и куллер сидят на одном пине через переключатель, т.е. исключают работу друг друга.

   

И вот такая белиберда происходит при включении куллера обдува и подаче на него ШИМ. Подключение скопа аналогично предыдущему пункту. Т.е. я пытаюсь смотреть пульсации на 24В линии и они стали зашкаливать под 500мВ.

Тут меня осенило прозвонить GND от пина куллера к GND БП. Заметил вместо положенных 1-2Ом целых 8Ом. Прозвонил GND от БП до материнки - 0,9Ом (норм). А вот от входа материнки до пина куллера/лазера 8Ом. 

Подключил опять осциллограф к 24В линии, но GND уже взял с входа на материнку. Включаю ШИМ на куллер/лазер и осциллограмма уже похожа на нормальную. Пульсации в пределах 30мВ.

 

Какой-то вывод я из этого могу сделать? Вижу, что GND на куллере/лазере какой-то сомнительный.

Может мне взять с входа на материнку этот самый GND для куллера/лазера?

Для куллера это не криминально, крутится он и при таком подключении. 

Пойду эксперимент проведу.

[Arkano63rus]

Фокус не случился...

Я просто получил вместо ШИМ постоянные 24В между GND материнки и "+" пином для подключения куллера/лазера.

Получается ШИМ генерируется подтягиванием FAN0 "-" (PB5) к GND? А FAN0 "+" (VBB) наоборот - постоянные 24В?

Под спойлером распиновка материнки. Разъем куда подключаю куллер/лазер - FAN0 [в самом низу 4й слева]

Спойлер

Подскажите пожалуйста куда тогда копать и как? Не хватает у меня мозги.

Изменено 4 февраля пользователем Arkano63rus

[Arkano63rus]

Все нормально. Я, похоже, просто спалил ШИМ контроллер или ключ на FAN0. У меня теперь при любом раскладе на его контактах 24В. 

В какой-то момент было кратковременное КЗ. Принтер перезагрузился. Я не особо придал этому значение сразу.

[Lexter]

4 часа назад, Arkano63rus сказал:

0,9Ом (норм)

"Норм"... Это раз в 10 больше допустимого.

[Arkano63rus]

У меня на щупах мультиметра 0,8-1,2Ом. Я же не миллиомметром звонил, а обычным мультиметром. Не вижу повода для претензий к показаниям мультиметра 0,9Ом.

[BARS_]

В 04.02.2024 в 01:06, Arkano63rus сказал:

Даже при сигнале "0" он светится

А если ШИМ от него совсем отключить и замкнуть вход ШИМа лазера на GND через резистор на 1К?

В 04.02.2024 в 01:06, Arkano63rus сказал:

Лазерный модуль: LT-80W-AA

А вот тот сопливый разъем для кулера умеет выдерживать 4А тока? Почему лазер не подключен к силовой колодке Output B? Почему БП выбран прям вод в притирку по потреблению лазера безе запаса по мощности?

[Том]

17 часов назад, Arkano63rus сказал:

не особо придал этому значение сразу.

Угораздило тебя поставить мне минус, надо было ставить +, получил бы хорошую карму.

[BARS_]

21 минуту назад, Том сказал:

надо было ставить +

За что? За поток бреда?

[Arkano63rus]

8 часов назад, BARS_ сказал:

А если ШИМ от него совсем отключить и замкнуть вход ШИМа лазера на GND через резистор на 1К?

Первоначально так и хотел сделать пока осциллографа не было. Но то времени не было, то памяти, что этим надо бы заняться. 

А тут сложилось приятное с полезным. Ну и пошла коса на камень.

8 часов назад, BARS_ сказал:

А вот тот сопливый разъем для кулера умеет выдерживать 4А тока? Почему лазер не подключен к силовой колодке Output B? Почему БП выбран прям вод в притирку по потреблению лазера безе запаса по мощности?

Лазер питание берет не с разъема для куллера, а от своего БП (на картинке схематично изображен 12В 3А, на самом деле у меня 12в 8,5А), да и мощность у лазера не 80W, а в лучшем случае 10Вт, т.е. около 1А при 12В (я не измерял потребление, но, думаю, порядок такой). 

Почему не OutpuB? Не знаю... Но причина явно не в этом.

Причина точно в каких-то наводках... Я в этом уже уверен. А вот как это лечить я совсем не знаю. Ниже подробности откуда такая уверенность.

Удалось запустить второй pwm выход на материнке 3d принтера. На нем все та же история с генерацией ШИМ. На крупном масштабе времени все отлично: ШИМ имеет форму прямоугольных импульсов соответствующей скважности с частотой 1000Гц (ровно столько задано в конфиге материнки). Но стоит посмотреть на другом временном масштабе, то появляется необъяснимая синусоида частотой 50Гц. Вот картинки:

Так выглядит ШИМ при разных значениях управляющего значения:

Спойлер

А вот так если "отдалить" картинку и посмотреть при DC:

Это при задающем сигнале 0:

Спойлер

Это при сигнале более 0:

Спойлер

Тут видно, что импульсы ШИМ "пляшут" от все той же "синусоиды".

Ну и когда я уже снял осциллограммы что бы скинуть сюда, я выключил 3d принтер у увидел, что синусоида 50Гц даже не думает затухать. Она так и осталась на экране скопа даже после того, как я выдернул 3d принтер из розетки. Ниже осциллограмма уже без  питания 3d принтера:

При отключении щупа от 3d принтера синусоида пропадает.

Вот такая вот история без хорошего конца. Очень-очень жду дельных предложений.

Ах... да... я еще пробовал менять частоту ШИМ сигнала на материнке. Это совсем никак не повлияло на ситуацию. Только значение Frq на осциллографе увидел соответствующее.

[Lexter]

4 часа назад, Arkano63rus сказал:

синусоида 50Гц даже не думает затухать. Она так и осталась на экране скопа даже после того, как я выдернул 3d принтер из розетки

Ну так разберитесь наконец с "землями". Проверьте, куда вы "земляные" крокодилы осциллографа подключаете. Устраните

В 04.02.2024 в 18:13, Arkano63rus сказал:

от входа материнки до пина куллера/лазера 8 Ом

Пока у вас такой бардак в монтаже, включать питание принтера рано.

 

И по осциллограммам. На картинках с ШИМ у вас нижний край - синусоида 50 Гц, а верхний всегда ровненький. Уменьшите вертикальный масштаб осциллографа, чтобы видеть и верхний край. Сейчас сигнал явно уходит вверх за экран.

[BARS_]

11 часов назад, Arkano63rus сказал:

Лазер питание берет не с разъема для куллера, а от своего БП

Ну так может стоило нарисовать реально собранную схему, а не какую-то левую?

 

11 часов назад, Arkano63rus сказал:

Первоначально так и хотел сделать пока осциллографа не было.

И что помешало сделать это сейчас? Может он в принципе не умеет выключаться полностью.

 

11 часов назад, Arkano63rus сказал:

да и мощность у лазера не 80W, а в лучшем случае 10Вт, т.е. около 1А при 12В (я не измерял потребление, но, думаю, порядок такой). 

Думать не надо, надо либо мерить, либо читать, что пишет производитель

А пишет он, что при 12В лазер может требовать почти 4А.

 

11 часов назад, Arkano63rus сказал:

на так и осталась на экране скопа даже после того, как я выдернул 3d принтер из розетки.

Ну так может все таки стоит прочесть, как пользоваться прибором? GND щупа куда подключен?

 

11 часов назад, Arkano63rus сказал:

Очень-очень жду дельных предложений.

Для получения каких-либо предложений сначала нарисуйте как и куда все подключено на самом деле. Это раз. Проверьте, отключается ли лазер в принципе без ШИМ. Это два.

[Arkano63rus]

12 часов назад, BARS_ сказал:

Ну так может стоило нарисовать реально собранную схему, а не какую-то левую?

Схема не левая, а полностью отражает реальность. Поправил характеристики БП для лазера и нанес обозначения разъемов (красным) и контактов (зеленым).

12 часов назад, BARS_ сказал:

Может он в принципе не умеет выключаться полностью.

Странное предположение, но кто его знает... Если речь про лазер, то он умеет выключаться. Если отключить драйвер лазерного модуля от разъема FAN1, то лазер гаснет при этом на контакте Outpu A 12v остается соответствующее напряжение относительно Output GND. На лазере присутствует свой куллер охлаждения, который не перестает вращаться. Если речь про PWM на  FAN1, то должен выключаться. Почему нет-то? Да, в настройках конфига можно задавать различные параметры, в т.ч. и минимальный уровень, но у меня во-первых минимальный уровень там указан 0, а во вторых если бы даже и был бы там ШИМ, то он бы был прямоугольными импульсами с частотой 1000Гц, а не синусоидой 50Гц.

12 часов назад, BARS_ сказал:

А пишет он, что при 12В лазер может требовать почти 4А

Допускаю, что пиковые токи могут и составлять эти самые значения, но уже уточнил, что у меня 8,5А. Этого вполне с запасом. И проблема возникает до блока питания лазера. К делу это однозначно не относится.

12 часов назад, BARS_ сказал:

GND щупа куда подключен?

Измерения по питанию мат.платы производились на разъеме DC IN: щуп на "+", крокодил на "-". При этом никаких искажений кроме допустимой пульсации в 20мВ нет.

Ситуация "плывет" уже на контактах разъема FAN1. Щуп на контакт [VBB], крокодил на [PB6]. При установленном уровне PWM = 0 получается такая ерунда:

Если установить уровень PWM, к примеру, равным 30%, то картинка на тех же контактах получается такой:

20 часов назад, Lexter сказал:

Пока у вас такой бардак в монтаже, включать питание принтера рано.

Это фабричная материнская плата. Вы полагаете, что эти 8Ом между контактом [PB6] разъема FAN1 (на плате он промаркирован "-") и "-" разъема DC IN могут возникнуть от периферии???

20 часов назад, Lexter сказал:

На картинках с ШИМ у вас нижний край - синусоида 50 Гц, а верхний всегда ровненький. Уменьшите вертикальный масштаб осциллографа, чтобы видеть и верхний край. Сейчас сигнал явно уходит вверх за экран.

Если я уменьшу масштаб, то нижнюю "синусоиду" мы на нем едва увидим. Т.к. Амплитуда сигнала - 24В, а амплитуда "синусоиды" этой на порядок ниже. Разрешения экрана явно не достаточно, да и верхняя часть мало что показывает. Сейчас нет возможности снять актуальные показания. Но один из старых скринов подходящий я нашел.

[BARS_]

10 часов назад, Arkano63rus сказал:

полностью отражает реальность.

И тогда снова вопрос, почему лазер подключен в сопливый разъем для вентилятора, а не в силовой клеммник? Где логика? Этот разъем не выдержит 4А тока.

 

10 часов назад, Arkano63rus сказал:

Ситуация "плывет" уже на контактах разъема FAN1

Судя по картинкам, GND щупа висит в воздухе. Либо GND 

 

10 часов назад, Arkano63rus сказал:

крокодил на [PB6]

И вот там явно нет массы. Что, собственно, и подтверждает названия контактов, ибо VBB идет напрямую на + питания платы, а вот PB6 ШИМится через транзистор. Т.е. GND с этого контакта брать нельзя. Берите GND c любого другого разъема, где есть именно контакт GND, или напрямую с БП принтера, а ШИМ подключите вот так:

Тогда все заработает.

[Arkano63rus]

@BARS_ Спасибо огромное лично Вам и всем причастным!

Подключение резистора между контактами VBB и PB6 разъема вентилятора решило проблему. Обязательно снимать ШИМ с PB6. Я ведь сначала сейчас перепутал и подключил щуп на VBB как и ранее. Получил в итоге красиво наложенный ШИМ на синусоиду. Далее уже все было штатно. После подключения резистора и подключения щупа на PB6 (а крокодил на GND на входе материнской платы) я получил инвертированный ШИМ сигнал. Т.е. коэффициент заполнения был противоположен указанному значению на экране 3d принтера. Это легко исправляется инвертированием сигнала в конфигурационном файле. Конкретно в моей прошивке принтера за это отвечает эта строчка:

M950 F0 C"!fan1" Q1000                        ; fan1 - физический разъем, восклицательный знак для инвертирования сигнала, 1000 - частота в Гц
M106 P0 L0.01 S0 H-1                            ; P0 - fan1. L0.01 - минимальная скорость 1%. S0 - скорость куллера = 0. H-1 - Отключение работы по датчику температуры.