Как собрать лазерный гравёр своими руками: способы, материалы, инструкции

Как можно использовать Arduino

Небольшую плату, имеющую собственный процессор и память, контакты – Ардуино –  используют в процессе проектирования электронных устройств. Своего рода, это –  электронный конструктор, имеющий взаимодействие с окружающей средой. Через контакты к плате можно подключить лампочки, датчики, моторы, роутеры, магнитные замки к дверям – всё, что питается от электричества.

Arduino эффективно для разработки программируемых устройств, которые могут многое:

• прокладывать маршрут движения устройства (чпу станок),
• в партнёрстве с Easydrivers, можно осуществлять управление шаговыми двигателями станка,
• через эту открытую программируемую платформу можно осуществлять ПО персонального компьютера,
• подключение к Arduino датчика движения Line Track Sensor позволит отслеживать белые линии на темном фоне и наоборот,
• его используют для построения робота и различных узлов станков,
• выполняют ограничение шаговых моторов (при выезде за границу).

Мой вариант лазера:

Я тоже попробовал сделать лазер из DVD RW привода и хочу сразу вас предупредить, что идея хорошая, но реализовать её достаточно сложно. Разбирать рабочий DVD RW привод это глупо, а в поломанных приводах, как правило, лазерный диод уже палёный и восстановлению не подлежит. Даже если вам всё же удалось вынуть рабочий лазерный диод, то будьте готовы к тому, что к нему необходима специальная собирающая линза, так как сам по себе лазерный диод светит не сфокусировано. А что б сформировать требуемое расхождение луча вам понадобиться хорошая оптика. Линзы от DVD RW привод не дают желаемый эффект. Я просто купил готовый лазерный модуль типа HLDPM12-655-5 (в корпусе с оптикой и защитой от переполюсовки), и подключил его к обыкновенному блоку питания.

Рисунок №6 – HLDPM12-655-5 внешний вид Рисунок №7 – HLDPM12-655-5 подключённый к блоку питания Рисунок №8 – свечение лазера

Мощность моего лазерного диода всего 6 мВт (для моих целей этого было достаточно) но если вам необходимо прожигать отверстия в листке бумаги, то придётся покупать гораздо более мощный лазерный диод, который соответственно стоит дороже.

P.S.: Я постарался наглядно показать и описать не хитрые советы. Надеюсь, что хоть что-то вам пригодятся. Но это далеко не всё что возможно выдумать, так что дерзайте, и штудируйте сайт

1. Термолобзик своими руками Для фигурного выпиливания в легкоплавких листовых материалах, удобно применять так…
2. Регулируемый блок питания на стабилизаторе напряжения LM317 Начинающему радиолюбителю просто не обойтись без хотя бы простейшего блока…
3. Лестница своими руками Если вам необходимо добраться до какого, то предмета весящего на…
4. Тиристорный регулятор яркости настольной лампы Не смотря на то, что лампы накаливания вымирающий вид:)…
5. Рабочее место своими руками В сельской местности рабочее место может быть размещено в сарае,…

Создание лазерного гравера

Для простых работ, вроде выжигания узоров на дереве, не нужны сложные и дорогие устройства. Достаточно будет самодельного лазерного гравёра, работающего от аккумулятора.

Прежде чем делать гравёр, необходимо приготовить для его сборки следующие детали:

1. Лазерный диод из DVD-RW привода.
2. Фокусирующая линза.
3. Алюминиевый П-образный профиль или трубка из цветного металла со внутренним диаметром 15-20 мм.
4. Электролитический конденсатор 50 В, 2200 мкФ.
5. Резистор 5 Ом.
6. Плёночный конденсатор 100 нФ.
7. Тактовая кнопка.
8. Выключатель.
9. Теплопроводящий клей.
10. Аккумулятор типа 18650 и холдер для него.
11. Коробка из-под губки для обуви.
12. Скотч, в том числе и двухсторонний.
13. Клеевой термопистолет с расходниками.
14. Контроллер заряда.
15. Гнездо Jack 2,1 Х 5,5 мм.

Вытащите из DVD-привода пишущую головку.

Аккуратно извлеките фокусирующую линзу и разбирайте корпус головки до тех пор, пока не увидите 2 лазера, спрятанных в теплораспределяющие кожухи.

Один из них — инфракрасный, для считывания информации с диска. Второй, красный, — пишущий. Для того чтобы их отличить, подайте на их выводы напряжение в 3 вольта.

Распиновка выводов:

Перед проверкой обязательно наденьте тёмные очки. Ни в коем случае не проверяйте лазер, глядя на окошко диода. Смотреть нужно только на отражение луча.

Необходимо выбрать лазер, который засветился. Оставшийся можно выбросить, если не знаете, куда его применить. Для защиты от статики спаяйте все выводы диода вместе и отложите его в сторонку. Отпилите от профиля 15 см отрезок. Просверлите в нём отверстие под тактовую кнопку. Проделайте в коробке вырезы под профиль, гнездо для зарядки и выключатель.

Принципиальная схема лазерного гравёра из DVD своими руками выглядит следующим образом:

С помощью проводов к контактам В+ и В- контроллера заряда припаяйте отсек для аккумулятора. Контакты + и — идут на гнездо, оставшиеся 2 — на лазерный диод. Сначала навесным монтажом спаяйте схему питания лазера и хорошо заизолируйте её скотчем.

Проследите, чтобы выводы радиодеталей не замыкались между собой. Припаяйте к питающей схеме лазерный диод и кнопку. Поместите собранное устройство в профиль и приклейте лазер теплопроводящим клеем. Остальные детали закрепите на двухсторонний скотч. Установите на своё место тактовую кнопку.

Вставьте профиль в коробку, выведите провода и закрепите его термоклеем. Припаяйте выключатель и установите его. Ту же процедуру проделайте с гнездом для зарядки. Термопистолетом приклейте на свои места аккумуляторный отсек и контроллер заряда. Вставьте в холдер батарею и закройте коробку крышкой.

Перед началом использования нужно настроить лазер. Для этого в 10 сантиметрах от него поставьте лист бумаги, который будет мишенью для лазерного луча. Разместите фокусирующую линзу перед диодом. Отдаляя и приближая её, добейтесь прожига мишени. Приклейте линзу к профилю в месте, где был достигнут наибольший эффект.

Собранный гравёр отлично подойдёт для мелких работ и развлекательных целей вроде поджигания спичек и прожига воздушных шариков.

Помните, что гравёр — это не игрушка, детям давать его нельзя. Лазерный луч при попадании в глаза вызывает необратимые последствия, поэтому храните устройство в недоступном для детей месте.

О лазерном диоде:

Как правило, лазерный диод это миниатюрное устройство с тремя (рисунок №2) или четырьмя ножками в зависимости от типа.

Рисунок № 2 – Внешний вид лазерного светодиода с тремя ножками

Почему три ножки? Дело в том что внутри корпуса находится кроме лазерного излучающего диода ещё и фотодиод рисунок №3.

Риснок №3 – Схема лазерного светодиода

Фотодиод предназначен для того чтобы управлять (регулировать или ограничивать) током лазера. Конструктивно это выглядит так: рисунок №4.

Рисунок №4 – Лазерный диод вразрезе.

Маломощные лазерные диоды эксплуатируются с напряжениями в несколько вольт и силой тока в диапазоне примерно от 50 до 80 мА. Указанный в соответствующих паспортах на них (Datasheet). Например рабочий ток (50-60 мА) ни в коем случае нельзя превышать! Опасны также им­пульсные перегрузки

Поэтому при питании лазерного светодиода нужно принимать во внимание то, чтобы такие пики отсутствовали. Надежнее всего использо­вать в качестве источника питания для диода не блок питания, а батареи

Но это не всегда подходит – особенно если вы хотите сделать стационарную установку.

Итак, если вы желаете подключить ваш лазерный диод (ЛД) к не стабилизированному (простому) блоку питания рекомендую воспользоваться схемой рисунок №5:

Рисунок №5 – Схема подключения ЛД к нестабилизированному источнику питания

С1– 10 мкФ С2 – 47 пФ С3,С4 – 10 нФ R1 – 10 К R2 – 1,5 К R3 – 33 Ом VT1 – ВС548 VT2 –BD675 VD1 – Лазерный диод VD2 – 3,3 В/ 1,3Вт Благодаря такому подключению лазерного диода можно предотвратить его выход из строя. Падение напряжения на резисторе R2 открывает транзистор VT 1, он управляет током базы транзистора VT 2. В контуре регулирования ток фотодиода колеблется около 400 мкА. Конденсатор С4 устраняет импульсные помехи, а емкостной делитель напряжения, состоящий из конденсаторов С2 и СЗ, обеспечивает запуск процесса регулирования сразу при подаче напряжения питания.

Подача питания

Часть работы выполнена. Теперь самодельное устройство необходимо обеспечить электрическим током. Питание стандартного диода должно быть 3V, а расход до 400 мА. Эти значения могут меняться в зависимости от быстроты записи на диск.

Существует 2 способа питания, каждый из которых обладает преимуществами и недостатками. Тем не менее, каждый из работает от аккумулятора (батареек).

Первый вариант

Отличительная особенность первого способа — регуляция напряжения с помощью резистора. Лазеру не требуется большая мощность. Так, компонентам привода, скорость записи которого 16X, достаточно будет 200 мА. Повышать это значение максимум можно до 300 мА, иначе существует вероятность испортить кристалл и забыть о самодельном лазере. Главные преимущества такого способа заключаются в надёжности изделия и простоте изготовления. Основной недостаток — возможные проблемы с размещением батареек.

Второй способ

Создать лазер по данному варианту будет сложнее. Кроме того, готовое устройство больше подходит для стационарного размещения. Дело в драйвере (микросхеме LM-317), который из себя представляет плату для создания определённой мощности, а также ограничения электротока.

Как видно на схеме, для создания лазера потребуются:

• Непосредственно, микросхема LM-317.
• 2 резистора на 10 Ом.
• 1 переменный резистор на 100 Ом.
• 1 диод.
• Конденсатор на 100 мкФ.

Вне зависимости от окружающей среды, а также источника питания, драйвер будет поддерживать мощность 7V.

Самодельный лазерный гравер для работы с большими площадями

В качестве основы берется любой чертеж для сборки так называемых KIT наборов от тех же друзей китайцев.
Найти алюминиевый профиль не проблема, изготовить каретки с колесиками тоже. На одну из них устанавливается готовый лазерный модуль, другая пара кареток будет перемещать направляющую ферму. Движение задают шаговые двигатели, крутящий момент передается с помощью зубчатых ремней.
Конструкцию лучше собрать внутри какого-нибудь ящика, с активной вентиляцией. Выделяющийся при гравировке едкий дым вреден для здоровья. При эксплуатации в помещении, необходима вытяжка на улицу.

Важно! При эксплуатации лазера такой мощности, необходимо соблюдать меры безопасности.

Если вы работаете с металлическими пластинами, отраженные блики луча могут повредить сетчатку глаза. Лучшей защитой послужит оргстекло красного цвета. Это нейтрализует синий лазерный луч, и позволит контролировать процесс в реальном времени.
Схема управления собирается на любом программируемом контроллере. Наибольшей популярностью пользуются системы Arduino UNO, продающиеся на тех же китайских сайтах электроники. Решение недорогое, но эффективное и практически универсальное.
Самый распространенный вариант – подключение к персональному компьютеру. Создание рисунка и параметров гравировки происходит на любом стандартном графическом редакторе.

Важно! Следует помнить, что большинство контроллеров на базе Arduino работают только с векторными изображениями.

Если ваша картинка растровая – следует произвести трассировку.

Подключив и запрограммировав контроллер USB, вы сможете выводить задание на гравировку непосредственно с цифрового носителя (флешки), предварительно создав файл на компьютере.
Итог:

Гравировальный станок с лазерной головкой настолько доступен, что его можно приобрести не только для коммерческого применения, но и для личного использования.

Изготовление поделок для детей, экономия на рекламных материалах для собственной фирмы, дизайнерские предметы для жилища – вот неполный перечень применения станка.

А самостоятельно изготовленная установка будет радовать вас минимальными затратами.

Лазерный гравер своими руками из DVD привода — видео инструкция

Как сделать гравер из DVD-привода

Из DVD-привода изготавливают лазерный гравер или ЧПУ станок. Чтобы сделать самодельный инструмент, потребуется:

• отладочная плата с USB-кабелем;
• DVD или CD;
• фанера толщиной 6-10 мм;
• саморезы по дереву;
• лазерный модуль;
• джойстик;
• компьютерный блок питания;
• полупроводниковые триоды TIP120 или TIP122;
• резистор 2200 Ом;
• провода для соединения;
• электролобзик;
• дрель;
• свёрла по дереву 2, 3 и 4 мм;
• паяльник;
• канифоль;
• гайки и шайбы 4 мм;
• винт 4X20 мм.

Процесс изготовления ручного гравера следующий.

1. DVD или CD приводы разбирают, вынимая внутренний механизм.
2. Удаляют оптику и плату механизма.
3. Отрезают провод, отходящий от шагового двигателя. На его место припаивают провода.
4. Из фанеры вырезают квадрат со стороной 8 см и приклеивают его на один из приводов.
5. К другому приводу крепят пластинку, на которую будет устанавливаться лазер. Для этого подойдут и фанера, и пластик.
6. Корпус гравера изготавливают по шаблонам, распечатанным на принтере. В качестве материалов используют фанеру или пластмассу. В заготовках просверливают отверстия, в которые будут вкручиваться саморезы.
7. В получившихся деталях проделывают отверстия для крепления приводов. Точной разметки нет, так как механизмы бывают разных размеров и могут располагаться различными способами.
8. Заготовки соединяют саморезами, предварительно просверлив отверстия 2 мм, чтобы фанера не треснула. Пластиковые детали соединяют железными уголками и винтами.
9. Для придания красоты внешнему виду инструмента гравер ошкуривают и красят. Можно использовать аэрозольные или акриловые краски.
10. От блока питания отрезают колодки. Замыкают зелёный и чёрный провода. Скручивают либо ставят между ними выключатель для удобства.
11. Далее выводят красный, жёлтый и чёрный провода, чтобы подключить нагрузку.
12. Гравер крепят к блоку питания при помощи двухстороннего скотча.
13. К отладочной плате крепят джойстик и кнопку, затем выводят провода и крепят к фанерному корпусу.
14. Для того чтобы правильно разместить электрику, используют специальные схемы.
15. Лазер подключают через транзисторы. Чтобы лазер прочно крепился, его прикручивают к пластиковой пластине. Сначала крепится радиатор охлаждения, затем внутрь вставляется лазер, который затем фиксируют винтами. Далее эту конструкцию закрепляют на корпус гравера.
16. Затем скачивают программное обеспечение для Aurdino. Лучше скачивать новую версию, чтобы механизм работал исправно.

11фотографий

Также создание гравировального станка из DVD-привода требует не только аккуратности, но и знаний в электрике, а также осведомлённости в программных обеспечениях. Ведь нормальная работа ЧПУ станка зависит от настройки программ, при помощи которых задаются задачи выполнения для гравера.

Необходимые инструменты

Чтобы сделать лазер, потребуются определённые компоненты. Все они продаются в обычных магазинах электроники, поэтому каких-либо лишних усилий прикладывать не придётся. Итак, для изготовления потребуются:

• Дисковод (DVD-привод). Можно использовать неисправную модель, главное, чтобы работал лазерный диод.
• Паяльник. Подойдёт практически любой, большая мощность не требуется.
• Несколько мелких проводов — необходимы для соединения деталей друг с другом.
• Портативный коллиматор (или обычная лазерная указка).
• 2 резистора с сопротивлением 10 Ом.
• 3 аккумуляторные батареи типа ААА (мизинчиковые батарейки).
• 2 конденсатора, один — на 0,1 мкФ, второй — на 100 мкФ.
• Плоскогубцы.
• Небольшая отвёртка.
• Маленький ножик.
• В некоторых случаях может потребоваться микросхема LM-317.

Как видно, чтобы сделать лазер из DVD-дисковода, не требуется каких-то сложных компонентов.

Вторая жизнь старым приводам

Многих интересует вторичное использование компонентов техники со статусом – морально устаревшая. В интернет-ресурсах уже есть интересные публикации по поводу того, где найти применение для старых приводов CD или DVD.

Один из умельцев изготовил своими руками станок чпу из dvd-Rom, хотя для управления подойдет и CD-ROM. В ход идет все, что имеется в наличии. Станок предназначен для изготовления печатной платы в электронике и фрезеровки-гравирования небольших заготовок. Последовательность работ можно сформулировать так:

1. Понадобится три двд-ром привода для точного позиционирования, чтобы координатный станок перемещать вдоль трёх осей. Приводы должны быть разобраны, а лишние элементы убраны. На шасси должен остаться только шаговый двигатель вместе с механизмом скольжения.

ВАЖНО! Шасси разобранного привода должно быть металлическим, а не пластмассовым

Поскольку двигатель от DVD – биполярный, достаточно обе обмотки прозвонить тестером, чтобы определить их предназначение.
Кое-кто сомневается, достаточно ли мощности моторчика, рабочий узел передвигался на нужное расстояние? Чтобы уменьшить усилия двигателя, важно определиться, что стол будет подвижным, а не портального типа.
Основание станины – 13,5х17 см, а высота брусков для вертикальной стойки станка 24 см. Хотя DVD приводы производителей могут отличаться габаритами.
Далее надо взять шаговые двигатели, чтобы припаять провода управления (не важно – это будут контакты двигателя или кабельный шлейф).
Поскольку соединение с помощью винтов здесь не приемлемо, деревянные прямоугольники (будущие платформы), которые будут передвигаться вдоль трех осей, надо приклеить к подвижным деталям двигателя.
Шпинделем послужит электродвигатель, имеющий два винтовых зажима

Он должен быть предельно легким, иначе механизмам от CD/DVD его будет трудно поднять.

Шаг 10: Печатаем первый объект

Теперь аппарат должен быть готов для первого теста. Наш экструдер использует пластиковую нить диаметром 1.75 мм, которую легче выдавливать и более она более гибкая, чем стандартная диаметром 3 мм. Мы будем использовать PLA пластик, который является био-пластиком и имеет некоторое преимущество по сравнению с ABS: он плавится при более низкой температуре, что делает печать более легкой.

Мы печатаем на принтере небольшой куб калибровки (10x10x10 мм), он будет печатать очень быстро, и мы сможем обнаружить проблемы конфигурации и моторный шаг потери, путем проверки фактического размера печатного куба.

Так, для начала печати, открыть модель STL и нарезать его, используя стандартный профиль (или тот, который вы скачали) с резки Skeinforge: мы увидим представление нарезанного объекта и соответствующий G-код. Мы подогреваем экструдер, и когда он нагреется до температуры плавления пластика (190-210C в зависимости от пластической марки) выдавим немного материала (пресс выдавливания), чтобы увидеть, что все работает должным образом.

Мы устанавливаем начало координат относительно экструзионной головки (х = 0, у = 0, z = 0) в качестве разделителя используем бумагу, головка должна быть как можно ближе к бумаге, но не касалась ее. Это будет исходное положение для экструзионной головки. Оттуда мы можем начать печать.

Окончательная настройка и подготовка к работе

Изготовив лазерный гравировальный станок своими руками и закачав в его управляющий компьютер необходимое программное обеспечение, не приступайте к работе сразу: оборудование нуждается в окончательной настройке и регулировке. В чем заключается такая регулировка? Прежде всего необходимо убедиться, что максимальные перемещения лазерной головки станка по осям X и Y совпадают со значениями, полученными при преобразовании векторного файла. Кроме того, в зависимости от толщины материала, из которого изготовлено обрабатываемое изделие, надо отрегулировать параметры тока, подаваемого на лазерную головку. Делать это нужно для того, чтобы не прожечь изделие, на поверхности которого требуется выполнить гравировку.

Очень важным и ответственным процессом является точная настройка (юстировка) лазерной головки. Юстировка нужна для того, чтобы отрегулировать мощность и разрешение луча, вырабатываемого лазерной головкой вашего гравера. На дорогих серийных моделях лазерных гравировальных установок юстировка выполняется при помощи дополнительного маломощного лазера, установленного в основную рабочую головку. Однако в самодельных граверах, как правило, используются недорогие лазерные головки, поэтому такой способ точной настройки луча для них не подходит.

Испытайте свой самодельный лазерный гравер сначала на простых рисунках

Достаточно качественная юстировка самодельного лазерного гравера может быть выполнена при помощи светодиода, извлеченного из лазерной указки. Провода светодиода подсоединяются к источнику питания с напряжением 3 В, а сам он фиксируется на рабочем конце штатного лазера. Попеременно включая и регулируя положение лучей, исходящих от тестового светодиода и лазерной головки, добиваются их совмещения в одной точке. Удобство использования светодиода от лазерной указки заключается в том, что юстировка с его помощью может выполняться без риска нанесения вреда как рукам, так и глазам оператора гравировальной установки.

Процесс сборки

Самодельный гравировальный станок предложенной конструкции – это устройство челночного типа, один из подвижных элементов которого отвечает за перемещение по оси Y, а два других, спаренных, – за перемещение по оси X. За ось Z, которая также оговаривается в параметрах такого 3D-принтера, принимается глубина, на которую осуществляется прожиг обрабатываемого материала. Глубина отверстий, в которые устанавливаются элементы челночного механизма лазерного гравера, должна составлять не менее 12 мм.

Рамка рабочего стола – размеры и допуски

В качестве направляющих элементов, по которым будет перемещаться рабочая головка лазерного гравировального устройства, могут выступать алюминиевые стержни диаметром не менее 10 мм. Если найти стержни из алюминия не представляется возможным, для этих целей можно использовать стальные направляющие такого же диаметра. Необходимость применения стержней именно такого диаметра объясняется тем, что в таком случае рабочая головка лазерного гравировального устройства не будет провисать.

Изготовление подвижной каретки

Поверхность стержней, которые будут использоваться в качестве направляющих элементов для лазерного гравировального устройства, надо очистить от заводской смазки и тщательно отшлифовать до идеальной гладкости. Затем на них следует нанести смазывающий состав на основе белого лития, который улучшит процесс скольжения.

Сборка корпуса

Установка шаговых двигателей на корпус самодельного гравировального устройства осуществляется при помощи кронштейнов, изготовленных из листового металла. Чтобы сделать такой кронштейн, лист металла, ширина которого приблизительно соответствует ширине самого двигателя, а длина в два раза превышает длину его основания, сгибают под прямым углом. На поверхности такого кронштейна, где будет располагаться основание электромотора, сверлят 6 отверстий, 4 из которых необходимы для фиксации самого двигателя, а два остальных – для крепления кронштейна к корпусу при помощи обычных саморезов.

Для установки на вал электромотора приводного механизма, состоящего из двух шкивов, шайбы и болта, также используется кусок металлического листа соответствующего размера. Чтобы смонтировать такой узел, из металлического листа формируют П-образный профиль, в котором просверливаются отверстия для его крепления к корпусу гравера и для выхода вала электродвигателя. Шкивы, на которые будут надеваться зубчатые ремни, насаживаются на вал приводного электромотора и размещаются во внутренней части П-образного профиля. Надетые на шкивы зубчатые ремни, которые должны приводить в движение челноки гравировального устройства, соединяются с их деревянными основаниями при помощи саморезов.

Установка шаговых двигателей