Hướng dẫn tự chế tạo máy cắt  khắc laser (Phần 2)

413

Ở bài viết trước, Hướng dẫn tự chế tạo máy cắt  khắc laser An Khánh đã chỉ ra một cách tổng quan về các vấn đề sau:

  • Sơ đồ cầu tạo nguồn của máy laser
  • Những lưu ý khi chế tạo máy cắt khắc laser
  • Những thứ cần chuẩn bị khi chế tạo máy cắt khắc laser
  • 5 bước tiến hành chế tạo máy laser.

Tất nhiên, điều bạn quan tâm đó chính là 5 bước tiến hành chế tạo máy khắc laser đúng không? Hãy cùng An Khánh bắt tay vào thực hiện theo hướng dẫn chi tiết dưới đây nhé!

Bước 1: Tìm mua bộ laser và điều khiển nó

Ở Hà Nội hay tp Hồ Chí Minh thì việc tìm kiếm một bộ laser bao gồm laser diode và một thấu kính aixiz khá dễ dàng. Còn nếu bạn không tìm được thì có thể vào trang laservietnam.com chọn mục laser diode và chọn một bộ phù hợp với khả năng kinh tế. Bạn không nên mua màu đỏ bởi  kính của nó rất khó tìm.

Laser Diode
Laser Diode
Aixiz
Aixiz
Laser diode đã được gắn vào aixiz
Laser diode đã được gắn vào aixiz

Sau khi đã có bộ laser, bạn cần phải test xem nó có hoạt động được hay không?

Laser diode là một diode phát quang giống như bóng đèn LED bình thường, vì vậy ta chỉ cần một con điện trở vài chục ôm là có thể test được. Bạn hãy ra ngoài tiệm mua 5 con điện trở 70ohm 2W rồi gắn vào nguồn 3V hoặc 6V hay 12V là được. Nên nhớ với loại diode nhỏ hơn 250mW thì bạn test ở mức 6V để dòng không quá lớn, đủ để test đèn laser. Vì nếu chọn mức 12V, con điện trở sẽ nóng rất nhanh và đèn laser sáng mạnh có thể gây hại cho mắt.

Tuy nhiên, để nó sáng ổn định và có thể điều chỉnh được độ sáng thì An Khánh khuyên bạn nên lắp mạch như sau:

Hướng dẫn tự chế tạo máy cắt  khắc laser

Laser diode An Khánh thay bằng bộ laser vì có chân âm, chân dương (nên rất dễ xác định. Con tụ 10mfd là 10 uF lớn hay nhỏ hơn đều được, nhưng càng lớn càng tốt. Con diode để chống ngắn mạch, chỗ 2 điện trở 10ohm mắc song song ra 5ohm bạn thể thay bằng điện trở 1 Ohm hoặc 0.5Ohm. Ở mức này dòng ra laser chỉ đạt max 200mA. Con LM317 có thể chịu tải lên 1.5A nên các bạn không cần lo lắng. Input voltage 7.2V thì nó ra 200mA nếu cao hơn thì dòng nó cũng cao hơn, các bạn nên dùng đồng hồ đo điện để kiểm tra trước khi mua laser.

Bước này mặc dù khá đơn giản nhưng đòi hỏi nhiều thời gian vì bạn khó mà có thể mua được laser diode trong 1 ngày.

Điều khiển laser diode bằng Arduino bằng cách nào?

Nếu bạn chỉ muốn làm mạch điều khiển laser đơn giản để cắt giấy đơn thuần thì bạn chỉ cần thay thế các button bằng một module relay.

Tuy nhiên, nếu muốn đi sâu hơn, điều khiển được cường độ dòng điện đi qua diode laser thì cần điều khiển áp đi vào. Như vậy, ta sẽ thay cái switch bằng một bộ điều khiển nguồn vào bằng transistor.

Bước 2: Tìm mua máy quét (scanner) và điều khiển nó

Bạn hãy đặt mua 2 mạch easy driver, hãy tìm mua trên google để tiết kiệm thời gian nhé. Nếu có điều kiện thì bạn mua luôn mấy miếng tản nhiệt nhỏ gắn lên IC. Easy driver mà bạn tìm không được thì có thể tìm một cách driver khác bất kì điều khiển động cơ bước có hỗ trợ micro stepping và điều khiển theo STEP và DIR.

Hướng dẫn tự chế tạo máy cắt  khắc laser

Tiếp đến, bạn cần tìm mua xác máy scanner. Bây giờ, đã có máy scan đi, việc quan trọng là làm thế nào để test cái động cơ bước trong máy scan?

Ở đây, An Khánh có đề cập đến một khái niệm mới là microstepping, nó sẽ giúp động cơ bước của bạn bước “rộng” hơn bởi mỗi step của động cơ bước được chia ra làm 2, làm 4,… Số step của động cơ bước lần lượt được nhân đôi, nhân bốn,…Với mạch easy driver này bạn có thể làm cho số bước tăng 8 lần.

Đến phần quang trọng tiếp theo, chúng ta sẽ làm một mạch đơn giản để xem thử nó sống hay đã chết. Bạn hãy lắp mạch này vào.

Hướng dẫn tự chế tạo máy cắt  khắc laser

Bạn gắn nguồn từ 6-27V vào chỗ jack cắm 2.1mm.

Có lưu ý nhỏ nhé, hầu hết dây nối chân của stepper trong máy scan đều giống nhau, chỉ có cái nó hoán vị vị trí ra thôi. Bạn hãy đánh dấu 4 chân của động cơ bước trong máy scan như sau:

Sau đó upload đoạn code này, nếu nó chạy tròn tròn liên tục thì động cơ bước của bạn hoạt động tốt :

void setup() {

    pinMode(8, OUTPUT);

    pinMode(9, OUTPUT);

    digitalWrite(8, LOW);

    digitalWrite(9, LOW);

}

void loop() {

    digitalWrite(9, HIGH);

    delay(1);

    digitalWrite(9, LOW);

    delay(1);

}

Đến phần làm mạch để gắn cái module, hãy sáng tạo nhé, chỉ cần lấy mấy header cái hàn vào mạch đồng thôi. Ngoài ra, bạn cần nối thêm 2 chân MS1 và MS2 vào cực dương để kích hoạt mức microstepping 8, vì sao lại mắc MS1 và MS2 vào cực dương , các bạn xem thêm ở bảng sau nhé:

Hướng dẫn tự chế tạo máy cắt  khắc laser

Bước 3: Gia công phần cứng

Như vậy, ta đã có được module điều khiển 2 động cơ bước, module điều khiển laser, laser, 2 động cơ bước và 2 cơ cấu truyền động cho trục X và trục Y. Bây giờ, tùy vào tình hình của máy scan của bạn mà thực hiện tiếp thôi.

Đây là phần khó nhất, nếu bạn không làm cho trục X và trục Y nó vuông góc với nhau thì khi cắt sau này nó sẽ bị nghiêng một góc đúng bằng trị tuyệt đối góc giữa trục X và Y hiện tại với góc 90 độ. Bạn cần một người giúp đỡ trong trường hợp này, và cần đến tay nghề chính xác.

Ở phần này, yêu cầu các bạn phải tùy cơ ứng biến vì nó phụ thuộc vào cơ cấu bên ngoài của máy scan, bạn có thể xem phần khung của kLaserCutter của chúng tôi để các bạn xem và ứng biến với máy scan của mình.

Hướng dẫn tự chế tạo máy cắt  khắc laser

Bước 4: Chuẩn bị Arduino và cài đặt phần mềm

Nguồn mở đã trở nên cực kì phổ biến và rộng lớn, vì vậy chúng tôi đã sử dụng một mã nguồn CNC mở để làm đó là GRBL v0.9j.

Để có thể thiết kế một thứ gì đó rồi từ đó đưa cho máy cắt laser tự chế, bạn cần sử dụng phần mềm inkscape.

Mặc định inkscape 0.91 đã có phần mềm chuyển đổi ảnh vectơ sang mã Gcode – tập mã lệnh của máy CNC nên là  Gcodetools.

giao diện phần mềm inkscape

Bước 5: Cài đặt kỹ thuật

Đến đây, bạn đã có:

  • 01 mạch điều khiển laser
  • 01 mạch gắn 02 mạch easy driver module.
  • 01 module laser
  • Phần khung máy laser cutter với việc sáng tạo dựa trên cấu trúc 2 máy scanner.
  • Gá module laser vào phần trục X

Đầu tiên, chúng ta cần lắp dây điện vào mạch Arduino như hình sau:

Chúng ta chỉ cần quan tâm đến 5 chân D2, D3, D5, D6 và D11. Trong đó: chân D2, D3 lần lượt nối với chân Step của mạch X và Y;chân D5, D6 nối với chân Dir của mạch X và Y. Chân D11 nối tới chân điều khiển relay hoặc chân điều khiển của transistor.

Tiếp theo ta sẽ phải thiết đặt phần mềm điều khiển máy cắt laser (grbl), bạn chọn port của con Arduino với baudrate 115200 và gõ lệnh $$ vào mục command.

Hướng dẫn tự chế tạo máy cắt  khắc laser

Mỗi stepper là khác nhau, làm thế nào mà ta có thể điều khiển được các động cơ bước ấy di chuyển đến đúng vị trí các góc của tờ giấy A4?

Bạn cần đảm bảo được 2 việc:

  • Phần cứng đảm bảo trục X vuông góc với trục Y
  • Biết được đơn vị step/mm của 2 trục X, Y; điều này ta có thể tính được bằng cách đếm động cơ bước có bao nhiêu bước. Nhưng, không dễ để tìm được tài liệu về loại động cơ bước trong máy scan đời cũ. Nên chúng tôi sẽ hướng dẫn các bạn tìm cách tính được cái step/mm này.

Chúng ta sẽ tìm cách chỉnh lại góc trục X. Từ phương pháp này, các bạn sẽ tự canh chỉnh lại trục Y.

Đầu tiên, theo kinh nghiệm thì phần lớn động cơ bước có tỉ lệ số bước và độ dài hành trình trình (step/mm) nằm trong khoàng 100 -250. Tuy nhiên, nên thử tìm ở mức nhỏ hơn cho nhanh (150 – 200). Ta sẽ gõ lệnh $100=200 để tạm xét tỉ lệ số bước và độ dài hành trình cho trục X, gõ lệnh G00 X210 và để cho động cơ bước chạy xong, sau đó dùng thước gạch canh sẵn 21cm đo thử hành trình hiện tại. Sau đó, gõ lệnh G00 X0 để cho động cơ bước quay lại vị trí 0. Sau đó xét: nếu hành trình thực tế ngắn hơn 21cm, hãy thử tăng tỉ lệ lên 210 và xem lại, nếu nhỏ hơn thử thả xuống 190. Sau đó thực hiện lại lệnh G00 X210, thử sai và điều chỉnh lại tỉ lệ.

Lưu ý:

Vì sao phiên bản grbl 0.9 sử dụng chân 11 để điều khiển đèn laser? Ở chân 11, Arduino hỗ trợ xung PWM, có nghĩa là ta có thể thay đổi được hiệu điện thế cấp vào transistor, từ đó thay đổi độ sáng của Laser. Nếu dùng module relay thay thế cho button ở mạch điều khiển laser thì laser chỉ sáng và tắt, vì vậy bạn nên thử làm module relay để khỏi phải lo đến mạch công suất transistor.

Đã xong, bây giờ bạn hãy bắt tay vào hưởng thụ thành quả, thử thiết kế và cắt những thứ hay ho bạn mong muốn thôi nào! Chúc bạn thành công.

Nếu bạn muốn sở hữu máy khắc laser chất lượng, vận hành mạnh mẽ thì hãy đến trực tiếp An Khánh để được tư vấn và chọn mua sao cho đáp ứng tốt nhất nhu cầu sử dụng của mình nhé!

Xem thêm:

Nguồn: Tổng hợp internet

BÌNH LUẬN