Interesse an einem "Forumsprojekt Laserdiodenmodul mit Treiber"?

... laßt mich erstmal "zu Atem kommen"

Ich war gestern mit dem Chef zu einem Kundenprojekt-Termin in Heppenheim ... heute zu einem Volltages-Kurztripp zur Messe "World of Photonik" nach München ... morgen noch ein paar "Abschluß-Besprechungen" ... am WE der 80-ste Geburtstag meiner Mutter, ab dann zwei Wochen Urlaub ... in denen ich zwei Kellerräume umräumen/freiräumen muß und parallel dazu das Projekt Lostreten ... es kann also nur noch wenige Tage dauern

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Viktor
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Call for the project "garbage-free seas" - [reprap.org]

Hallo

Ich bin doch erst mal dabei mich in das Thema Laser einzulesen und erste Erfahrungen zu Sammeln. Deshalb meine Interessensbekundung.
Ob diese Art des Lasers für mein Vorhaben gut oder schlecht ist weiß ich auch noch nicht so genau. Wie Viktor schrub gibt es vielleicht besser passende Wellenlängen dafür.

Das Projekt steckt noch in der Wunschvorstellung und Sammeln von Info's.

Also bitte von meiner Seite nicht zu viel erwarten!

mfg Ralf

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mfg Ralf

Prusa i2 - Ramps 1.4 | DDP | Mk2a | Direktdrive - 0,4er Düse und Prusa i2 (Umbau) Gen7 v1.5 | DDP | Kapton-Heater 12V | Direktdrive V3 - 1,75mm + 0,5er Düse
FW-Repetier v1.92.8 + Host v2.1.3 | Skeinfore v12.03.14 | Sparkcube v1.1XL 300mm-Z im Bau

... ich bin derzeit am Redesignen des "einfachen" Treibers und werde ab Donnerstag (bin Morgen unterwegs) auch ein paar Infos zu den Dioden bzw. zum Bearbeiten der Fasern posten ...

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Viktor
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Servus,
Mit einfachen Treiber meinst du Schätzungsweise deine LM317?
Wäre es bei einen so hohen Strom nicht besser wenn man da keinen Linearregler benutzt?
Da verheizt man doch einiges in dem Regler und in dem in Serie geschalteten Widerstand oder?

Gruß Bene

Hi Bene,

ich habe eine Schaltung mit Operationsverstärkern als Stromregler und MOSFET's für den Strom für die kommerziellen Module aufgebaut und bin noch am Überlegen, ob/wie ich das in das Projekt übertragen kann.

Solange ich das noch nicht habe, passe ich den "Stufen-Strom"-Treiber an. Statt LM317 nehme ich die pinkompatiblem LM338, die mehr Strom können.
Die Shunt-Widerstände haben entsprechende Werte, um den Strom in Stufen von 500mA, 1A, 1.5A, ... bis Max. Strom schalten zu können.

Ich habe ein paar andere "low-drop"-Treiber mit DC-DC-Wandlern und MOSFET's ausprobiert, die erzeugen aber alle viel zu starke Stromspitzen beim Schalten, so daß die LM-Treiber (trotz der höheren Hitzeerzeugung) deutlich zuverlässiger und "Dioden-schonender" sind ...

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Viktor
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Hallo Viktor,
Okay ich bin eigentlich der Meinung das z.b. ein Buck Wandler mit Stromregelung effizienter ist.
Aber da wir hier ja eigentlich einen pulsierenden Strom erzeugen ist ja das Resultat mit den stromspitzen klar.
Für die viele Anwendungen sind die stromspitzen nicht ganz so schlimm aber bei lasersioden hast du mehr Erfahrung als ich.
Ich werde trotzdem mal gucken ob ich im Bereich konstantstromversorgung was beitragen kann.
Habe ja schließlich nicht umsonst Elektroniker für Geräte und System gelernt.

Gruß Bene

Hi Bene,

ja, schau mal - ich habe verschiedene "effiziente" Buck/DC-DC-Stromtreiber da und getestet -- entweder haben sie extra einen "Soft-Start", der sie beim Pulsen auf um die 5kHz begrenzt ... oder sie schießen die Dioden beim Ausschalten mit kurzen negativen(!) Stromspitzen von ein paar Hundert Nanoskeunden Länge und einigen Ampere(!) Spitzenstrom nach kürzester Zeit ab

Selbst eine Partnerfirma mit eigener Elektronikentwicklung hat sich dran gewagt -- entweder Stromspitzen von bis zu 300% des Maximalstroms, oder weniger als 10kHz maximale Pulsraten ... ich brauche mindestens um die 100kHz und laufe mit meinen eigenen Treibern beim Gravieren mit bis zu 200kHz und habe sie mit bis zu 1MHz getestet.

Hab' mal nachgeschaut, was "Laser-Profi-Firmen" für ihre Hochstrom-Diodentreiber haben wollen -- für einen Treiber mit 5A und 100kHz (oder 10A, 50kHz) werden schonmal bis zu 3k€ verlangt! ... andere gibt's als "nackte Module" aber auch schnonmal für "nur" 500€

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Viktor
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... hier mal der erste Schaltplan-Entwurf des "einfachen" Stufen-Treibers:

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Viktor
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... ich verschiebe diesen Thread demnächst ins "Projekte"-Forum - also nicht wundern, wenn's hier weg ist

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Viktor
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... und so würde das dann als Aufbau aussehen - die TO22-Gehäuse werden alle mit Isolierpads an einen großen KüKö geschraubt, die Platine kann ebenfalls über Alustreifen unten an den gleichen KüKö geschraubt werden, oder beide zusammen auf eine Trägerplatte:

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Viktor
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Gibt es denn da Standartkühlkörper? Oder muss man da viel ändern?

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MfG
Jonas


Sparkcube v1.1xl


Meine Thingiverse Dinge: [www.thingiverse.com]

Vorweg - ich gebe zu ich bin bei E-Technik nicht so bewandert, aber rechne ganz gerne also bitte mit Vorsicht geniessen was ich sag bevor es nicht irgendwer bestätigen kann

Also ich hab beim Kühlkörper aktuell an sowas gedacht
https://www.reichelt.de/Leistungs-Kuehlkoerper/V-PR138-94-M3/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=7771&ARTICLE=35400&OFFSET=16&
gibts dort in 3 verschiedenen Längen... Müsste man dann halt schauen welche Längen und wieviele man braucht...
In Kombination mit Glimmerscheiben und den Hülsen für die Schrauben sollte das doch eigentlich gehen?

Zum Treiber. Wäre es nicht denkbar parallel zu R5 mit 0.47 noch nen weiteren Widerstand mit zB 4.7 zu packen und dann zwischen LM338 und den Widerständen nen Jumper zum auswählen zu packen? Also nicht gleichzeitig die Widerstände, sondern nen wirkliches entweder/oder. Wäre dann wenn ich richtig rechne nen "I6" von 0.27A welche man anstatt(!) den 2.66A nehmen könnte. Ich denke da dran da ich ja auch schon nen 2.8W-Laser hab, das ich den Treiber evtl für beide noch freier nutzen kann. Bei dem brauch ich den großen I5 nie, würde mir aber mit nur einem zusätzlichen Widerstand und einem Jumper auf 3 Pins auf der Platine - also vielleicht 50cent - grad im Bereich unter 2.5A noch einige zusätzliche LeistungsZwischenSchritte ermöglichen? Ist nur ne Überlegung... der größere R7 (0,2 statt 0,1 wie beim Rest) verwirrt mich da momentan noch etwas.
mag aber auch sein das des totaler quatsch ist...

MfG Thomas

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 05.07.17 06:46.

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Aufbau meines Sparkcube XL (unfinished)

... es gibt mehrere "Standard"-Kühlkörper-Typen, die sich dafür eignen würden - ich schau mal, was wir in der Firma normal verbauen, oder was ich in meinen Bastelkisten an verschiedenen Typen (meist von Conrad) da habe.

Statt Glimmer-Scheibchen haben wir Rollen mit selbstklebenden Silikon-Plättchen, was deutlich einfacher zu montieren ist - hab' noch ein paar *zig davon da, werde bei der Serienfertigung aber bestimmt noch viel mehr brauchen.

Die eigentliche "Aufgabe" ist das Drehen der Hülsen für den Optik-Kopf - die ersten habe ich noch selber auf meiner kleinen Uhrmacher-Drehbank gemacht, kann auch noch ein paar fürs Testen machen ... werde das aber an jemand anders abgeben, wenn es mehrere (gleichartige) werden sollen ...


***
-- zur Größe der Platine - ich habe mich an das Euro-Format (160x100mm) gehalten - die Platine ist 160x24mm groß

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 05.07.17 14:48.

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Viktor
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... habe vorhin angefangen, die Teile für die Faserbearbeitung zusammenzusuchen - anbei ein paar erste Bilder von den aus den defekten Faserlasern ausgebauten Dioden und einem der alten Treiber-Prototypen, mit dem ich die ersten Gravier-Tests gemacht hatte.

Je nachdem, wo die Resonatorfaser im Gehäuse explodiert ist, sind die Rest-Fasern entweder ziemlich kurz, oder auch mal bis über 1m lang - die meisten haben irgendwas zwischen 150 und 400mm Länge:




-- etwas Test-Equipmemt - immer nur mit Brille arbeiten!!




-- das sieht die Kamera bei etwa 1/2 W Leistung - für das Auge wäre das absolut unsichtbar ... Fokussierung habe ich noch nicht dran - muß mal schauen, ob ich noch eine alte finde oder wann ich ein paar neue mache:




-- und das zeigt die IR-Indikator-Karte -- das grüne Leuchten ist direkt zu sehen:




-- Test mit kleinster Leistung bei etwa 450mA Strom:




-- und etwas mehr - etwa 1 Watt bei 1 Ampere Strom -- mehr sollte man der kleinen IR-Indikator-Karte nicht zumuten ... hab' irgendwo noch eine Keramikplatte, die mehrere *zig Watt abkann:




... die nächsten Tage (bzw. Abende) werde ich ein paar Faserenden "cleaven" (brechen) und davon auch Bilder machen ...

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Viktor
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Mein Club: [hackerspace-ffm.de]
RADDS-Shield -> Commercial [max3dshop.org]

... hier, wie angekündigt, Bilder vom "cleaven" einer Faser - zunächst das Werkzeug, das ich normalerweise für die Faserbearbeitung zusammenstelle (fehlt noch der ganze Polier-Kram):




-- nur fürs "cleaven" (Fasernde senkrecht brechen) reichen erstmal nur die Klingen:




-- zum Entfernen des Mantels geht auch noch ein normales Messer/Skalpell:




-- hier ist der Mantel entfernt, ab jetzt ists zu klein für die Kamera:




-- Mikroskop-Bild - Mantel entfernt:





-- unbearbeitetes Faserende - Faser noch in Gel-Schutzhülle:




-- Gel-Schutzhülle über etwa 10mm abgezogen (geht mit etwas Übung mit leichtem Einkerben und Abziehen mit dem Daumennagel):




-- Rasierklinge fürs Ritzen:




-- an der geritzten Stelle abgebrochen = "cleaved":




-- Test bei etwa 300mW OK! (sonst hätte ich nochmal brechen müssen)




Mit diesem noch recht simplen "cleaven" habe ich dauerhaft bis zu 20Watt aus den Fasern rausbekommen! - bei den 9Watt-Dioden lohnt sich also das Polieren des Faserendes also noch nicht.

Als nächstes suche ich die Optik zusammen ...

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Viktor
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Wie baut man denn die Optik für das Faserende auf? Da braucht man sicher eine spezielle Faserhalterung und Linse, oder? Einfache fokussierlinsen mit fester Brennweite für die jeweilige Wellenlänge kann man nicht verwenden, oder?

Jetzt müsste ich nur mal an so eine 9W Diode kommen...

... die 9W-Diode bekommst du z.B. von mir

Auf das Faserende stecke+klebe ich ein dünnes Röhrchen, um sie überhaupt handeln zu können ... mit diesem Röhrchen zusammen stecke+klebe ich sie dann in ein Stück aufgebohrte M5-Gewindestange ... bei einer langen Faser kommt noch ein Panzerschlauch drumrum.

Auf dieses Stück Gewindestange schraube ich dann eine Hülse mit der Linse drin -- so können durch unterschiedlich weites Aufschrauben recht einfach verschiedene Fokusabstände eingestellt werden.

Hier zwei Bilder von einem Aufbau mit langer Faser im Panzerschlauch und einem LM-Treiber und mit kurzer Faser mit einem der Analogtreiber, die ich für die Firma aufgebaut hatte:

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Viktor
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Sehr cool das du das alles so ausführlich dokumentierst, ist ja auch nicht wenig Aufwand!
Da hat man doch gleich einmal eine Vorstellung wie sich das ganze am Ende gestalten könnte.

... hab' noch einen der Optik-Köpfe mit passender Kunststofflinse gefunden - das Faserende habe ich noch nicht in die 5mm-Gewindehülse eingeklebt, also erstmal nur "drangehalten"




Der Fokus liegt etwas näher, als die schwarz markierte Fläche auf dem Karton, dann wäre der Leuchtpunkt mit etwa 0.3mm Durchmesser aber kaum zu sehen - wenn ich die Linse etwas von der Faser entferne, dann wird der Fokusabstand und auch Spot-Durchmsser kleiner ... kleinster Spot-Durchmesser mit diesem Aufbau wäre etwa 0.1mm bei ca. 15mm Fokusabstand.

Bei 0.3 Watt ist der etwas aufgeweitete Spot schon gut zu sehen, bei knapp 1W fängt das trotz der Aufweitung an zu kokeln ...





1-mal bearbeitet. Zuletzt am 08.07.17 16:51.

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Viktor
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... dann ist mir noch eingefallen, daß ich ja die alte Testdiode mit M5-Gewindehülse habe

Hier mit einem "typischen" Fokusabstand von 20mm bei 300mA (da fängt das Teil gerade an zu lasern) und einem Spot-Durchmesser von etwa 0.12mm - auf der IR-Indikatorkarte sieht das etwas größer aus, weil die Körnchen recht grob sind und es auch etwas überstrahlt:




-- bei 500mA und 1000mA bleibt der Spot-Durchmesser gleich groß, für die Kamera überstrahlt es aber immer stärker:

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Viktor
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... falls jemand günstig drehen kann - hier die Maß-Skizze für den kleinen Optik-Kopf mit 9.6mm-Linse:

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Viktor
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... hab' von Beta-Layout auch schon die ersten Bilder der Platine - hier beide Seiten:




Zum Verschicken vorgesehen sind die 3 Testmuster aber erst zum 17.7.

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Viktor
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Da geht ja richtig was vorwärts, Viktor!

Dann bin ich jetzt mal auf die nächsten Schritte gespannt.

peb

... um nicht warten zu müssen, bis die Treiber-Platinen ankommen, habe ich einen der alten LM-Treiber genommen und die Diode mit Optik und Treiber provisorisch neben das blaue Laserdiodenmodul auf die Z-Achse meiner Anlage befestigt - hier der kleine Optikkopf an das andere Modul drangeklebt:




- und hier der Komplette "Aufbau" mit Leistungspoti und geöffnetes blaues Laserdiodenmodul links -- 5xLM-Treiber, IR-Diode auf KüKö und Optik-Kopf rechts ... ganz rechts der Absaugschlauch:





Morgen Abend schaffe ich evtl., die "einzufahren" und auszuprobieren - bin noch am Überlegen, ob ich die Ansteuerung vom Wattuino (der kleine rote Arduino) des blauen Diodenmoduls rüberziehe, oder was eigenes programmiere ... sollten noch ein paar Prototypen von den Faserlaser-Tests da sein

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Viktor
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... Gestern habe ich es nicht mehr geschafft, das Testmodul anzuschließen und einzufahren - eventuell bekomme ich das heute Nacht noch hin, ansonsten am WE ... auch im Urlaub noch soviel um die Ohren

Dafür sind die 3 Platinen früher angekommen, als ursprünglich angekündigt -- hab' sie gleich mal mit Lötlack eingesprüht:

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Viktor
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... hab' vorhin am blauen Lasermodul die Leistungssteuerung deaktiviert und die Pulssteuerung rübergeführt auf den LM-Treiber.

Hat zunächst auch gut funktioniert, hab' den Fokusabstand bei etwa 2.5 Watt (2.6A) eingestellt und etwas "rumgebrutzelt".

Dann auf volle Leistung von 8.5 Watt (8.6A) umgestellt und bei maximaler Leistung (300µs lange Pulse in 2.5µm Abstand) was auf eine schwarze Fliese zu gravieren versucht - ging auch zuerst ganz gut, hat in der Gravierspur auch die schwarze Glasur zu "blauem Glas" umgeschmolzen ... dann hat's aber doch das Faserende zerschmolzen
Das war eine alte Test-Diode, die schon länger mit offener Faser im Keller rumgelegen hat ... vermutlich doch etwas Dreck draufgekommen und dann bei der hohen Leistung eingebrannt ...

Am WE werde ich dann die frisch "gecleavte" Diode in die Gewindehülse einkleben und das nochmal machen - normal sollten die nur mit einem sauber gebrochenen Ende bis knapp 20 Watt Leistung ohne Probleme ausgeben können ...

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Viktor
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Klasse Sache Viktor

Ich war länger nicht mehr im Forum und dann so ein Highlight

Falls Du "den Sack noch nicht zugemacht hast", würde ich auch gerne Interesse bekunden:

1. Viktor (VDX) -- Laserdioden, Treiber, Zubehör, Tips+Infos
2. Jannis (LEEESUMER)
3. Bene (Krijf)
4. Gregor (The Hidden)
5. Sven (Urbanist)
6. (microfortnight)
7. (Bantha)
8. Sascha (Misfit138)
9. Thomas (Speedy64)
10. Peter (pit-jaki)
11. Thomas (twi127)
12. Walter (Schiffbastler)
13. Andreas(AndiBln)
14. Peter "peb" (BigBoxDriver)
15. Ralf (SpacerX) ... will sich einen Platinenbelichter bauen.
16. Michael (CopyRight)

Ginge denn 5mm Acryl mit schwarzer Schutzfolie damit zu schneiden?

Grüße
Michael

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Gruß ©
Mendel auf Akimbo umgebaut / Arduino 2560 / RAMPS 1.4 / Großes Display mit SD-Card-Reader / 8825TI-Treiber / SSD AC 24V Bett / Bluetooth HC06

Hi Michael,

die Listen sind noch offen - bei "Peter's CNC-Ecke" sinds inzwischen um die 60 Interessenten, so daß ich mir bald ein paar neue defekte Faserlaser besorgen muß, um ausreichend Dioden da zu haben ... und vermutlich auch noch ein paar Helfer ...

Zum Schneiden: - die schwarze Schutzfolie ist kein Problem - Acryl schneiden geht dann aber nur, wenn das auch schwarz ist ... bei klarem oder milchigem Kunststoff leuchtet das einfach nur durch.

Bei 5mm dürften mehrere Durchgänge nötig sein -- hab's bisher noch nicht damit probiert.

Bei 3mm gehts je nach Material, Absorption und Geschwindigkeit auch schonmal mit 1x, dann ist der Schnitt aber etwas konisch und die Ränder angeschmolzen oder sogar etwas aufgewölbt, weil das so lange auf die gleiche draufheizt - da ist schneller mehrfach drübergehen auch besser ...


Weiter mit der DIY-Dokumentation (Zitat aus "Peter's CNC-Ecke"):

... komme doch wieder erst am Sonntag Abend dazu weiterzumachen

Weil die beim letzten mal "gecleavte" Diode eine zu kurze Restfaser für die alte Gewinde-Hülse hat:




... habe ich bei der gerade "abgebrannten" Diode die Gewindehülse abgezwickt und die jetzt etwas kürzere Faser neu gebrochen und ein Stück PEEK-Kapillare fürs bessere Handling auf das Ende aufgeklebt - das Teil härtet gerade aus ... danach klebe ich die Gewindehülse wieder drauf und sie wäre wieder bereit:




Um die Überreste der Faser aus der Gewindehülse rauszubekommen, habe ich sie mit einem Gasbrenner soweit erhitzt, bis der 2K-Kleber rausgebrannt ist, die Reste vorsichtig rausgebohrt, und warte jetzt, bis der 2K-Kleber in der Kapillare ausgehärtet ist, um sie in die Gewindehülse reinzukleben ...

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Viktor
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Wenn das ganze auch für einen Laien machbar ist, biete ich gerne 2 helfende Hände an