Interesse an einem "Forumsprojekt Laserdiodenmodul mit Treiber"?

Hi Demos,

meine fasergekoppelten NIR-Dioden haben eine Wellenlnge von um die 975nm, das macht für dunkel bzw. schwarz eingefärbtes Pulver aber kaum was aus -- solange es dunkel genug ist, wird fast die gesamte Energie absorbiert.

Mit der hier gezeigten Optik bekomme ich mit den NIR-Dioden einen Spot-Durchmesser von etwa 0.1mm in ca. 30mm Fokus-Abstand hin -- je weiter weg, umso größer (gegenüber 0.07mm mit den blauen 2W-Dioden) ... dafür ist der Spot wegen der "Durchmischung" der Photonen über die Faserlänge perfekt rund.

Mit der gleichen NIR-Diode ohne Faser wäre er deutlich feiner - aber dann eben auch "balkenförmig" bei größeren Fokus-Abständen ... da geben sich die verschiedenen Dioden nicht viel ...

Ich sehe die größten Vorteile der NIR-Dioden in der höheren Gesamtenergie bei gut absorbierenden (dunklen) Kunststoff-Materialien, aber auch bei einigen Metall-Pulvern, weil hier die Absorption für IR mit 975nm auch etwas höher ist, als bei 445nm.

Ein paar andere Anwendungen wie Laser-Löten und Kunststoff-Draht-"Aufschweißen" will ich im Laufe der Projektentwicklung noch vorstellen - das habe ich vor Jahren schonmal gemacht, bisher ist das im DIY-Bereich aber noch kaum bekannt bzw. vertreten

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Viktor
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Ist Qaurzglas ein geeignetes Laserfenster? Habe dazu dieses Tranmissionsspektrum gefunden:



Sieht für mich gut auch bei 975nm ~90% Transmission. Aber in wie fern hat die Dicke auf die Transmission und die Strahlform Einfluss?

... ja, das sieht nach einer guten Transmission aus - 7% Verlust sind für ein Fenster durchaus akzetabel.

Die Ablenkung beim Durchgang durch Fenster ergibt einen gleichmäßigen Versatz zur Mitte hin, was durch eine entsprechende Größer-Skalierung ausgeglichen werden kann ...

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Viktor
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... hab' an diesem WE auch nichts mehr machen können - noch zuviel für die nächste Woche vorzubereiten gehabt

Ansonsten habe ich alles für den Aufbau eines Dioden-Moduls zusammen und kann dann die nächsten Abende, an denen ich Daheim bin, eine Faser "proffessionell" cleaven und einkleben - werde dann den Aufbau etwas ausführlicher mit Bildern Dokumentieren ... hier erstmal alles, was ich dafür so brauche:

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Viktor
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... nachdem ich die letzten 4 Wochen ziemlich viel für die Firma unterwegs war, versuche ich dieses WE wieder mit dem Projekt weiterzukommen - am Vormittag mußte ich aber erstmal "wegen gutem Wetter" die um die 50m lange Hecken-Außenseite schneiden

Bei den letzten Tests des Treibers hatte ich immer noch leichte "Über-" und "Unter-Schwinger" (bzw. "Spikes") beim schnellen Schalten/Pulsen mit >3A, was ich auch mit zusätzlichen Filter-Kondensatoren nicht wirklich wegbekommen habe ... damit würde die Diode schneller "altern", so daß die Lebensdauer merklich reduziert würde - scheint die Chinesen so aber nicht zu interessieren, weil die Dioden mit deren Treibern noch stärkere Spikes aufweisen, die Kunden es aber nicht (rechtzeitig) merken würden, wenn die "Lebensdauer" der Diode statt bei den laut Herstellern angegebenen 20000 Stunden dann z.B. nur noch 2000 Stunden hätte

Nachdem meine ersten LM-Treiber aber praktisch keine derartigen Spikes hatten, habe ich dem neuen LM-Treiber testweise auch mal einen von den billigen/langsamen Standard-Optokoppler spendiert - was muß ich sagen ... die Spikes sind komplett weg!

Die billigen Optokoppler haben scheints eine so langsame Durchschaltung, daß sie wie ein "Softstart"/"-Stop" wirken - das reduziert zwar die damit maximal mögliche Pulsrate auf unter 50 kHz, dafür brauche ich aber keine zusätzlichen Filter, wie bei meinen analogen Treibern mit 4.5MHz-Optokopplern und bis zu 1MHz Frequenz-Auflösung bei höheren Strömen.

Die zuätzliche "Modifikation" ist nicht wirklich viel - hier die Vorbeschaltung auf Lochraster:




... und hier die Änderung im Layout:




Ich habe noch zwei weitere von den Prototypen-Platinen da, die ich morgen bestücken und testen kann -- danach dann mit neuem Layout bestellen ...

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Viktor
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Thumbs up!

super Viktor, und das "neben" dem Hecke schneiden ....

... so, estmal die beiden anderen Treiber bestückt:

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Viktor
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... und hier ein paar Bilder vom "cleaven" und einkleben der Faser bei einer der 9Watt-Dioden aus einem durch "back-reflection" zerstörten/explodierten Faserlaser - fürs Testen des cleaving-Tools habe ich erstmal eine mit recht kurzer Restfaser genommen ...

Hier die fürs Cleaven erforderlichen Werkzeuge:




- als erster Schritt mit der "Entmantelungs"-Schere (mit der mittleren Trenn-Nut) den Schutzmantel auf eine ausreichende Länge entfernt (laut Anleitung min. 50mm, das kann später aber deutlich weniger sein) und mit der kleinsten Nut den durchischtigen 250µm-Buffer runtergeschält, so daß die 105µm-Faser frei liegt:




- die Faser bis zum Anschlag in das cleaving-Tool reingeschoben und eingeklemmt:




- nach dem "Antasten" mit der integrierten Diamantklinge wird die Faser-Spitze vorne eingeklemmt und gezogen, bis sie an der Kerbe bricht -- hat scheints gut geklappt, beim Test war der Abstrahl-Kegel perfekt rund ... dann von einer 1.5mm dicken PEEK-Kapillare ein passendes Stück abgetrennt:




- und mit einem kleinen Bohrer am vorderen Ende etwas "aufgebohrt", damit das Faserende in der Kapillare frei steht:




- und zuletzt in die "Ferrule" reingeschoben und dabei mit 2K-Kleber benetzt:




... Morgen dann mal schauen, ob das Faserende nach dem einkleben sauber geblieben ist ...

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Viktor
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... ein Vorteil von UHU-Schnellfest ist eben der, daß es schnell abbindet - der Kleber ist nach etwa 20 Minuten ausgehärtet, so daß ich die Faser doch schon testen konnte.

Wie ich schon fast befürchtet hatte, habe ich durch etwas unachtsames Hantieren mit der schon benetzten Faser in der Kappilare doch etwas Kleber auf die Spitze bekommen, so daß der unfokussierte Abstrahlfleck nicht mehr so rund ist wie vorher

Versuch das dann morgen Abend nochmal ...

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Viktor
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... das hat jetzt mit dem Einkleben besser geklappt - das Strahlprofil unfokussiert auf die Indikatorkarte ist völlig rund und bis auf die typischen "speckles" auch sehr gleichmäßig:



Der orangefarbene Stift ist das Stück PEEK-Kapillare als Schutz und zum einfacheren Handhaben des Faserendes, der Abstand zwischen Faserende und Indikatorkarte sind etwa 18mm, der Fleck-Durchmesser um die 6mm, also ein "Strahl-Öffnungswinkel" von etwas über 18°.

Solange ich das für einzelne Dioden mache, dauert das insgesamt (ohne die Abbindezeit) momentan mit Vorbereitung und Zwischentests etwa 20-30 Minuten pro Faser ...

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Viktor
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... weil ich schon mal am Kleben war, habe ich den einen Fokussierkopf gleich mit geklebt und die Faser in die Gewindehülse eingeklebt:




- mit weitestem noch fürs Gravieren verwendbaren Fokusabstand bei etwa 300 Milliwatt Leistung:




- und die Leistung auf 1Watt aufgedreht - da wird die Kamera schon ziemlich überstrahlt:

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Viktor
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... falls sich jemand den Treiber selber zusammenlöten will - hier nochmal ein Update der Schaltung mit dem Optokoppler als "dynamischem Vor-Filter":

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Viktor
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... wegen chronischem Zeitmangel dauert das alles etwas länger, aber Schritt für Schritt kommt man auch weiter ...

Heute ist die erste "Kleinserie" (10 Stück) der Drehteile für den IR-Optikkopf angekommen:




Dieses WE und nächste Woche wird nicht soviel gehen, da ich in der Messevorbereitung für die Productronica in München stecke, die dann übernächste Woche stattfindet.

Danach werde ich meine CNC-Lasersanlage wieder für das IR-Lasermodul umrüsten und kann dann auch entsprechende "Praxis-Tests" machen.

Wer sich aus der Interessenten-Liste (die Wichtung mache ich nach Reihenfolge) jetzt schon daran beteiligen will und dafür eins von den 9Watt-IR-Laserdiodenmodulen mit dem 5xLM338-Treiber haben möchte, kann mir eine PN schicken, dann werde ich die Module und Treiber entsprechend zusammenbauen - ansonsten werde ich meine Tests wohl erst ab nach der Messe machen und hier bloggen können ...

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Viktor
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Ich stehe hoffentlich, außen vor, auf der Liste....

Gruß

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Power is nothing.....without control!

Hi Sven,

... neben den beiden Listen gibt's ja auch noch die Projekt-Entwicklung selber - das läuft unabhängig voneinander.

Bin nach der Messe letzte Woche (und der Vorbereitung davor) aber zunächst am Aufarbeiten der liegengebliebenen Sachen und "Abarbeiten" der schon bezahlten Vorbestellungen, die nichts mit diesem Projekt zu tun haben

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Viktor
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... die 15 modifizierten Treiberplatinen dauern noch

Dafür hier noch ein paar Bilder vom Aufbau eines 30Watt-Laserdiodenmoduls, was ich aktuell für Laserlöt-Versuche brauche - oben die 30Watt-Diode neben einer Tube Wärmeleitpaste, darunter das mit 2K-Kleber in die PEEK-Ferrule eingesetzte Faserende beim Aushärten:

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Viktor
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... das mag ich an "UHU Schnellfest" - es gast nicht aus (bei Optiken extrem wichtig) und so wie es nach 20 Minuten anfängt abzubinden und "zähfest" wird, kann ich weitermachen




Richtig fest ist es aber erst Morgen ...

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Viktor
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... hier das komplett aufgebaute (und eingerollte) 30Watt-Laserdiodenmodul mit Kühlkörper, 1.3m langem Panzerschlauch und der 0.5A-8.6A Konstantstromtreiber dahinter:




- hier beim Einjustieren des Spots auf 200mm fürs Laserlöten - dann ist das kein 0.1mm großer "Punkt" mehr, wie bei 30mm, sondern ein Fleck mit etwa 2-3mm Durchmesser:




- und hier mit verschiedenen Leistungen - 1. knapp unterhalb der Laserschwelle bei etwa 400mA -- praktisch eine starke IR-LED mit um die 80-100mW Leistung:



- 2. knapp darüber bei etwa 500mA, fängt sie an zu "Lasern" - hier bei einer Leistung von etwa 200mW:



- 3. und schon etwas mehr "Dampf" bei 1A mit etwa 3.3Watt (mehr traue ich dem Indikator nicht zu):

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Viktor
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... gerade eben kam die 15-er Serie mit um den Optokoppler-Eingang modifiziertem Design:



Wenn das sicher läuft, fange ich mit der "Serienfertigung" an ...

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Viktor
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... ich bin gerade am Überlegen und würde gerne auch Eure Meinung dazu hören.

Damit das für die Leute, die auf der Liste weiter hinten stehen, nicht zu lange dauert -- was haltet ihr von der Idee, daß ich z.B. eine Serie von 10 Stück zusammenbaue und die "nach Liste abarbeite" ... und dann noch 1 oder 2 zusätzliche ... und dann per Zufallsauswahl aus den nachfolgenden Leuten welche auswähle und sie frage, ob sie auch schon ein Modul haben wollen?

Für die "späteren" wäre das klar ein Anreiz, dafür würde die "normale Liste" entsprechend langsamer abgearbeitet

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Viktor
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Und die die noch auf gar keiner Liste stehen?

... ich habe aktuell 3 Listen laufen - insgesamt wären das zur Zeit 79 Interessenten aus den Foren (und ein paar "dienstliche") -- aber nicht Alle für eine IR-Diode - manche wollen auch nur einen Treiber für die blauen 445nm-Dioden.

Die Hauptliste läuft bei Peters CNC-Ecke -- hier fängt das auch erst ab "Nr. 34" in der Gesamtliste an.

Ich habe aber genug IR-Dioden da, so daß sich Interessenten auch noch dranhängen können.

Die Frage ist nur, wie lange ich alleine brauche, um die abzuarbeiten ...

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Viktor
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Dann hänge mich mal mit dran.

Mir ist es egal wie du die Liste abarbeitest. Ich habe Zeit.

... bist drin

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Viktor
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Hi Viktor,

Da die Liste noch offen ist kann ich mich jetzt nicht mehr zurückhalten: bitte mich auch noch aufnehmen - als Nachzügler in der Reihenfolge.

Unterstützung kann ich Dir bei dem Supermikroklebegefrickel leider nicht anbieten.

LG
Stefan

Hi Stefan,

hab' dich auch noch mit drangehängt


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Und hier schonmal ein paar weitere Infos - hinten 3x die vorige Version3 (ohne Eingangs-Optokoppler) ... ganz hinten die, mit der ich die aktuellen Laserlöt-Tests mache, davor die beiden aufgebauten ohne KüKös ... davor 15 Platinen für die neue Version4 ... ganz vorne eine Diode mit "mittelkurzer" Faser in/auf einem Aluprofil:




- hier eine 9Watt-Diode mit kurzer Faser, ohne Panzerschlauch, in/auf einem Aluprofil, wie ich das zur einfacheren Montage mitgeben kann - die Profil-Länge ist variabel, es gäbe auch noch ein breiteres, um evtl. den Treiber mit einzubauen - das kann auch zu einem Komplett-Gehäuse zusammengeschraubt werden:




- hier ein Vergleich der Versionen 3 gegen 4 - die rot markierten Ovale zeigen den temporär an die V3 angehängten Optokoppler und den Platz dafür auf der V4:



Das mache ich normal mit einer Vorplatine zur Spannungspegel und Polaritäts-Anpassung und noch anderen Optionen ... wie z.B. einen Arduino drauf zur Puls-Regelung


- diesmal habe ich mir beim Layout auch noch den "Luxus" einer Typen-/Versionsbezeichnung mit Datum gegönnt

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Viktor
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Viktor,

super!! Und bei so fundierten Arbeiten darf's auch für mich etwas länger dauern ....

Helfen: Tja, Wie, gibt's irgendwie ne Liste der noch anstehenden Arbeiten?

talk 2 you ... und danke !! für das ganze Forumsprojekt

... die "Arbeit" teilt sich auf in:

- Aufbau der Laserdioden selber - da kann mir momentan nur ein Freund helfen, von dem ich auch die meisten der defekten Faserlaser bekomme ... er kann aber erst nächstes Jahr mitmachen.

- Teilebestellung und Bestückung der Treiberplatinen - da haben sich ein paar Leute gemeldet, läuft bisher aber alles noch nur bei mir ab ...

- Montage- und Gehäuse-Varianten und -Aufbauten - das geht wohl erst los, wenn die ersten ihre Module haben ...

- günstige Laserschutzbrillen gegen die Wellenlänge von 975nm suchen ...

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Viktor
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Würde auf jeden Fall auch mithelfen. Sowohl Löten, als auch Montage wären kein Problem. Melde dich doch einfach. VG Thomas

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Mein erster Drucker: Sparkcube XL, Sparklab Extruder, E3D V6 (ABS, PETG) + E3D lite (PLA) mit Skimmy´s Magnet-Schnellwechselsystem, FSR ABL, DPP, RADDS + RAPS 24V
Mein Zweiter: Thomas V2, [forums.reprap.org], Eigenbau Dual X, Linearführungen, Z-Achse mir Riemenantrieb, RADDS + RAPPS + DM542, 48V, Repetier

Hi Thomas,

Danke! - die erste 15-er Reihe löte ich noch selber, weils mehr Aufwand wäre, die Teile hinundher zu schicken.

Für die nächsten stelle ich ein paar Daten und Links zusammen, so daß du (und andere Helfer) die Teile selber bestellen kannst.

Das mit der "Logistik" wird dann wohl die größere Herausforderung ...

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Viktor
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