Laserschneiden mit einer 445nm-Diode

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elbanano
Aber weil es mich interessiert hat, habe ich die Laserdiode mit Vorwiederstand an einen Arduino pwm angeschlossen und kurz hochlaufen lassen.
Sieht aber genau so schwach aus wie mit original Treiber. Leider...

Die PWM Ausgänge bei den Arduinos sind doch direkt die I/Os vom µController, oder? Da kommen also bei den üblich verwendeten Atmel AVRs maximal 20-25 mA raus. Das ist weit unter der Laserschwelle einer 2,5W Diode, da ist ein nur schwach blaues leuchten völlig normal.

Edited 1 time(s). Last edit at 01/18/2018 03:49PM by Beatbuzzer.

... ja, die Arduino-Ausgänge können max. 40mA, mit Vorwiderstand noch weniger -- die (vermutliche) 2W-Laserdiode braucht mindestens 150mA zum Lasern - deswegen habe ich ja geschrieben, zum Ausprobieren ab 200mA Konstantstrom.

Ein Konstantstromtreiber mit etwas über 200mA ist relativ einfach aus einem LM317 und einem 5.6Ohm / 2W -Widerstand zusammenzulöten - schau z.B. ins Datenblatt oder einfach nach der Skizze verlöten:




*** EDIT *** -- Schaltplan-Skizze berichtigt ...

Edited 1 time(s). Last edit at 01/19/2018 04:14AM by VDX.

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Viktor
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Hi Viktor,

vielen Dank für deine Antwort.
Ja dann kann das natürlich nicht funktionieren. Dann besteht ja vielleicht doch noch Hoffnung.
Ich werde versuchen es heute noch mal zum blauen C zu schaffen und den Spannungsregler zu besorgen.

Aber noch mal eine Frage zum Spannungsregler: Stelle ich die Ausgangsspannung durch den Wiederstand ein?

Dank dir und Grüße!

Friedrich

Hi Friedrich,

du stellst den Ausgangs-STROM(!) durch den Widerstand ein -- die Spannung "folgt" dann selber über den Strom (Schlagwort="URI" bzw U=R x I, oder "Ohmsches Gesetz").

Einer der größten Fehler bei Laserdioden ist der, zu versuchen sie über eine geregelte Spannung einzustellen, weil diese nicht stabil ist, sondern von der jeweiligen Temperatur abhängt.

Solange du die Diode ausreichend kühlst und die Maximalwerte (auch bei Stromspitzen!) nicht überschreitest, ist die Stromregelung die beste/sicherste Methode ...

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Viktor
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... OBACHT!! - ich habe in der ersten Zeichnung den Widerstand falsch positioniert -- der gehört hinter den Ausgang

So ist der Aufbau dann richtig:

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Viktor
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Hi Viktor,

super, dank dir für deine Erleuterungen. Ich muss mich noch mal in die Funktionsweise von Spannungsreglern einlesen bzw. das Datenblatt lesen und verstehen.. Da fehlt noch einiges an Wissen. Aber ich finde es gerade Spannend das Thema so aufzuarbeiten.


Zwar ein bisschen Offtopic aber ich habe schon viele Beiträge von dir gelesen. Hier und auch in anderen Foren. Echt der Hammer wie du dein Wissen teilst Dafür natürlich auch Danke!

Grüße

Friedrich

Ne, ich finde Viktor Scheiße. Der macht einem immer ein schlechtes Gewissen, weil er es offt besser weiß.

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Liebe Grüße aus Kaltenkirchen.
Frithjof
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... das ist halt der "Fluch", wenn man eine Sache lange genug intensiv verfolgt

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Viktor
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Der Laser funktioniert! Auf Jedenfall sieht es mit der Schaltung von oben wieder aus wie ein Laser und nicht nach einer schwachen LED.
Das freut mich! Jetzt brauche ich nur noch einen neuen Lasertreiber. Oder bietet es sich an den selber zusammen zu löten?

Danke und schönes Wochenende!

Friedrich

Edited 1 time(s). Last edit at 01/20/2018 07:11AM by elbanano.

Es spricht auch meiner Erfahrung nach überhaupt nichts gegen den LM317 als Treiber. Er macht halt ein bisschen Abwärme, da er linear arbeitet, dafür ist er aber bestechend simpel und schützt sich auch gleich selbst.
Der Einsatz eines Spannungsreglers zum Strom regeln mag vielleicht im ersten Moment verwirren und ist auch nicht unbedingt die erste Kompetenz des LM317. Genau genommen regelt er auch hier eine Spannung. Nämlich die Spannung über dem Widerstand, und zwar auf seine Referenzspannung von ca 1,25V. Da der Strom durch den Widerstand über das ohmsche Gesetz U = R x I proportional zur Spannung ist, wird so auch der Strom geregelt.

Ich verwende mit meinen Laserdioden auch nur den LM317, teilweise mehrere parallel um die Abwärme etwas zu verteilen und höhere Ströme zu ermöglichen. Du musst etwa 3,5V Spannung für ihn einplanen. Also wenn eine blaue Laserdiode etwa 4 - 4,5V benötigt, sollte die Betriebsspannung mindestens 8V betragen, damit der vom LM317 zu regelnde Strom sauber eingehalten wird. Je höher Du die Spannung wählst, desto mehr wird in Wärme verbraten und muss über Kühlkörper abgeführt werden. Ein 9V Netzteil wäre im Beispiel also gut, ein 12V Netzteil würde schon zu ner Menge unnötiger Wärme führen.

Cool, danke für die Info!
Ich komme der Sache näher. Ich habe den Widerstand auf 2,8 Ohm halbiert und Messe an der Diode eine Spannung von 4,08V. Bei 5,6 Ohm waren es 3,78V.
Dann zieht die Diode bei 2,8 Ohm schon 1,45A Strom? Kommt mir recht viel vor. Damit fängt Papier im Fokus auch wieder an zu qualmen.
Nur wäre jetzt interessant wieviel die Laserdiode an max. Strom verträgt. Auf der Diode selber steht leider gar nichts. Wenn ich nach P=U*I gehe, komme ich auf 4,08V*1,45A =5,9W
Unrealistisch...
Mein Plan wäre es jetzt (wenn ich den kennen würde) den max. Strom für die Diode mit Widerständen einzustellen und mit einem Mosfet in Reihe zur Diode und Grnd den Laser per PWM zu takten.

Viele Fragen aber ich freu mich auf eure Meinungen und vllt. ja auch Ideen.

Grüße

Friedrich

Nein, bei 2,8 Ohm hast Du 1,25 / 2,8 = 450 mA. Die Flussspannung an der Laserdiode spielt zur Strombestimmung keine Rolle, sondern die Referenzspannung des LM317. Diese misst Du über dem Widerstand.

Was ein guter und typischer Strom für eine 2,5W Diode ist, kann Dir Viktor aus Erfahrung sagen. Ich würde mal so max 2A sagen. Die 2,5W beziehen sich auf die Lichtleistung, nicht die elektrisch aufgenommene Leistung. So in etwa 1/3 der Leistung kommt bei Nennstrom als Licht raus.

FET in Reihe zur Unterbrechung geht problemlos. Was meine Oszilloskop-Bilder mir in den Anfängen so verraten haben, regelt der LM317 da recht zügig und ohne schwingen.

... bei den 2W-Dioden sind 1.7A der absolute(!) Maximalstrom (bei extrem guter Kühlung!!), der "sichere" Strom mit guter Kühlung ist eher 1.5A oder darunter!!!

Für das "Forumsprojekt" mit 9Watt/9A-IR-Dioden habe ich einen in Stufen "schaltbaren" Treiber mit LM338 aufgebaut - die LM317 sind pin- und funktions-kompatibel, können nur weniger Strom - bis 1A würde ich einen nehmen, darüber bis 2A zwei -- oder mehr, mit ähnlich aufgeteilten "Schaltstufen", um die Leistung feiner vorgeben zu können.

Die Berechnung des erforderlichen Widerstands für die gewünschte Stromstufe machst du nach: R = 1.25 / I

Hier die Skizze von der LM338-Schaltung (kannst du 1:1 mit LM317T ersetzten):

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Viktor
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Moin Zusammen,

hat zwar ein wenig gedauert aber ich wollte noch mal ein Update geben. Habe den Treiber jetzt recht simple aufgebaut. Eigentlich so wie in dem Schaltplan ohne kaskadierung der LM317. Ein IRF1404 zur PWM Ansteuerung zwischen Diode und GND. Funktioniert gut. Jetzt muss ich nur noch mal einen 1 Ohm Leistungswiderstand besorgen um die Diode mit max. 1,25A zu betreiben und dann kann der Laser wieder auf die Maschine.

Dafür vielen Dank für eure Tipps!

Ursprünglich hatte ich geplant den Druckkopf am Drucker austauschen zu können. Das geht auch aber ich werde mir wohl einen extra Laser Cutter bauen. Der Bauraum im Drucker ist zu klein und man braucht ja schon andere Pereferie am Laserkopf. Werde dafür wohl meinen ersten Sparkcube schlachten.

Bis dahin. Viele Grüße!

Friedrich

Du steuerst doch das ganze nach her mit einem Arduino. Mach doch dort die Entprellung mit einem Delay.

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Liebe Grüße aus Kaltenkirchen.
Frithjof
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Hi Fridi,

ja, soll dann über nen RAMPS laufen. Wenn ich ungeduldig bin dann auch über nen Smoothieboard am aktuellen Drucker.
Dazu nochmal ne noobische Frage: Machts eigentlich nen Unterschied ob ich den irf1404 mit 3,3V oder 5V PWM ansteuer? Smoothie hat ja nur 3,3V

Das mit der Entprellung habe ich nicht verstanden. Meinst du den Optokoppler im Schaltplan von Viktor? Den hab ich bei mir noch gar nicht vorgesehen.
Oder ist das schon zu empfehlen?

Grüße aus dem recht nahen Hamburg!

Edited 1 time(s). Last edit at 02/14/2018 12:05PM by elbanano.

Ne, das Endprellen ist wichtig. So ein Kontakt hat beim Schließen eine Eigendynamik. Bei federnden Schaltern vibriert die Schaltfeder noch etwas nach. Das sorgt für div kurze Ein/Aus Schaltungen. Die Elektronik ist so schnell, dass dann mehrere Schaltvorgänge registriert werden. Wenn man jetzt diese Schaltvorgänge über einen zB Arduino macht und den Zustand erst nach so 10mS weiter gibt, hat sich der Kontakt beruhigt und es wird nur ein Schaltvorgang registriert.
So was sind häufig Fehler in einer elektronischen Schaltung. Das hat mich im Prüfnetz der Telekom schon graue Haare und wochenlange Fehlersuche gekostet.

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Liebe Grüße aus Kaltenkirchen.
Frithjof
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Ok, soweit verstanden.
Wenn man im CW Modus bleibt sollte das aber keine Rolle spielen. Oder sehe ich das falsch?
Das Ziel sollte trotzdem sein, einen Treiber zu bauen der auch 256 Graustufen herstellen kann.
Könnte man nicht auch, anstatt zu entprellen, die PWM Frequenz anpassen?

Du hast das nicht verstanden. Das eine hat doch mit dem Anderen nichts zu tun.

Könnte man nicht auch, anstatt zu entprellen, die PWM Frequenz anpassen?

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Liebe Grüße aus Kaltenkirchen.
Frithjof
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elbanano
Dazu nochmal ne noobische Frage: Machts eigentlich nen Unterschied ob ich den irf1404 mit 3,3V oder 5V PWM ansteuer? Smoothie hat ja nur 3,3V

Der IRF1404 ist kein logic level FET, also nicht für niedrige Gatespannungen geeignet. Bei 3,3V macht der noch nicht richtig auf. Allgemein ist er eher aus der high power Ecke und hier völlig überdimensioniert. Schlimmer, seine damit einhergehende 'riesige' Gatekapazität macht es Dir hier bei höheren PWM Frequenzen nur unnötig schwer, weil zum öffnen und schließen viel Strom geschaufelt werden muss - mal ganz platt ausgedrückt.

Ich persönlich verwende für sowas den IRF3708. Der hat 1/6 der Gatekapazität und macht bei 2,7V am Gate schon weiter auf, als der IRF1404 bei 4,5V.

... den IRF1404 habe ich wegen kleinen RDSon genommen, und weil er hohe Ströme schalten kann - ich schalte den "indirekt" mit 7-12V über einen BS170 MOSFET oder einen Transistor, was er noch gut mitmacht.

Bei den eher kleinen Strömen für die blauen Laserdioden würde ich dann auch eher einen "schwächeren" heraussuchen, der passende Werte haben sollte ...

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Viktor
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Ich hatte das mit dem Entprellen so verstanden: Die PWM Frequenz ist so schnell, dass die Schaltzustände vom FET nicht sauber verarbeitet warden können.
Oder bin ich da schon auf dem Holzweg?

Und nach einem kleineren Transistor werde ich auch noch mal schauen.
Danke uech für die Tipps!

Grüße

... ich schalte mit den Modulen Einzelpulse ab 10µs Länge oder Frequenzen bis 100kHz.

Das Problem ist dann eher, daß beim schnellen Schalten von hohen Strömen und induktiven bzw. kapazitiven Bauteilen (oder langen Leiterbahnen) Stromspitzen mit bis zum mehrfachen des Eingestellten Stroms auftreten können!

Die Strom-/Spannungs-Überhöhung beim Einschalten geht stark auf die "Lebensdauer" der Dioden -- die negativen Stromspitzen beim Abschalten sind noch schlimmer, weil die Dioden das viel schlechter vertragen ...

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Viktor
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... hier noch eine Anmerkung zu den orangefarbenen Laserschutzbrillen für die blauen Laserdioden.

Jemand hatte vor Monaten mal angefragt, ob die orangefarbenen Schutzbrillen aus dem Bauhaus für die 445nm-Laserdioden geeignet wären

Zufälligerwese war ich heute da und habe eine gekauft (Hersteller Zekler, 15€) und getestet -- diese sind NICHT GEEIGNET!!!

Sie dämpft das blaue Laserlicht zwar etwas, läßt aber immer noch einiges durch, während bei einer für diese Wellenlängen passenden Schutzbrille kein blaues Licht mehr durchkommt.

Für einen ersten Schnelltest reicht es, die Laserdiode mit kleiner Leistung durch die Brille auf weißes Papier leuchten zu lassen - wenn noch blaues Licht (auch nur schwach) zu sehen ist, schirmt die Brille nicht wirklich ab! Etwas orangefarbenes Licht geht noch - das ist eine durch die Farbstoffe im Glas erzeugte "sekundäre" Anregung.

Für ein aussagekräftigen Test braucht man richtige Energie-Meßgeräte.

Hier der Vergleich vom "Durchlicht-Test" einer "richtigen" Laserschutzbrille und der aus dem Bauhaus - der blaue Fleck unten ist der Innen am Brillenglas reflektierte Anteil:

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Viktor
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Moin Viktor,

danke für den Hinweis und Test.
ich hatte mir eine grüne Schutzbrille aus CH mitbestellt. Ich werde den Test auch noch mal machen und dann berichten.

BTW: Der selbst gebaute Treiber nach deiner Vorlage funktioniert und der Laser macht Freude beim Gravieren und Schneiden. Jetzt brauche ich nur noch eine ordentliche Absaugung und nen größeren CNC Router. Der Beabeitungsbereich des alten Sparkcubes ist doch recht begrenzt. Überlegt hatte ich eine Portalanlage. Für die Absaugung hatte ich überlegt mir einen kleinen Radialkompressor (ähnlich Turboladerkompressor) zu drucken und den mit einem Brushlessmotor anzutreiben. Damit sollte sich ein gewisser Unterdruck erzeugen lassen. Aber dazu dann mehr wenn das Wetter wieder mies wird.

Viele Grüße!

Edited 1 time(s). Last edit at 05/16/2018 05:05AM by elbanano.

... für'n Lasercutter eignen sich auch gut alte Flachbett-Plotter - hab' meinen allerersten (mit 1.5Watt-CO2-Laserrohr) noch komplett selber aufgebaut, danach ausgemusterte XY-Schreiber oder Flachbettplotter umgebaut.

Aktuell gibt's welche für 100€ oder darunter zum "Sofortkauf" bei ebay - gib mal "xy schreiber" ein oder "flatbet chart plotter":

[www.ebay.de]

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Viktor
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Servus zusammen,

ich hab eine Frage zur Leistung eines 445nm Lasers.
Hin und wieder möchte ich PCBs herstellen, das Verfahren mittels partiellem wegbrennen von Acryllack und ätzen der Platine, wie z.B. Marco Reps das mit dem Eleksmaker auf youtube zeigt, find ich sehr interessant. Jemand anders hat auch mal die Stencils zum Aufbringen der SMD Lötpaste auf die Pads gelasert.
Jetzt meine eigentliche Frage, meint ihr, daß man mit einem 2500 oder 5500mW Laser auch Lötstopplack entfernen kann? Wäre charmant, man könnte dann einfach die komplette Platine gleichmäßig abdecken (geht vor allem mit Lötstopplaminat easy) und brennt nur die Pads wieder frei.

Andi

... der normale grüne ist etwas zu durchscheinend - das Dampft die Farbe raus und dann bleibt noch was von dem jetzt komplett durchsichtigen Basislack drauf, so daß das nicht ätz- oder lötbar ist.

Du bräuchtest einen sehr dunklen Lotstopplack mit möglichst viel Pigment-Anteil, damit genug Leistung fürs komplette Verdampfen ohne Reste absorbiert wird ...

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Viktor
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Danke Viktor,
beim üblichen grünen Laminat hab ich mir schon sowas gedacht. Aber zumindest meinst Du also, es ist nicht von vornherein zum Scheitern verurteilt. Das reicht mir schon, um in einiger Zeit eigene Versuche zu starten.

Andreas

... gestern wurde ich von "alten Sünden" eingeholt

Als wegen "Familienfoto" bei einem bekannten Fotografen war, hat mich seine Kollegin angesprochen, ob ich die alten Muster, die ich für ihn mal testweise vor etwa 5 Jahren gemacht hatte, wiederhaben wolle ... sonst würden sie die wegwerfen

Das war nur für Versuche in Holz und Karton mit einer blauen 2W@445nm-Laserdiode -- danach gab's keine weiteren Nachfragen, so daß ich das total vergessen bzw. gar nicht mehr "auf dem Radar" hatte:

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Viktor
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