Vorstellung und Fragen rund um den Banggood-Laser (Eleksmaker-Klon)

Grüßt euch zusammen,

ich bin der Alfred, 26 Jahre alt und gebürtig aus NRW. Lebe seit bald zwei Jahren freiwillig mit meiner Frau im Exil in Südbaden xD

Kurze Vorstellung meinerseits: Ich hab mal nach einer Möglichkeit gesucht, eine CNC-Fräse selber zu bauen. Als eine der günstigsten Lösungen fand ich die MPCNC und wurde dadurch auf das 3D-Drucken aufmerksam gemacht. Bis heute besitze ich weder die Fräse noch einen Drucker, früher war das finanziell nicht drin, dann lagen die Prioritäten anders und dann fehlte der Platz und die Erlaubnis von meiner Liebsten

Langsam, aber sicher, arbeite ich mich jetzt in die Richtung vor. Da wir immer wieder Buchstaben aus Styropor zu schneiden haben, habe ich dafür den Laser von Banggood bestellt, 3W, 50*65cm Bearbeitungsfläche.

Was soll ich dazu sagen?

Natürlich kann ich damit kein Styropor schneiden wie geplant Zudem hat das Ding ganz dezent Spiel in allen Teilen und ich bin durchgehend am optimieren. Das erste, was ich feststellen musste: Der Treiber, der mitgeliefert wird, hat kein PWM / TTL. Der Pin ist zwar da, aber hat keinen Effekt. Dazu hat das verbaute 2-Achsen-Shield (Eleksmaker Mana-Clon) nur einen 2-Pin Anschluss für den Laser. Der 3-Pin-Sockel ist nicht aufgelötet. Da ich auch eine Z-Achse nachrüsten will, habe ich das CNC-Shield mit DRV8825 und Uno bestellt. Funzt auch, aber den Laser kann ich damit nicht ansteuern. Einen Treiber habe ich bestellt (Den Standard-Treiber aus China, sogar 40€ Aufpreis gezahlt für Expressversand bei Amazon, aber statt der versprochenen 2-5 Tage ist er nach 13 Tagen immer noch nicht da)

Die Mechanik ist ein anderes Kapitel, dazu gibt's genug Artikel im Internet und habe ich auch keine Fragen. Da ich aber kein Forum gefunden habe, indem soviel geballtes Fachwissen über DIY-Laser (in Form von Viktor / VDX) zu finden ist, habe ich mich hier mal angemeldet.

Meine Hauptbeschäftigung ist aktuell, mich mit LaserGRBL, Lightburn und Inkscape einzuarbeiten und ein größeres Weihnachtsgeschenk aus Sperrholz für die Schwiegermutter vorzubereiten.
Raster- und Schnitttests habe ich auch schon gefahren. Wobei die Rastertests ohne PWM eher mäh waren.
Jetzt überlege ich schon, eine Treiberplatine mit LM317T / LM338T zusammenzulöten. Könnt ihr mir da Tipps geben? Kann ich den Treiber dann über PWM/TTL ansteuern?
Ich hab da das Layout von Viktor gesehen mit den kaskadierten LM338T:
Seh ich das richtig, dass da nur Kondensatoren, Widerstände und die Transistoren gebraucht werden?
Wie könnte so eine Schaltung aussehen für einen 3W Laser?
Danke fürs Lesen und eventuelle Hilfestellungen

... schau mal in den Schaltungsvorschlag bei "4. Stromversorgung:" -- [reprap.org]

Mit den unterschiedlichen Shunt-Wierständen und Jumpern kannst du den Strom praktisch in beliebigen Stufen "vordefinieren"

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Viktor
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So, ein sinnvolles Projekt habe ich schonmal geschafft
Der QR-Code ist natürlich geschwärzt. Muss ja nicht sein, dass jemand sich die Zugangsdaten speichert, der sie nicht brauchen kann xD
Die Treiberplatine ist heute auch gekommen, muss die noch testen, ob die was taugt. Wäre jetzt natürlich am einfachsten, bevor ich mir die Chips etc bestelle für einen eigenen.
Hab mich heute schlau gemacht, wie die LM317 Schaltung funktioniert. Werd ich mir wohl auch noch aufbauen. Aber aktuell gilt für mich Bestellstopp
Dann kann ich ja endlich den Umbau des Lasers auf CNC-Shield probieren
Und damit die ganze Reihe an Upgrades einläuten, die noch in Planung sind.

Edited 1 time(s). Last edit at 12/11/2019 11:17AM by TheAlf.

Der laser ist inzwischen im Umbau. Was mir aufgefallen ist: direkt nach einschalten schneidet er in 3-4 Durchgängen durch 3mm Pappel. Nach längerer Zeit(mehr als 30 Minuten) schafft er es nichtmal in 12 Durchgängen.
Die X-Achse konstruiere ich jetzt neu.
Diode habe ich mir jetzt auch bestellt: einmal Nubm08
Dazu die Komponenten, um den kaskadierten Treiber mit lm317t und irf1404 zu bauen. Außerdem folgendes Gehäuse:
[a.aliexpress.com]
Und folgende Linse:
[a.aliexpress.com]
Da bin ich mir aber nicht sicher, ob das mit der Fokuslänge nicht ein Fehler war. Effektive Fokuslänge: 11mm
Da werde ich mich gleich nochmal umschauen. Oder weiß jemand von euch eine Linse bei Ali für 4,5watt mit der M9x0, 5mm Aufnahme?

... schau mal, ob die Laserdiode zu heiß wird -- sie darf nicht heißer als 30°C werden!! (optimal unter 25°C)

Die spätere Brennweite ist nicht der Fokusabstand der Linse, sondern ergibt sich aus dem Abstand zur Diode -- wenn du die Linse 11mm von dem Laserkristall weg positionierst, kommt da aein paralleler (kollimierter) Strahl heraus ... wenn du die Linse weiter herausschraubst, kommt der Fokus immer näher ...

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Viktor
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Ok, dann habe ich das mit der Fokuslänge falsch verstanden. Eine Frage hätte ich noch zu den Widerständen in deiner Schaltung. Die muss ich noch bestellen. Ist das ein bestimmter Typ gewesen? Irgendwo habe ich was von 2watt gelesen. Ist das richtig?
Edit: ich rechne gerade die Widerstände durch, aber ich hab da eine kleine Blockade. Ich rechne doch mit 1,25v den Strom aus. Aber wie komme ich auf die 4,8V Ausgangsspannung, die ich für die Diode brauche?

Edited 1 time(s). Last edit at 12/23/2019 03:47AM by TheAlf.

... ich habe da 5Watt-Widerstände drin -- die Versorgungsspannung muß so hoch sein, daß sie die Spannungsabfälle an der Widerständen und IC's ausgleicht - ich habe da meist 8-9V für die Diden, die bis 5V brauchen -- bei noch höherer Versorgungsspannung werden dann nur die LM's umso heißer, bringt also nichts.

Die Dioden werden praktisch nur über den Strom angesteuert - die Spannung an den Dioden stellt sich dann "automatisch" ein ...

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Viktor
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Ok, ich hätte halt ein 12v Netzteil.

... geht auch, dei LM's werden nur heißer, als bei 9V -- die meisten Netzteile lassen sich aber auch noch um bis zu 2Volt runterregeln ...

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Viktor
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Ob das Netzteil das kann, weiß ich nicht. Ist noch unterwegs.
vorhanden ist ein 12v 3a. Bestellt habe ich jetzt ein 12V 30A. Werde mal gucken, ob da was geht. Zur Not sind Kühlkörper bestellt. Außerdem kommt der Treiber mit der Cnc-Steuerung in eine aktiv belüftete Box.

... die 3A sollten aber reichen - die normalen 3.5W-Dioden vertragen maximal 2.3A, was dann vom Treiber auch nur wenig mehr Strom benötigt ...

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Viktor
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Ja, aber wenn da noch 3 Nema17 mit DRV8825 und ein Arduino Uno dranhängen, wirds eng
Edit fragt noch:
Bevor ich was übersehen habe, bei der Schaltung werden nur R7 - R11 als große Widerstände gebraucht, oder? Ich wollte da jetzt 5W 1,2 und 2,2 Ohm bestellen, dann komme ich auf Abstufungen mit 0,5 oder 1A pro geschaltetem LM317T. Für die anderen reichen doch die kleinen 0,25Watt Widerstände. Da brauchts nicht die Hochleistungsdinger, oder?

Edited 1 time(s). Last edit at 12/23/2019 04:18PM by TheAlf.

... die R7-R11 kannst du weglassen (bzw. mit Drahtbrücken ersetzen) - die sind beim Aufbau als Spannungsregler für den Ausgleich von Bauteilschwankungen drin -- hier, als Stromregler sind sie nicht mehr erforderlich ... ich hatte auch einen Update gepostet, aber hie rnochmal die geänderte Schaltung mit 5x LM338 für die 9A-Dioden -- bei der 2.3A-Diode ersetzt du dann die LM338 durch LM317 und die Widerstände entsprechend höher für kleinere Einzel-Ströme bis zum "Gesamtstrom" von 2.3A:

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Viktor
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Mein Fehler, ich meinte die R1-5.
Ich habe schon nach der letzten Version der Treiber geplant. Dabei in Stufen von 0,5-3,0xA die Widerstände durchgerechnet.
Was meine eigentliche Frage war:R6 und R12-14 reichen die kleinen Widerstände mit 0,25Watt, oder?

... ja, da kannst du auch kleine nehmen - fließt ja kaum Strom durch

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Viktor
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Scheinbar hat die Diode ihren Geist aufgegeben. Hab es nochmal mit einem anderen Treiber versucht, aber selbst mein Schnitttest, der sonst bei 3-4 Durchgängen schon durchgeschnitten war, kam mit 7 Durchgängen kaum einen mm tief ins Sperrholz. Jetzt heißt es also warten, bis das gescheite Material kommt.

... die Dioden "sterben" bei zuviel Hitze (über 30°C) und/oder bei zuviel Strom -- bzw. auch bei "Stromspitzen", was viele von den billigen Treiberen mit DC-DC-Konverter auf der Platine machen ...

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Viktor
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Also bei mir habe ich auf dem Kühler außen 29° gemessen. Da werden es innen noch mehr gewesen sein. Strom kann auch eine Ursache gewesen sein. Die Treiber konnte man nicht wirklich sauber einstellen.

Ich hab da mal eine Frage

Eine NUBM08 mit Kühlkörper etc.pp sind inzwischen angekommen. Den Treiber habe ich auch zusammengelötet, aber da gab/gibt es einige Probleme.
Zuerst musste ich den Optokoppler und den BC547 tauschen. Da ging erstmal gar nichts. Danach leuchtete der Laser zwar auf, aber irgendetwas stimmt da nicht:


Wenn ich fokussieren will, ändert sich die Schärfe von den Konturen da drin, aber es passiert trotzdem nichts.
Außerdem schaltet der Treiber durch und es liegt konstant Spannung an. Gemessen am Laserausgang bei angeschlossener Diode 3.2V, wenn ich die abnehme, liegen 12.1V an. Habt ihr da eine Idee, was ich da falsch gemacht habe?
Kann es sein, dass wegen einem Fehler in der Schaltung die Diode beim ersten Einschalten durchgebrannt ist, ohne dass ich es gemerkt habe?

@VDX, kannst du mir vllt die Gerber-Dateien von deiner Treiberplatine zukommen lassen? Dann lasse ich mir die einmal machen, habe jetzt auf Lochraster gelötet, Fehler sind daher nicht ausgeschlossen.

... wenn die Diode nicht dran ist, wird einfach dei Spannung "durchgechaltet" -- erst mit einer Last (Diode oder ein Dummy-0.1Ohm-Widerstand zum Testen) funktiiniert die Stromregelung.

Schau mal mit einem dunklem Teil, ob der Fokus evtl. nur wenige Millimeter vor der Linse ist oder zuminest der Fleck kleiner wird -- ansonsten hast du den auf "unendlich" verschoben .. mit Linse weiter herausdrehen kommt der Fokus "näher", mit tiefer reindrehen wird er "weiter".

Wenn du mir per PN deine Adresse gibst, kann ich dir auch eine fertige Platine zuschicken - ein paar hätte ich noch da .. bin aber aktuell bis Freitag (oder Samstag) noch unterwegs ...

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Viktor
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Hi,


danke für das Angebot.
Habe gerade noch ein paar Tests gemacht. Ich hatte ja nur einen Jumper aufgesteckt und den Strom damit auf 0.5A gestellt. Ich habe 4 *0,57 und 1*1,04A Stufen eingebaut. Der Laser lief so ca. 10 Minuten auf 0.5A, hatte aber die Helligkeit einer normalen LED. Auf einmal hat er voll aufgeblitzt und für 20-30sek so richtig wie ein Laser geleuchtet. Da sah das Strahlbild schon gar nicht so verkehrt aus. Zeit zum fokussieren hatte ich aber nicht. Dann ging er wieder auf LED-Modus. Der LM317T war auch richtig heiß, die Kühlkörper sind nämlich bisher nicht montiert gewesen, weil ich nie so lange getestet habe, dass da irgendetwas gewesen wäre. Kühlkörper plus aktive Belüftung der Platine werden nämlich noch eingebaut.
Als ich dann auf einen anderen LM gejumpert habe, ist er kurz aufgeblitzt und dann wieder auf normale Helligkeit zurück. Gibt es dafür eine Erklärung?

... evtl. der/die LM's überhitzt? -- möglicherweise haben die einen Übertemperatur-Schutz ... sollten dann aber nach dem Abkühlen wieder funktionieren.

Ansonsten könnten die 0.5A für die Diode auch grenzwertig um den "threshold-Strom" herum sein, ab dem sie erst loslasert - darunter macht sie nur "LED", wird aber auch schon heiß! -- also niemals ohne Kühlung laufen lassen!! -- bei über 30°C am Laserdiodengehäuse fangt sie an "abzusterben!!!

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Viktor
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Merkwürdig war, dass es nur einmal für den Bruchteil einer Sekunde aufgeblitzt ist und danach nicht mehr. Threshold-Strom muss ich gleich mal testen Überhitzung kann ich aber ausschließen, bis auf den einen lm, wo länger geleuchtet hat.

Edited 1 time(s). Last edit at 02/06/2020 08:34AM by TheAlf.

Ich hab da eine Platine bekommen Direkt ans Löten gemacht, der PCB-Ständer ist noch gar nicht fertig gedruckt, da ist schon die Platine fertig gewesen xD
Die Schraubklemmen fehlen mir noch aktuell und die Widerstände haben auch nur gerade so gepasst. Sind nicht für Senkrecht-Aufstellung gedacht xD
Die 0.1Ohm Widerstände habe ich überbrückt, sind ja auch in den nachfolgenden Versionen nicht mehr berücksichtigt. Ansonsten passt das alles, oder?
Reicht ein normales Stück Aluprofil als Kühlkörper? Die Kühlkörper, die ich hier habe, passen nicht auf den Formfaktor der LM. Das ganze soll dann in ein geschlossenes Gehäuse mit Netzteil und Arduino + CNC-Shield mit aktiver Lüftung (2*40*40*10 Lüfter, die längs über die Platinen blasen). Wäre das ok, oder soll ich mich nochmal nach einem passenden Teil umsehen?
Grüße, Alfred

Hi Alfred,

ein etwas dickeres Aluprofil sollte bei den geringen Strömen schon reichen - probier einfach aus, wie schnell das heiß wird -- bis 60°C ist das noch problemlos auch über längere Zeit betreibbar.

Ich lasse da bis zu 5x 3.4A durchlaufen, da wird's dann schonetwas "hitziger" und ich brauche bis 100Watt Kühlleistung

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Viktor
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Hab gerade nochmal getestet. Ist das so richtig, dass ein LM bei halber Leistung innerhalb von 10sek unantastbar heiß wird? Ohne angeschlossene Diode?
Aufbau: CNC-Steuerung auf M3 S127 angesteuert, ein LM gejumpert und keine Diode angeschlossen. Netzteil an, innerhalb von Sekunden wird das Ding richtig heiß. Mit aufgeschraubtem Kühlkörper dauert es etwas länger, wird aber auch sehr heiß. Ist das normal?
Ich werde jetzt auf jeden Fall eine aktive Wasserkühlung basteln mit einer gedruckten Peristaltik-Pumpe auf Nema17. Wasserdurchlauf am Kühlkörper fräse ich mir auf der Arbeit, ebenso wie einen wassergekühlten Diodenträger.


Grüße, Alfred

... nein, normal ist das nicht - spricht eher für einen Kurzschluß.

Zum Testen und Einstellen des Stroms einfach einen 0.1 Ohm 5Watt-Widerstand statt der Diode an die Ausgänge klemmen ...

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Viktor
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Den Kurzschluss habe ich scheinbar beseitigen können. Gestern beim Testen und Löten hat die Diode auch noch aufgeblitzt zwischendurch. Heute habe ich die Diode angeschlossen (Polarität kann dabei falsch gewesen sein), aber nichts passierte. Spannung am Diodenanschluss liegt bei 0,4V (Diode nicht angeschlossen). Gejumpert war sie auf 1,5A. Ich habe die Diode auf Durchgang gemessen: In beide Richtungen kein Durchgang. Ist die jetzt fritte?
So langsam ist es echt deprimierend.

... was die Dioden (neben zuviel Strom) nicht abkönnen, ist - zu heiß werden, oder falschrum mit zuviel Spannung

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Viktor
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