Der Neue möchte das Gesamtpaket mit möglichst viel DIY

Hallo,

ich habe einen Creality Ender 3 in dem ich in Zukunft auch kleinere Sachen mit einem Laser gravieren und schneiden möchte. Nun habe ich lange überlegt ob es gut ist, ein fertiges Set aus China kommen zu lassen. Das widerspricht aber meinen sonstigen Wünschen. Ich möchte gern so viel wie möglich selbst bauen und es trotzdem günstig halten.

Da ich auch dünnere Hölzer, Plexiglas, Pappe und Papier schneiden möchte, denke ich, es sollten schon 2,5 - 5 Watt Ausgangsleistung am Laser sein (also optisch). Wie sind da eure Erfahrungen?

Ansteuern möchte ich das ganze über den Bauteillüfteranschluss von einem Fysetc Cheetah v1.1b Mainboard (mit Marlin 2.0). Das Board liefert ein PWM-Signal mit 12 oder 24 V, wobei mir 24 V lieber wären, weil der Bauteillüfter auch mit 24 V läuft und ich dann nicht noch am Mainboard einen Jumper umsetzen muss, wenn ich von Drucken auf Lasern umstellen möchte. Beim PWM-Signal ist die Masse geregelt. Nun könnte ich mit einem 6N137 aus dem PWM-Signal ein TTL-Signal machen und einen Laser-Treiber kaufen.

Lieber wäre mir da aber, einen Laser-Treiber selbst zu bauen. Viktor hat einen DIY-Treiber vorgestellt. Jetzt die Frage: Sind dort eirklich keine gefährlichen Stromspitzen zu erwarten, mit denen ich die Lebensdauer meiner Laserdiode verkürze? Wäre es sinnvoll, das PWM-Signal in ein Analoges-Signal (0 - 5V) umzuwandeln und dann proportional dazu einen konstanten Laserstrom ohne Spitzen zu generieren?

Jetzt noch zur Diode: Ich liebäuglie mit einer Nichia NUBM08 4,75 W 450 nm. Finger weg oder gutes Ding? Wie muss das Ding gekühlt werden? An den chinesichen Lasern sind immer die schwarzen Kühlkörper um eine Messinghülse mit einem 40mm-Lüfter. Ist das Sinnvoll?

UND woher bekomme ich eine Brille, die meine Augen wirklich schützt?


Danke schon mal!

... mein aktueller Tip geht in die Richtung -- besorg dir evtl. einen der "20Watt Laser" von KKmoon oder Jene für um die 130-150€ - da ist entweder eine "offene" 4.5W (5W?)-Diode (aus den DLP-Beamer-Bänken ausgebaut) oder eine noch im geschlossenen Gehäuse mit 5W oder etwas mehr.

Das 4-eckige Kühlrippen-Gehäuse is gut befestigbar und der Lüfter hintendrauf kann draufbleiben ... der Temperatursensor im inneren Messinggehäuse kann auch weiterverwendet werden.

Wie lange sie mit der verbauten Treiberschaltung "leben", kann ich dir nicht sagen vermutlich ein paar 100 Stunden -- wegen dem DC-DC-Wandler drauf dürften da aber einiges an "Spikes" beim Schalten entstehen.

Wenn du dir selber einen (z.B. meinen) Treiber baust, dann einfach den verbauten rausbauen und deinen anschließen.

Die Ansteuerung würde ich nicht übers PWM der Lüftersteuerung nehmen, sondern eher den STEP-Pin für den Extruder-Motor -- da hast du den Vorteil, daß die "Laser-Puls-Rate" genau der aktuellen GEschwindigkeit entspricht und auch nur bei einer Bewegung mit "G1" gepulst wird ... bei "G0" kommen keine Pulse raus.

Die eigentliche Leistung wird über die Pulslänge geregelt -- bei mir ist z.B. die kleinste Leistung mit 5 Mikrosekunden Pulszeit, die Maximale mit 500 Mikrosekunden ... zusätzlich wird die Leistung aber auch über die Pulsrate variiert, was ich über den "E"-Parameter des G1-Codes variiere ...

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Viktor
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Danke für deine Antwort.

An ein fertiges Modul hatte ich auch gedacht, aber wenn mir nach verhältnismäßig kurzer Zeit die Laserdiode abraucht, habe ich eben keine Ahnung welcher Typ das genau war und welchen Strom der Treiber ausgibt. Dann fange ich am Ende doch an, alles selbst zusammenzubasteln. Wenn die Module wenigstens regelbar wären... diesen Laser von eBay hätte ich als ehrlich eingeschätzt. Dort steht zumindest die optische Leistung in der Beschreibung und das Modul macht einen ähnlichen Eindruck zu diesem Odicforce-Set. Aber eben auch beim Odicforce-Shop steht nicht welche Diode da drin steckt und an dem Treiber gibt es auch keine Einstellmöglichkeiten.

Was ist denn von der Nichia 4,75 W Diode zu halten?

Edit: An dem Mainboard kann ich halt auch nicht direkt den Step-Pin abgreifen. Die Treiber sind dort fest draufgelötet. So ganz habe ich auch nicht verstanden warum der PWM-Kanal dafür ungeeignet ist.

Edited 1 time(s). Last edit at 01/17/2020 04:38PM by trashman.

... bei einem konstanten PWM und beschleunigten Bewegungen brennts beim Beginn und Ende einer Linie mit höherer Leistung als im "schnellen" Bereich.

Schau dir mal das Board an, ob du an die Prozessor-Pins komst - da kann man evtl. das Extruder-STEP-Signal direkt abgreifen, ggf. puffern/verstärken und auf den Diodentreiber verdrahten.

Bei den Chinesen kannst du praktisch keinem mehr mit der Leistung trauen! -- sie geben zu über 90% die elektrisch aufgenommene, nicht die optisch ausgegebene an

Bei kaum einem der Module bekommst du ein Datenblatt zur verbauten Diode (welche auch ohne Vorankündigung immer wieder mal gewechselt werden ... je nachdem, was gerade da rumlag) -- ich muß auch immer Anhand vergleichbarer Datenblätter über den "Schwellstrom" (wenn sie gerade anfängt zu lasern bzw. im aufgeweiteten blauen Spot die ersten "Lasermode-Linien" auftauchen) und die dann an den Dioden abfallende Spannung messen um so den verbauten Laserdiodentyp zu bestimmen.

Meine bisherigen Module habe ich immer mit den Nichia-Dioden von Lasertack (mit den entsprechenden Datenblättern) aufgebaut - das waren dann zuerst 2W-Dioden, aktuell 3.6W und gelegentlich auch mal eine 6W -- dann aber immer mit einem Prismen-Paar wegen der "schlechten Strahlqualität" der 6W-Dioden.

Die 4.5W-Dioden liegen von der Strahlqualität zwischen den 3.5W und näher bei den 6W-Dioden -- der Spot wird bei denen auch ziemlich unsymmetrisch, so daß ich die auch mit Prismen fürdie Strahlformung verwenden würde ... sonst kommst du nie auf den kleinstmöglichen Spot von 0.1mm ...

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Viktor
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Ich habe neben
[odicforce.com]

Auch hier einige Sachen gefunden.

[jtechphotonics.com]
[lasertack.com]
[sites.google.com]

Für die größeren Leistungen gilt leider der Hinweis mit dem eher rechteckigen Spot.

Uwe94

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Uwe94 Berliner
Drucker / mini CNC / Laser / Dualextruder 2x E3D / ArduinoMega / Eigenkonstruktion /[www.uwek94.com] /uwes3dprinter.

Das mit dem rechteckigen Spot hatte ich nicht auf dem Schrim. Also sollte ich zwischen 2,5 und 4 Watt Ausgansleistung bleiben. Ich hoffe, dass ich da trotzdem noch dünne Hölzer schneiden kann. Welche Dioden sind denn da zu empfehlen? Ich würde da vermutlich eine Diode und separat einen Kühlkörper über Aliexpress bestellen (oder eBay). Den Rest würde ich selber zusammenlöten wollen (Platinen mit dem Direkt-Toner-Verfahren habe ich schon ein paar mal erfolgreich hergestellt).

Also welche Dioden sind zu empfehlen?

Und sehe ich es richtig, dass Viktors Treiber schon eine TTL-Regelung integriert hat? Meine elektronischen Kenntnisse sind nicht besonders groß. Ich kann nur mir vorgesetzte Schaltungen nachbauen und betreiben?

Wegen deim E-Stepkanal könnte ich beim Mainboard direkt vor dem Schrittmotorentreiber das Signal abgreifen. Nun will ich aber auf der Platine nicht durchtrennen. Meint ihr, dass ich Schrittmotorentreiber und Laser parallel betreiben kann? Mit einem Optokoppler kann ich das ga zumindest galvanisch trennen.

... ich habe 3mm Sperrholz mit 2W- und 3.5W-Dioden geschnitten -- mit der 2W-Diode bin ich da 5x bis 8x drübergegangen, mit der 3.5W-Diode 2x bis 3x ... ginge uch schneller, dann "verbrennen" die Ränder aber auch stärker.

Bei dem 5xLM338-Treiber, den du im Startpost verlinkt hast, ist der Eingang auf 5V (also TTL-Pegel) optimiert -- wenn du also 5V auf den Eingang draufgibst, wird der jeweils vordefinierte Konstantstrom über die eizelnen LM's (bzw. der Gesamtstrom, wenn sie zusammengeschaltet sind) ausgegeben -- das dürfte für die blauen Laserdioden bis knapp 100kHz PWM ausreichen, was kaum einer der typischen Laser-Controller schafft (ich habe welche mit bis 20MHz, dafür dann aber auch andere Treiber).

Den Regel-Strom für die einzelnen LM's definierst du über die 5W-Widerstände R1-R5 - hier ein etwas aktuellerer Schaltplan von dem Treiber, wo auch schon ein Vorschlag für die blauen Laserdioden drin ist -- die Eingangsspannung sollte typisch 3V über der für dei Diode erforderlichen Spannung liegen - bei den blauen Laserdioden also mindestens 8V ... je mehr umso heißer werden die LM-Kühlkörper:



Edited 2 time(s). Last edit at 01/19/2020 06:08AM by VDX.

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Viktor
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Danke Viktor. Dann müsste ich mit einem 9V-Netzteil das 5A kann ganz gut hinkommen und habe keine allzu großen Verluste.

Welche Laserdiode kannst du empfehlen für einen Eigenbau, wenn ich keine Prismenkorrektur möchte (um den finanziellen Aufwand gering zu halten)?



Edit: Was ist von der Nichia NDB7875 zu halten? Die hat eigentlich nur 2 W, kommt aber laut DTR auf gut 3 W bei 5 V und 2,6 A.

Edited 1 time(s). Last edit at 01/19/2020 02:43PM by trashman.

... ohne Prismen-Korrektur eher nur bis 3.5W (da wird es langsam grenzwertig) - eine Diode kann bei sehr guter Kuhlung eine Zeitlang "überfahren" werden -- das geht dann aber auch deutlich auf die Lebensdauer!

Ich versuche die Dioden (trotz guter Kuhlung!) nur mit max. 90% des "Nominalstroms" zu betreiben -- wenn sonst kein Streß (Diode über 25°C oder zu hohe Stromspitzen) auftritt, dann sollten sie die "100.000 Stunden" auch erreichen können ... bzw. sie "altern" dann deutlich langsamer bis gar nicht

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Viktor
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Und was für eine Diode würdest du mir dann empfehlen? Bis 90% des Nominalstrom bedeutet bei der NDB7875 ca. 1,5 A, womit sie dann nur 2,2 W optisch (mit G2-Linse, laut DTR) liefert. Welche Diode kommt auf über 3 W und lebt dabei lange, kostet aber nicht einen Wucherpreis?

... was ist für dich ein "Wucherpreis"? - ich habe mir die Einzeldioden meist bei Lasertack gekauft -- das sind halt keine Amazon- oder Alibababa-Preise

Ansonsten, wie schon vorher geschrieben, eins der Amazon-Module kaufen und die Elektronik ausbauen - so günstig kommst du nicht an die komplette Diode im Kühler mit Linse ...

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Viktor
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Die NDB7875 kriege ich für 23,50 € inkl. Versand. Mehr als 50 € würde ich für die Diode ungern ausgeben. Du hast oben von einer 3,6W-Diide geschrieben. Welche ist das?

... sorry, das war ein Tipfehler - sollte "3.5W" heißen

Für die Firmen-Entwicklung brauchts etwas mehr "Nachhaltigkeit" bzw. Gewährleistung -- das sind dann doch etwas mehr als 50€ für eine 3.5W-Diode im Mount mit Optik:
[www.lasertack.com]

Edited 1 time(s). Last edit at 01/20/2020 03:46AM by VDX.

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Viktor
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Okay, das wäre ohne den Treiber von Lasertack dann dieses Teil: NDB7K75. Die scheint ja auch schon einen deutlichen Hang zum rechteckigen Spot zu haben.

Ich werd wohl die NDB7875 mit 2 W optischer Leistung nehmen und muss dann bei Schnitten öfter drüber gehen. Soll ja auch nur mein Einstieg in das Laserthema sein (aber eben auch ohne, dass ich nach 100 Stunden die Diode wechseln muss). Dazu den Treiber von Viktor und einen großen Kühlkörper mit Lüfter. Fehlt nur noch, dass ich das E-Step-Signal angezapft bekomme. Ich werd wohl fürs Erste mit dem Bauteilkühlersignal ein bisschen rumprobieren und wenn es kribbelt, versuch ich die Extruder-Schritte abzugreifen.

... vor den Firmwares mit einem "bahnsynchronen" Extruder-Puls hatte ich mir einen Schaltpin für Laser-AN/AUS und die beiden Takstignale der X- und Y-Achsen herausgeholt das funktioniert auch ganz gut ... außer daß diagonale Linien wegen den etwas weiter auseinanderliegenden Pulsen weniger Leistung abbekommen, als vertikale/senkrechte (sieht man im Ergebnis aber nicht).

Schau mal hier, die Schaltung bei "6. Methoden der Ansteuerung:" -- mit dem Poti kannst du die Pulslänge variieren, um weniger oder mehr Leistung bei der gleichen Pulsrate zu bekommen:

[reprap.org]

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Viktor
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Ich habe noch eine Frage zu den Kondensatoren und Widerständen:

Zu den Widerdtänden R6, R12, R13 und R14: Wieviel Leistung müssen die abkönnen? Reichen da 0,25 W?

Zu den Kondensatoren C1 und C2: Sollten das Tantal oder MKS oder Elkos oder irgendwas anderes sein? Spannungsfest sollten ja 16 V locker reichen.

Achso und wenn ich statt TTL erstmal mit einem 24V PWM Signal (24V an Plus kommen dauerhaft, GND ist gepulst) in Klemme K2 gehen möchte, muss ich da nur den Vorwiderstand R12 erhöhen oder braucht es da mehr?

... 1/4 Watt reicht ... Elkos auch ... und ja, einfach den Vorwiderstand anpassen ...

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Viktor
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Aber für die Widerstände R1 bis R5 reichen 5 W Belastbarkeit? Ich würde gern bis 1,2 ohm runtergehen, also 1,04 A rausholen.

Wie müsste ich den Vorwiderstand des Optokopplers anpassen, damit er 24 V verträgt?

... schau mal ins Datenblatt des Optokopplers, was er als mittleren Strom braucht -- das könnten so um die 10mA sein ... und was für eine Spannung an der Diode abfällt (z.B. 1.2V).

Dann geht die Beispiel-Rechnung so aus: 24V-1.2V=22.8V -- frei nach "URI" und mit 10mA wären das dann: R=22.8/0.01 ==> 2.28k ... 2.2 Kiloohm sollten also gut gehen.

Der 5W-Widerstand wird bei 1A etwas warm, ist aber unkritisch

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Viktor
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Ok und muss ich mit einem 9V-Netzteil noch R13 anpassen?

... nein, das paßt schon ...

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Viktor
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Quote
VDX
... schau mal ins Datenblatt des Optokopplers, was er als mittleren Strom braucht -- das könnten so um die 10mA sein ... und was für eine Spannung an der Diode abfällt (z.B. 1.2V).

Dann geht die Beispiel-Rechnung so aus: 24V-1.2V=22.8V -- frei nach "URI" und mit 10mA wären das dann: R=22.8/0.01 ==> 2.28k ... 2.2 Kiloohm sollten also gut gehen.

Der 5W-Widerstand wird bei 1A etwas warm, ist aber unkritisch

Im Datenblatt steht:
- DC Forward current I_F = 60 mA
- Forward voltage V_F = 1.25 ... 1.65 V

Muss ich dann so rechnen: (24 V - 1.25 V) / 0.06 A = 379.3 ohm ?

Edit: Ich vermute, dass ich das Datenblatt nicht richtig lese.

Edited 1 time(s). Last edit at 01/23/2020 11:11AM by trashman.

... die 60mA sind der Maximalstrom -- 10mA sind ausreichend und werden auch für die Datenblatt-Messungen genommen - also praktisch nach meiner vorigen Rechnung mit 2.2k aufbauen ...

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Viktor
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So sieht jetzt mein Platinenlayout aus...

... die 5W-Widerstände sehen etwas klein aus - hier mein Layout mit etwas mhr Abstand zwischen den LM's:

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Viktor
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Ja, die 5W-Widerstände wollte ich auch aufrecht draufsetzen, Du hast doch dort einen Tantal-Kondensator drauf. Welcher von beiden ist das?

Hallo zusammen,

sorry für den etwas "off topic" Beitrag, konnte mich aber nicht zurückhalten, weil ich vorher auf den lasertack Seiten unterwegs war und das hier erwähnt wurde.

Ich bin ja immer vorne mit dabei, wenn es darum geht bei einheimischen Firmen mit Qualitätsprodukten zu kaufen, und der Preis im unteren 3-stelligen Bereich schreckt mich auch nicht wirklich. Aber was hinderlich ist, z.B. lasertack verkauft ja den "heißen Scheiß" nur an gewerbliche Kunden und dann auch noch mit Sachkundenachweis. Das kann ich als Privatperson nicht bringen, auch wenn ich mir über die Jahre noch soviel Sachkunde erworben habe.
Schade in diesem Fall.

Grüße,
Gunnar.

Edited 4 time(s). Last edit at 01/24/2020 05:31AM by Ghenne.

Hi Gunnar,

ja, das ist manchmal schon etwas störend (Grund sind die vielen "Pointer-Kddies" und die deutsche Gewährleistung/Haftung) -- muß mir auch gerade einen Galvoscanner für CO2 für einen eigenen Aufbau über die Firma bestellen lassen, weil die Firma auch nicht an Privat verkauft

@trashman - das ist kein Tantal, nur im 3D-sketch so dargestellt für den C2=100µF ...

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Viktor
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Viktor, mir ist gerade aufgefallen, dass du in deinem Schaltplan die Masse von TTL und Versorgung zusammengelegt hast. Diese Verbindung werde ich bei mir kappen müssen, sonst kann ich mein Massegesteuertes PWM-Signal nicht verwenden. Richtig?

... wenn dein PWM nach Masse schaltet, dann würde ich einfach nochmal einen Transistor oder Optokoppler als Inverter davorsetzen ... typisch mache ich sowas mit den 74HCT14-Invertern oder sehr schnell schaltenden Optokopplern, wie z.B. 6N137 oder HCPL2630, wenn ich zwei brauche ...

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Viktor
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