Open-source laser system for polymeric welding/id
Minat utama kami adalah membuat penukar kalor dengan mengelas lapisan polimer murah. Ini berlawanan dengan intuisi, tetapi hasil teoritis dan eksperimen awal terbaru kami menunjukkan bahwa jenis penukar kalor ini bisa sangat efisien sekaligus sangat murah. Lihat: penukar kalor mikrokanal yang diperluas untuk makalah terbaru kami. Penukar kalor ini dapat digunakan untuk semua jenis aplikasi efisiensi energi termasuk pekerjaan kami untuk membuat sistem pasteurisasi air bertenaga surya . Jika kami dapat memperoleh sistem yang berfungsi, ini akan menjadi metode pasteurisasi air yang sangat murah dalam skala keluarga atau rumah tangga.
Jika Anda menggunakan sistem untuk aplikasi lain, mohon beri tahu kami. Selamat berkreasi!
Daftar Komponen Mekanik
- Kami memasang seluruh sistem dalam lemari arsip laci ganda yang kami lubangi, memasang sakelar pengaman untuk laser, dan laci baru dengan penutup magnetik. Sebuah lubang dibor di bagian atas agar kabel dan laser serat bisa lewat.
- Kami memanjangkan kaki melewati dasar persegi untuk memungkinkan rel kabinet tetap utuh seperti yang terlihat dalam foto.
- Kami menambahkan lapisan substrat kedua yang dapat digeser yang terdiri dari substrat logam (Al) dan pelat penutup kaca besi bagian bawah (lihat detail di sebelah kanan). Sumber kaca dengan transmisivitas tinggi: SGG DIAMAN - Saint-Gobain Glass Vision Product Family - Kaca bening rendah zat besi.
- Kami menambahkan komponen cetak 3D baru untuk memasang laser serat ke perangkat. Dalam kasus kami, laser tersebut digantung tepat di atas kaca dengan lensa yang diposisikan sedemikian rupa sehingga titik fokus berada tepat di bawah kaca.
Bagian yang Dicetak
- Ikuti panduan dari http://www.thingiverse.com/thing:11653 dan cetak komponen.
- Selain itu Anda memerlukan komponen khusus di sini jika Anda akan mereplikasi pengaturan laser kami: http://www.thingiverse.com/thing:28078
Bagian Misumi
Stockdrive
| Deskripsi Bagian | Nomor Bagian | Link |
|---|---|---|
| Katrol Pengatur Waktu Polikarbonat 18 Gigi | Sebuah 6T16M018DF6005 | https://sdp-si.com/eStore/PartDetail.asp?Opener=Group&PartID=42977&GroupID=347 |
| Sabuk Katrol Bergigi Neoprene yang Diperkuat Fiberglass | Sebuah 6Z16MB89060 | https://sdp-si.com/eStore/PartDetail.asp?Opener=Group&PartID=70713&GroupID=342 |
Elektronika
Komponen elektronik
- Arduino MEGA 2650 - https://www.sparkfun.com/products/11061
- Adafruit Motroshield - http://adafruit.com/products/81
- 6x Driver Motor Jembatan-H SN754410 - https://www.sparkfun.com/products/315
- 2x Aavid Heat Sink http://www.alliedelec.com/search/productdetail.aspx?SKU=70115208
- 2x Motor Stepper Adafruit - https://www.adafruit.com/products/324
- 2x Penghenti Opto - http://web.archive.org/web/20130124025709/http://store.makerbot.com:80/electronics/electronics-kits/optical-endstop-v2-1-kit.html
- Catu Daya dengan 5 dan 12V (misalnya catu daya komputer bekas)
- 2x (atau lebih) Kipas Komputer 12V
- Chip MAX3323 (atau serupa) - http://www.digikey.com/product-detail/en/MAX3323EEPE%2B/MAX3323EEPE%2B-ND/1701884
- kapasitor 4x 1uf
- Kabel Serial Betina-Papan Tempat Roti
- Kabel penghubung
- Laser Serat. Untuk detail tentang laser kami, lihat: Protokol pengelasan laser: PALING
- Laser Dioda Kopel Serat JDSU L4-9897510-100M - http://web.archive.org/web/20150506125656/http://www.jdsu.com:80/en-us/Laser/Produk/Daftar-Produk-AZ/Halaman/laser-dioda-9xx-nm-fiber-coupled-10w-6398-l4-series.aspx
- Gunung Laser 264
- Sumber TECS 5305
- Sumber Laser 4320
- Perangkat lunak: https://sourceforge.net/projects/lasersystemforp/
- Untuk deskripsi perangkat lunak lihat: Protokol pengelasan laser: PALING
Perakitan Elektronik dan Pengaturan Komunikasi
- Memasang kabel elektronik
Skema rangkaian elektronik
Lepaskan jumper daya! Arduino dan pelindung motor.
12V dan GND
Koneksi Opto Endstops
Menetapkan batas dengan endstop
Penetapan pin MAXIM 3323E
Tata Letak Papan Roti dengan Chip MAXIM
Tampilan Depan Kabel Betina DB9
Penetapan pin kabel DB9 Female
- Jumper di dekat pin GND harus dilepas , jika tidak Arduino akan rusak!
- Hubungkan kabel 12 V ke pin M+ dan Ground ke pin GND pada MotorShield.
- Jika menggunakan motor stepper Adafruit, sambungkan kabel sesuai urutan: dari M1 ke M2, coklat, hijau, lewati pin Gnd, kuning dan merah. Dari M4 ke M3 coklat, hijau, lewati pin Gnd, kuning dan merah.
- Hubungkan Opto Endstop seperti yang ditunjukkan.
- Perbaiki Endstop sehingga kereta laser mencapai sudut kiri bawah mekanisme.
- Hubungkan pin 1 MAX3323E ke kapasitor 1uF, kapasitor 1uF antara 1 dan 3, kapasitor lain antara 4 dan 5, dan kapasitor 1uF terakhir ke pin 6, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Pin 7 dan 8 menuju ke pin kabel DB9 3 dan 4, pin 11,12,13,14 dan 16 ke 5V dan pin 15 ke Ground. Pin 9 ke pin Arduino 19 dan pin 10 ke pin Arduino 18. Ground kapasitor seperti yang ditunjukkan, jika menggunakan kapasitor terpolarisasi, pastikan untuk menghubungkan sisi negatif ke ground untuk kapasitor di pin 1 dan 6 MAX3323E, pin 3 untuk kapasitor antara 1 dan 3 dan pin 5 untuk kapasitor antara 4 dan 5.
- Hubungkan pin 1 DB9 ke ground, pin 2 dan 5 ke pin 9, pin 3 ke pin 7 MAX3323, pin 4 ke pin 8 MAX3323, dan pin 7 ke pin 8.
- Unggah firmware ke Arduino menggunakan perangkat lunak adruino ( http://www.arduino.cc/ ).
- Hubungkan kabel DB9 ke input LaserSource 4320 RS232
Catatan: Bergantung pada apakah Anda menggunakan motor stepper yang berbeda atau jika sistem Anda memerlukan torsi lebih besar dari motor, ini akan memerlukan lebih banyak arus yang disuplai dari penggerak motor. Mengganti penggerak motor Adafruit bawaan dengan penggerak motor SN754410 H-Bridge akan meningkatkan arus dari 0,6A menjadi 1A. Dalam kasus yang memerlukan torsi besar, penggerak dapat ditumpuk dengan menyolder pin yang sama. Pastikan untuk menggunakan heat sink (Aavid Heat Sink) dan pasta termal untuk membantu perpindahan panas, jika tidak, penggerak akan terlalu panas. Kipas pendingin sangat disarankan. PERHATIAN: Ini bukan metode terbaik untuk meningkatkan arus dan tindakan pencegahan yang tepat harus dilakukan untuk mengurangi kegagalan termal.
Tumpukan chip penggerak motor
Keamanan
Laser terdiri dari tiga perangkat utama: LaserMount 264, TECSource 5300 dan LaserSource 4320. LaserMount 264 adalah perangkat yang mengintegrasikan pendingin Peltier untuk kontrol suhu yang presisi dan laser itu sendiri. TECSource 5300 adalah pengontrol suhu yang perlu dipasangkan dengan LaserMount. LaserSource 4320 adalah Laser Diode Driver, yang mengontrol perilaku laser seperti Tegangan, Arus, Siklus Kerja PWM dan
Kontrol hidup/mati.
Pemasangan LaserSource dan TECSource sangat mudah. Setelah membongkar unit, pastikan semua bahan pengemas telah dikeluarkan dan tidak ada yang menghalangi lubang ventilasi di bagian samping dan depan unit.
Ubah Pilihan Tegangan ke nilai yang sesuai dan pastikan kedua perangkat diarde dengan benar.
Perangkat ini memiliki lubang ventilasi di bagian samping dan depan, jangan halangi lubang ventilasi ini, atau dapat terjadi panas berlebih dan mengakibatkan kerusakan pada unit.
Hubungkan kabel dari TECSource dan LaserSource berlabel LASER dan TEC ke LaserMount dengan benar.
Untuk menyalakan unit, sambungkan kabel daya AC ke unit, putar sakelar daya, yang terletak di panel depan, ke posisi on (I). Unit akan menampilkan model, nomor seri, dan versi firmware, menjalani uji daya mandiri cepat, dan kembali ke status pengoperasian terakhir yang diketahui.
Untuk mencapai tingkat akurasi tertinggi, TECSource harus dihidupkan setidaknya satu jam sebelum melakukan pengukuran.
Setelah perangkat dinyalakan, Kontrol Kipas Eksternal perlu diaktifkan pada opsi menu TECSource. Pastikan batas arus pengontrol suhu diatur ke nilai maksimum 7,4A.
Tindakan pencegahan dasar umum:
LSO harus diberitahu tentang pembelian laser apa pun, apa pun kelasnya. Pemberitahuan tersebut harus mencakup klasifikasi, media, daya keluaran atau energi pulsa, panjang gelombang, tingkat pengulangan (jika berlaku), aksesori khusus (pengganda frekuensi...dll.), ukuran sinar pada bukaan laser, divergensi sinar, dan pengguna.
Dilarang keras menaruh benda mengilap atau berkilap ke dalam sinar laser, kecuali benda yang memang dirancang khusus untuk peralatan tersebut.
Perangkat pelindung mata yang dirancang untuk perlindungan terhadap radiasi dari sistem laser tertentu harus digunakan jika kontrol teknik tidak memadai untuk menghilangkan kemungkinan paparan mata yang berpotensi membahayakan (yaitu, setiap kali tingkat emisi yang dapat diakses melebihi tingkat MPE yang sesuai.) Ini umumnya hanya berlaku untuk laser Kelas IIIB dan Kelas IV. Semua kacamata pelindung laser harus diberi label yang jelas dengan nilai kerapatan optik dan panjang gelombang yang memberikan perlindungan.
Perlindungan kulit dapat dicapai dengan baik melalui kontrol rekayasa. Jika ada potensi paparan kulit yang merusak, terutama untuk laser ultraviolet (200-400 nm), maka penutup kulit dan atau krim "tabir surya" direkomendasikan.
TANGAN - Sebagian besar sarung tangan akan memberikan perlindungan terhadap radiasi laser. Kain tenunan rapat dan sarung tangan buram memberikan perlindungan terbaik.
LENGAN - Jaket atau jas laboratorium dapat memberikan perlindungan untuk lengan. Untuk laser Kelas IV, bahan yang tahan api harus dipertimbangkan.
Persyaratan Daya Laser Teoritis
| Bahan | Ukuran bintik (mm) | Daya laser (W) |
|---|---|---|
| Polimer | 1 | 10 |
| Polimer | 0.3 | 1 |
| Polimer | 0.1 | 0.1 |
| Al | 1 | 1000 |
| Al | 0.3 | 100 |
| Al | 0.1 | 10 |
Jika bahannya adalah plastik pembungkus atau aluminium foil, daya yang dibutuhkan sekitar tiga kali lebih banyak. Jadi pada dasarnya, kemampuan untuk memfokuskan sinar tidak hanya dapat memberi Anda saluran yang lebih kecil, tetapi juga mengurangi daya laser yang dibutuhkan.
Lihat juga
- Protokol pengelasan laser: PALING
- Sistem Pengelasan Laser Polimer Sumber Terbuka: Desain dan Karakterisasi Lasan Multilapis Polietilen Berdensitas Rendah Linear
- Penukar panas mikrokanal yang diperluas
- Penukar panas mikrokanal yang diperluas: Evaluasi non-destruktif
- Model Penukar Kalor Selisih Hingga: Maldistribusi Aliran dengan Kopling Termal
- Optimasi Desain Penukar Panas Polimer untuk Pasteurisasi Air Tenaga Surya Skala Rumah Tangga Otomatis
- proyek pemotong laser sumber terbuka
- Tinjauan Literatur Pengelasan Polimer Sumber Terbuka
- Penukar Panas Mikrokanal yang Diperluas: Pemodelan Selisih Hingga
- Zhang C, Anzalone NC, Faria RP, Pearce JM (2013) Peralatan Optik 3D-Printable Open-Source . PLoS ONE 8(3): e59840. doi:10.1371/journal.pone.0059840 akses terbuka
