Leitungslasergesteuerte Motorausrichtungsschaltung

In diesem Beitrag wird eine einfache linienlasergesteuerte Motortreiberschaltung erläutert, die auf eine präzise horizontale Laserlinie reagiert, die von einem Linienlaser-Füllstand erzeugt wird, und die Ausrichtung des angeschlossenen Werkzeugs oder der Arbeitsarbeit automatisch mit äußerster Perfektion und Genauigkeit anpasst.

Was ist Linienlaser?

Die Linienlaserausrüstung ist ein hochpräziser elektronischer Ersatz für den uralten Wasserwaagen-Aligner der Tischler.

Das Linienlasergerät ist eigentlich ein fortschrittliches Laseremissionsgerät, das eine 360 ​​erzeugen kann ° Hochpräzise beleuchtete horizontale Laserlinie zur Bereitstellung einer Kalibrierungsreferenz für alle Industrie- oder Bauingenieurarbeiten, sodass das Endergebnis der Arbeit perfekt gerade und ohne den geringsten Fehler ausgerichtet ist.

Die Schaltung wurde von einem der engagierten Leser dieses Blogs, Herrn Rafal, angefordert.

Die ausführlichen Erörterungen zum Arbeitsablauf des linienlasergesteuerten Motors können den folgenden Absätzen entnommen werden:

Entwurfsziel

Herr. Rafal: Ich bin sehr neu in diesem Bereich. Ich habe in den letzten Wochen einige Nachforschungen angestellt und nicht genau das gefunden, was ich brauche.

Ich werde für jede Hilfe dankbar sein. Ich füge ein Foto meiner Idee bei. Ich möchte zwei 12-V-Gleichstrommotoren mit einem Laserpegel steuern.

Der Linienlaserpegel signalisiert den Empfängern.

Dieses Signal muss dann die Richtung des 12-V-Gleichstrommotors steuern. Der Motor dreht die Gewindestange vor und zurück, um die Höhe des Werkzeugs einzustellen.

Nach meinen Erkenntnissen wären mehrere Fotodioden parallel geschaltet, von denen eine den Laser über dem Nullpegel und die andere unter diesem Pegel erfasst. Der Nullpegel ist nur eine Art Pause zwischen den Fotodioden, damit das System nicht aufwacht. Lasersensor ohne Display. Ich habe nur ein Bildfoto gegeben.

Ich brauche eine H-Brückenschaltung, aber alle von mir gefundenen sollen mit einem Arduino-System verwendet werden. Bei Bedarf kann ich eine fertige Brücke zu einem angemessenen Preis von bis zu 30 US-Dollar kaufen

Idealerweise würde dies sowohl mit roten als auch mit grünen Lasern funktionieren, aber die Wellenlängen sind so unterschiedlich, dass ich bezweifle, dass dies möglich ist und nicht über das gesamte Lichtspektrum funktioniert.

Zunächst möchte ich die Höhe dieses an den Motoren angebrachten Strahls mit den Auf-Ab-Tasten einstellen. Ich würde mich freuen, wenn sich der zweite Motor beim Einrichten mit dem Gyroskop ausrichten würde, aber ohne den Arduino könnte es sehr schwierig sein.

Ich habe das Gefühl, dass das, was ich versuche, so einfach ist, dass ich ohne Arduino davonkommen kann. Und ich bestehe aufgrund der schwierigen Bedingungen auf einer Baustelle auf einem Analog und es scheint mir, dass das Gerät umso unzuverlässiger ist, je mehr Elektronik vorhanden ist.

Es funktioniert nur in Innenräumen und die Laserentfernung beträgt maximal 10 m. Der Motor, den ich am Anfang gefunden habe, hat eine große Stromaufnahme von 200 mA max. 2,19 A, aber auch ein großes Drehmoment.

Versorgen Sie eine Makita-Batterie mit 18 V Gleichstrom.
Vielen Dank im Voraus für alle Vorschläge.
Grüße aus Polen
Rafal

Beute : Ich habe eine Verwirrung über die Funktionsweise der Motorwellen. Die Gewindeschraube an beiden Motoren drückt das Werkzeug, kann es aber nicht zurückziehen? Wie läuft das ab?

Ist es möglich, dasselbe mit einem einzigen Motor zu implementieren?

Herr. Rafal: Geringere Nivellierungsgeraden wären vielleicht 70 cm, nur für kleine Räume, z. eine Toilette, damit Sie durch eine Tür eintreten können.

Maschine ohne Antrieb, von Hand gezogen, nur Nivelliergerade. Im Video sind die beiden gelben Objekte auf Masten Laserdetektoren, die starr an den Geraden befestigt sind.

Der Laser steht irgendwo weiter weg und erzeugt eine horizontale Linie.

Die Motoren würden an einem Wagen befestigt und die Gewindeschraube mit Laserdetektoren an Nivelliergeraden ausgerichtet. Es müssen zwei Motoren vorhanden sein, um beide Seiten auszurichten, aber es ist ein Spiegelbild.

Der einzige gemeinsame Teil wäre eine zweikanalige H-Brücke, als würde ich sie aus einem vorgefertigten Modul und möglicherweise einem Gyroskop machen, aber das ist ein Traum :).
Es ist wichtig, dass es Tasten für die Umdrehungen des linken und rechten Motors gibt.
Das Verfahren ist dies. Ich hänge den Laser zum Beispiel 2 m über dem vorgesehenen Boden. Ich messe 2 Meter vom Laserstrahl bis zur Unterkante der Geraden.

Ich reguliere die Höhe, indem ich die Tasten der Schalter von rechts nach links drücke, so dass sie 2 Meter bis zur Unterkante der Geraden entsprechen. Ich habe die Detektoren so an den Masten angebracht, dass der Laserstrahl zwischen den Fotodiodenabschnitten auf Null steht. Und der Rest wird sich von selbst erledigen

Im Anhang habe ich eine Zeichnung der Detektoroperation eingefügt.

Rafal

Schaltungsdesign

In der obigen Abbildung sind zwei derart identische Schaltungsstufen erforderlich, um das zugehörige motorgesteuerte Werkzeug in Bezug auf die Genauigkeit der Geradheit der Laserlinie zu erfassen und zu korrigieren.

Die zwei identischen Stufen sind Spiegelbilder voneinander, wie unten gezeigt:

Die Schaltung ist ziemlich einfach. Es arbeitet mit einem Fensterkomparator, der sicherstellt, dass die Antriebsmotoren nicht in Betrieb sind, solange das LDR-Paar mit der identischen Laserlinienhelligkeit belichtet wird.

Eine halbe Versorgungsspannung wird dann am nichtinvertierenden Eingang von A1 und am invertierenden Eingang von A2 erzeugt.

Sobald eine Auslenkung in der Laserlinie erkannt wird (was passieren kann, wenn das motorgesteuerte Werkzeug nicht gerade ausgerichtet ist), ändert sich die Helligkeit, die die LDRs R1 und R2 beeinflusst.

In dieser Situation driftet die Eingangsspannung des Fensterkomparators von der Hälfte der Versorgungsspannung ab. Diese Situation bewirkt, dass der Komparatorausgang dem Motorbrückennetz befiehlt, den Motor im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn zu bewegen.

Transistoren T1. . . T4 sind wie ein Brückennetzwerk konfiguriert, um das Einschalten des Motors zu ermöglichen Vorwärts- und Rückwärtsrichtung abhängig von der LDR-Beleuchtung oder dem Winkel der Laserlinienabweichung.

Dioden D1. . . D4 sind so positioniert, dass Spannungsspitzen, die während der Betriebs- und Betriebszeit des Motors erzeugt werden, aufgehoben werden. Die voreingestellten Potentiometer P1 und P2 dienen zur Erleichterung der Ausrichtung.

Diese sind fein abgestimmt, um sicherzustellen, dass der Motor vollständig ausgeschaltet und inaktiv ist, solange das betreffende LDR-Paar genau der gleichen Laserlichthelligkeit ausgesetzt ist.

Nehmen wir zum Beispiel an, aufgrund der falschen Ausrichtung des motorgesteuerten Werkzeugs wird das Licht durch die Neigung der Laserlinie auf LDR R2 als auf LDR R1 reduziert. Dies führt dazu, dass die Spannung am Punkt A über die Hälfte der Versorgungsspannung ansteigt.

In dieser Situation wird der Ausgang des A1-Operationsverstärkers hoch, wodurch die Transistoren T1 und T4 zum Betrieb gezwungen werden. Dies wiederum bewirkt, dass sich der Motor in die entsprechende Richtung dreht. Diese Aktion verschiebt das verbundene Werkzeug automatisch in einer geraden Linie, bis seine horizontale Ausrichtungsgenauigkeit mit der Laserliniengenauigkeit übereinstimmt.

Wenn wir dagegen annehmen, dass das Werkzeug mit der entgegengesetzten Ausrichtung gekippt wird, so dass die Beleuchtung der LDRs der oben diskutierten entgegengesetzt ist, fällt die Spannung am Punkt A unter die Hälfte der Versorgungsspannung. Dieser Zustand löst aus, dass der Ausgangsverstärker A2 hoch geht, so dass T3 und T2 betriebsbereit werden.

Dies führt dazu, dass der Motor jetzt in die entgegengesetzte Richtung läuft, um zu versuchen, die Ausrichtung des Werkzeugs in der relevanten Richtung zu korrigieren, bis es perfekt gerade ist und mit der horizontalen Genauigkeit der Laserlinie übereinstimmt.

Auf / Ab-Taste

Die Auf-Ab-Tasten zum anfänglichen Voreinstellen der Höhe der Wasserwaage können einfach durch Verdrahtung von Drucktastenschaltern parallel zu jedem der LDRs implementiert werden.

LDR-Installation

Um die richtige Reaktion der LDRs zu erhalten, müssen die linken und rechten Paare in einem röhrenförmigen Gehäuse installiert werden, sodass sie nur die Laserbeleuchtung und kein anderes Umgebungslicht „sehen“ können.

Die Idee ist im folgenden Bild zu sehen:

Hier können wir sehen, dass die LDRs sehr nahe beieinander positioniert sind, was sicherstellt, dass, wenn sich die Laserlinie genau in der Mitte befindet, ein Teil der beiden LDR-Paare gleichmäßig vom Laserlicht beleuchtet wird.

Die Vorderseite des LDR-Gehäuses könnte mit einer Streulinse abgedeckt werden, so dass die Laserbeleuchtung gleichmäßig über die jeweiligen LDRs verteilt werden kann.