Лазерный резак своими руками. Часть номер ноль. Силовая
В свое время я очень сильно хотел заиметь ЧПУ лазер, не то чтобы он был очень нужен для работы или хобби, но тем не менее вещь полезная в подсобной мастерской, да и круто же!
В интернетах изобилуют статьи о том, как разломать старый дэвэдэ писюк, и достав диодик, вставить его в каретку например старого 5″ флоппи дисковода. Это конечно классно, развивающие и просто. Но скучно и к тому же абсолютно бесполезно. Я решил собрать что-то такое, что можно было бы использовать для работы, ну или хотя бы это было весело. И уложившись максимум в 150 баксов.
И так, коль уж всем известные политические события привели к тому, что пользоваться алиэкспрессом стало не выгодно, то пришлось кинуть клич по знакомым служителям науки и просто странным личностям. И не зря, через некоторое время, в результате бартерной сделки, от одной странной личности мне досталось вот это: 
ЛГН-703, CO2 лазер с примерно 60 ваттами выходной мощности, здоровая дура с водяным охлаждением и длиной почти два метра. На меня, как на человека, державшего в руках на тот момент максимум китайские зеленые лазерные указки, он произвел впечатление уже своими размерами.
К сожалению, какой либо внятной документации на него в сети не нашлось в принципе, так что пришлось импровизировать. Примерно сопоставляя по размерам с его китайскими собратьями, было вынесено предположение, что труба эта обладает выходной мощностью около 60 ватт, для работы ему требуется 25 кВ как минимум, для поджига — около 35. А исходя из среднего КПД углекислотных лазеров в 10 процентов, для выхода на расчетную мощность ему нужно кушать что-то около 25-30 мА.
И так, есть два пути изготовления блока питания:
1)Большой Железный Трансформатор. Из минусов — во первых хороший анодник не так просто найти — в советском союзе почему-то они были изделиями штучными и зачастую очень хренового качества, так что выгорали первыми. Как вариант, можно использовать трансформаторы для неоновой рекламы (есть экземпляры на 10-15 кВ и 60 мА), соединяя их вторичные обмотки последовательно (Осторожно! вторичная обмотка каждого НСТ имеет заземленную среднюю точку на корпусе!), но это колхоз «60 лет без председателя» как он есть — эти трансы ни разу не рассчитаны на такое варварское использование и вполне себе могут сгореть, закоротив первичные и вторичные обмотки в одно целое. Во вторых — для поджига все равно придется использовать двухполупериодный умножитель, а так как это сетевые 50 герц — конденсаторы будут большими (всякие там К75-25 и подобные на 40-50 Нф в плечо). В третьих — если вы захотите управлять мощностью луча, то вам все равно придется колхозить громоздкие тиристорные схемы. Из плюсов — это дешево и сердито. Старые НСТ вам отдадут едва-ли не даром (кстати да, хороший нст — тяжелый нст), на выпрямительных диодах тоже можно сэкономить (пойдет всякий шлак типа 2Ц202 и тому подобных).
2)СолидСтейт. Из минусов — он может влететь в копеечку, особенно если вы покупаете все детали в ЧипДипе и у вас нет даже дедушкиного осциллографа. Дыа, были кирпичи полумостовые — стали силановые. Ну еще после N комплектов убитых драйверов и mosfet\igbt транзисторов вы будете читать таки датшиты и прочую умную литературу (хотя это скорее плюс) Из явных плюсов — это компактно, мощно и интересно.
Пожалуй на втором пункте остановимся по подробнее.
И так, теперь стоит определиться с топологией нашего инвертора. Полный мост — слишком много паять, да и вероятность ошибки в два раза больше. Всякие двухтактные автогенераторы (пуш-пул там например) — слишком маленький КПД и большая вероятность накосячить (ну не сложилось у меня с ними, не сложилось), А вот полумост — это стильно, модно и молодежно! Раскачивать мы будем феты IRFP460, хоть у них и достаточно «тяжелый» затвор. А драйвить его мы будем конечно-же при помощи IR2153! Во-первых по тому, что не нужно много паять, а во-вторых это универсальный ответ на вопрос «а почему-же таки он у меня взорвался?!». Спустя некоторое время вкуривания мануалов и чтения тонн бессмысленного бреда на флайбек.орг.ру, родилась вот такая, децл переделанная схема одного местного господина «Seriyvolk».
Ворнинг! Алярм! Аттеншн! По цепям гуляют большие токи, присутствует высокое напряжение (десятки киловольт). Следи за собой, будь осторожен! Ответственности за невинно убиенных домашних животных, пробитые летающими конденсаторами головы и оторванные пальцы автор не несет
Рабочая частота — около 40 кГц. Конденсаторы в бутстрепе — пленка (хотя лучше тантал\керамика, но и так вроде работает), в RC цепочке — керамика.
D1,D2,D3 здесь — HER208. Питание Vcc IRки и повторителей в цепочке управления ключами организовано бутстрепом (почитать подробнее о том, что это такое и с чем его едят), C4 стоит подобрать в пределах от 500 до 1000 пФ. 
скачать зеркальную разводку дорожек
Мой йунный падаван(ин), если ты не сильный, ловкий и умелый, то не собирай подобные схемы на макетках\деревяшках\картонках.
Трансформатор — сердечник от строчника(ну или может быть у вас завалялся феррит получше и массивнее), первичка — 28-30 витков литцендратом диаметром от 0.5 мм (на худой конец сойдет обычный многожильный провод), вторичка — по вкусу.
Хинт — не стоит испытывать везение и первым делом тыкать новый девайс напрямую в розетку, сначала стоит еще раз убедиться, что все собрано\спаяно верно и провести натурные испытания.
Для начала стоит запустить инвертор на пониженном напряжении, но так как питание Vcc IRки у нас рассчитано на 220 и при 40-50 вольтах она просто не заведется, то следует подать отдельно +12 вольт в точку между диодами D2 и D3. Что стоит проверить — ток холостого хода (снимаем вторичную обмотку с трансформатора, оставляем только первичку и например втыкаем лампочку последовательно с инвертором)
Нагрев мосфетов — на х.х. его не должно быть совсем.
Ну а потыкать осциллографом стоит разве что затворы ключей и клеммы первичной обмотки. Ведь мы все знаем, что осциллографом, включенным в сеть не стоит лезть в прибор без гальванической развязки? :). 
На затворе нижнего ключа. 
На первичной обмотке.
Чего должно быть на затворах — более-менее ровный меандр. Чего не должно быть — «иголок», равных примерно 1\3 полезного сигнала. В том случае, если наведенное напряжение откроет затвор нижнего плеча, когда открыто верхнее, произойдет сквозной пробой и конденсатор всей своей емкостью сольется в образовавшуюся козу, разорвет феты, скорее всего убив IRку и выжжет дорожки на плате. Как с этим бороться — стараться делать максимально короткие дорожки, обвязывать мосфеты пленочными конденсаторами, использовать сапрессоры и т.д. Вообще топология полумостовых\мостовых силовых инверторов — тема отдельной статьи и таких статей уже написано вагон и маленькая тележка. Если у вас возникли проблемы с отладкой, например для начала советую прочитать датшит на IRку.
В удвоитель по высоковольтной стороне стоит пихать либо большую вязанку 1n4007, либо высоковольтные D5000 (как оказалось, хоть они и не считаются «ультрафастами», но вполне себе работают на такой частоте). Их обязательно стоит шунтировать сопротивлениями на десятки мОм, можно еще увешать выравнивающими конденсаторами, но это уже для успокоения души
С охлаждением все вышло гораздо проще — в закромах родины была найдена здоровая колба аппарата Кипа, в ближайшем зоомагазине за 300 рублей были куплены силиконовые шланги для аквариума, а в магазине автозапчастей — насос омывателя от ТАЗика, вроде-бы нивы.
Первое, что сгорело, это самопальный умножитель (составные диоды всегда обвязывайте шунтирующими резисторами). Но, лазер вполне себе завелся от обычного телевизионного УН9-27, которых у меня оставалось еще штуки две-три. 
Хоть он и потребляет от силы 1\4 от нужной мощности и разряд еле виден, он ЖЖЕТ! Не сфокусированным лучом воспламеняет ДСП и жжет фанеру (о бумаге я просто умолчу),
Смотрите в следующих сериях:
— допиливание блока питания с краткими пояснениями «как работает полумостовой инвертор» и «что я сделал не так в этот раз», изготовление и заливка блока удвоителя напряжения, сборка в аккуратный корпус и попытка организовать электронное управление мощностью (на IRке, дыа).
— изготовление двух координатной системы позиционирования луча из древнего сканера и какой-то матери. Попытки приделать к этому зеркала так, чтобы их можно было свести.
— Погромирование микроконтроллеров.
И много чего еще интересного и занятного, так что не переключайтесь.
Источник
Высококачественный лазерный co2 станок с ЧПУ своими руками! С сенсорным управлением! + Чертежи!
Около года назад я хотел купить лазерный CO2 станок, чтобы сделать свое рабочее место полноценным. Одна из проблем заключалась в том, что лазерные резаки недешевы, особенно для любителей, которым нужна большая площадь резки. Конечно, за эту цену вы также получаете отличное программное обеспечение и техническую поддержку клиентов, но когда я начал этот проект мне исполнилось 17 лет, и у меня просто не было таких денег. Вот почему я построил свой собственный лазерный СO2 станок. Это полная пошаговая инструкция, как собрать лазерный резак самому! Я включил в это руководство все файлы, необходимые для его создания.
Этот лазерный резак использует лазерную CO2 трубку мощностью 40 Вт, имеет большую площадь резки 1000 на 600 мм и оснащен сенсорным экраном для управления! Весь проект мне обошелся примерно в 170 тысяч рублей, это все равно большие деньги, но я не хотел делать его из лома. Его нужно было построить из высококачественных материалов, чтобы он не развалился за два года. И это все еще очень дешево для лазерного резака с такой большой площадью реза. Кроме того, за эту цену вы получите потрясающий опыт создания собственного лазерного станка и бесценные знания.
Он работает на двух микроконтроллерах, arduino с GRBL и raspberry pi с сенсорным экраном, чтобы сделать его автономным устройством и управлять им. Это означает, что вам не нужен компьютер для отправки файлов на вашу машину. К сожалению, на данный момент у меня нет на это времени, поэтому сенсорный экран теперь используется только для управления дополнительными функциями, такими как освещение, пневматическая система и насос. В будущем я обязательно продолжу работу над этим проектом, чтобы сделать его автономным устройством.
Важно! В этой машине используется лазер мощностью 40 Вт! Я принял все меры предосторожности при проектировании корпуса, и лазер будет активироваться только при закрытой крышке. Всегда используйте защитные очки при проверке лазера. Даже отраженный луч может быть очень опасным для глаза! Я не несу ответственности за возможные несчастные случаи.
Я очень надеюсь, что вам понравятся моя инструкция, и она поможет некоторым из вас построить свой собственный лазерный станок!
Примечание: Данная статья является переводом. Часть файлов доступных для загрузки помимо английского может быть на нидерландском языке.
Шаг 1: Дизайн
На этом этапе я расскажу о конструкции этой машины. На этом шаге нет файлов для загрузки. Я добавлю эти файлы на этапах, где я буду рассказывать о сборке или установке отдельных частей лазерного резака. Что касается этого шага, я просто объясню, как и почему я пришел к этому дизайну. Я вдохновлялся внешним видом дизайна лазерного резака серии hobby от Full Spectrum Laser.
Прежде чем сделать набросок того, как должна выглядеть машина, я составил список вещей, которые нужно учитывать при ее проектировании.
Первое и самое главное безопасность! При создании данной машины не забывайте, что безопасность является приоритетом. Поскольку этот лазерный резак использует CO2-лазер мощностью 40 Вт, очевидно, что лазерный луч и даже его отражения. Должны оставаться внутри станка. Поэтому для чехла машины я использовал темную акриловую пластину. Пластина достаточно прозрачная, чтобы вы могли видеть, что происходит внутри. Для боковых панелей я использовал ламинат высокого давления, потому что он хорошо выглядит и устойчив к лазерному излучению.
Второй фактор, который я имел в виду, — это размер рабочей зоны и самого резака. Я хотел, чтобы у него была большая площадь реза 600 на 1000 миллиметров. Зачем строить маленькую машину, если можно построить большую? Поскольку это все еще машина, сделанная своими руками, я хотел, чтобы при необходимости было легко заменять или добавлять детали. Поэтому поля всех отдельных «комнат» в машине выбраны немного шире.
Помня о простоте сборки и возможной модификации этого лазерного резака, я решил построить раму из Т-образных алюминиевых 30×30 профилей.
Теперь я объясню базовый дизайн этого проекта. На изображениях этого шага я добавил несколько черновиков, которые показывают вам различные ракурсы каркаса. Конструкция состоит из пяти отдельных мест. Самое большое пространство — это рабочая зона лазерного резака. Пространство сразу за рабочей зоной — это вентиляционная комната, все пары будут всасываться из рабочей зоны в это место и выводиться наружу по вентиляционному шлангу. За вентиляционным помещением расположены два пространства друг над другом. Верхнее пространство — это пространство, куда войдет лазер. Я хотел, чтобы лазер не находился в рабочей зоне, потому что было бы плохо, если бы он был во всех этих парах. Нижнее пространство — это пространство, где будут находиться резервуар для воды и водяной насос, они необходимы для охлаждения лазера. Последняя комната — это пространство справа от машины, где будет вся электроника, драйверы, расходные материалы и сенсорный экран. Отдельные зоны пространства будут разделены акрилом толщиной 3 мм.
Шаг 2: Спецификация материалов
Я составил полную ведомость материалов, в которой есть всё необходимое для создания собственного лазерного резака. Большинство запчастей можно заказать на aliexpress, некоторые на ebay. Общая стоимость этих деталей составляет около 161 тысячи рублей. Единственное, что не включено в эту цену, — это стоимость доставки (в общей сложности около 4400 рублей) и нить для 3D-принтера. Я использовал чуть меньше двух рулонов PLA-нити (3600 рублей) для печати всех деталей. Общая стоимость этого потрясающего лазерного резака составляет около 170 тысяч рублей.
В спецификации отдельные пластины не упоминаются, потому что вы получите дополнительную информацию о них на шаге 7. Я потратил в общей сложности около 32 тысяч рублей на эти пластины.
Я также только что упомянул «гайки и болты» в спецификации. Если вы посмотрите на картинку, которую я загрузил на этом этапе, вы увидите, какие именно гайки и болты (с номером DIN) и сколько из них я купил. Я действительно не знаю, сколько из них я использовал, но количество, которое я упомянул, определенно подойдет.
Я выбрал лазерную головку с подвижной линзой, поэтому вы можете настроить расстояние по оси Z между линзой и материалом, который вы хотите вырезать, чтобы правильно установить точку фокусировки.
Шаг 3: 3D-печать некоторых вещей
Многие детали этого лазерного резака напечатаны на моем 3D-принтерe. Я загрузил все файлы, которые нужно напечатать на 3D-принтере, прежде чем вы сможете начать сборку собственной машины. В названиях этих STL-файлов я упомянул, сколько раз нужно распечатать каждую часть (названия частей написаны на голландском языке).
Вы можете увидеть некоторые из этих частей на фотографии, но не все они на нем представлены.
Цвет деталей на самом деле не имеет значения, но я напечатал все внутренние части красным цветом, а внешние части черным (некоторые внутренние части тоже пришлось напечатать черным, потому, что у меня закончилась красная нить.
Если у вас нет 3D-принтера и вы не знаете никого с принтером, вам не обязательно покупать его самостоятельно. Вы можете просто воспользоваться услугами 3D-печати, такими как 3D-хабы , это очень просто.
Однако 3D-принтер — прекрасное вложение.
Источник
