Phr 803: Оптические Линзы Лазера Phr-803t Hd-dvd Для Xbox360,Оптический Звукосниматель

Старый DVD-привод превращается… в лазерный микроскоп / Хабр

В наше время DVD-приводы постепенно выходят из употребления, мало кто уже покупает диски или записывает их сам, а старые диски постепенно деградируют, ведь химическое покрытие на болванках не вечное.

Но для ненужного привода есть полезное применение. Например, из него можно смастерить лазерный микроскоп на Arduino (примечание: по факту требуется две лазерные головки, то есть два ненужных привода).

Это оптический микроскоп, который использует для сканирования образца сфокусированный лазерный луч.

Cканирование осуществляется путём перемещения лазера по двум осям в координатной сетки: x и y. Словно сканер, он проходит по всей поверхности объекта — и замеряет отражённый сигнал. Изображение составляется в специальном программном обеспечении, которое объединяет воедино результаты сканирования каждой точки.

Лазерная головка CD/DVD

Например, в в проекте GaudiLabs на фото вверху микроскоп изготовлен из двух лазерных головок HD DVD. Лазер из такой головки сканирует образец, фокусировка происходит с помощью собственного фокусирующего механизма. Движение луча — с помощью отклоняющих катушек лазера в головке.

Один из вариантов лазерного микроскопа — конфокальный лазерный сканирующий микроскоп, позволяющий реконструировать трёхмерные структуры по наборам изображений на разной глубине. Конфокальные лазерные сканирующие микроскопы часто используются вместе с флуоресцентными материалами для изучения клеток и других биологических образцов.

Принцип конфокальной визуализации запатентован в 1957 году Марвином Минским, Dahn

Разрешение изображения определяется количеством измерений, сделанных в направлении x, и количеством линий в направлении y. Максимальное разрешение ограничено апертурой объектива и длиной волны лазера, как и в обычных оптических микроскопах. При сканировании флуоресцентных веществ разрешение часто ограничено силой сигнала. Его можно увеличить за счёт использования более чувствительных фотодетекторов или увеличения интенсивности освещающего лазера.

Белок бета-тубулин в клетке ресничной инфузории Tetrahymena визуализируется с помощью флуоресцентных антител. Фото получено с коммерческого конфокального микроскопа, Павел Яснос

Какое разрешение у лазерных головок CD и DVD? Очевидно, его должно быть достаточно для считывания ямок на поверхности компакт-диска, которыми кодируется информация (0 и 1).

У дисков DVD эти ямки примерно вдвое меньше по размеру, чем у CD, а у HD DVD — ещё вдвое меньше.

Ребята из швейцарской лаборатории GaudiLabs начали с проверки концепции, что прибор в принципе возможно сконструировать.

Первый прототип

Конструкция микроскопа состоит из двух лазерных головок. Первая излучает лазер и сдвигает его по оси x. На второй закреплён сканируемый образец — она движется в направлении y. Вместо фотодетектора используется простой фотодиод. Катушки контролирует схема Arduino с приводом, а изображения обрабатывает опенсорсная утилита Processing. Разрешения сканирования около 1,1 мкм (толщина человеческого волоса около 50 мкм).

Для второго прототипа была изготовлена печатная плата с микроконтроллером Arduino Micro со специальными коннекторами для лазерных головок.

Верхняя и нижняя стороны печатной платы, куда крепятся две лазерные головки (репозиторий на GitHub со схемами и программным обеспечением)

Программное обеспечение отправляет сканеру параметры сканирования и получает данные сканирования построчно. Поддерживается установка следующих параметров:

• Тип лазера (ИК, красный, синий для головок CD, DVD и Blu-Ray)
• Мощность лазера
• Положение сканирования
• Разрешение сканирования
• Сенсор (A0, S1, S2, RF, DIF)
• Цветовая схема и яркость

Вот как выглядят ямки на поверхности CD-ROM:

Ямки на поверхности CD-ROM, сфотографированные самодельным лазерным сканирующим микроскопом

Некоторые другие фотографии:

Сканы бактерий с разным разрешением и разными цветовыми схемами

Лазерные сканы клеток дрожжей

В данном проекте использовались головки PHR-803T из привода Xbox 360 (HD DVD).

Конечно, GaudiLabs далеко не первые, кто сделал лазерный микроскоп из оптического DVD-привода. Например, немецкий инженер Ханнес Золинер выполнил аналогичный проект в рамках своей магистерской диссертации.

• Схемы сборки и комплектующие
• FPGA
• Программное обеспечение

Лазерный микроскоп Ханнеса Золинера

Фокусировка в микроскопе Золинера

Процесс сканирования в микроскопе Золинера

На сайте Instructables есть пошаговая инструкция для Arduino по сборке.

См. также научные статьи 2016 и 2018 годов с описанием подобных установок: Hacking CD/DVD/Blu-ray for Biosensing (ACS Sens. 2018, 3, 7, 1222–1232, doi: 10.1021/acssensors.8b00340) и Generating SEL and SEU with a class 1 laser setup (конференция RADECS 2016, doi: 10.1109/RADECS.2016.8093163).

Дополнительно:
«Как мы делали лазер из DVD-RW привода» (Хабр, 2013).

803 Roden 1:35 Британская бронемашина (1914)

1. 
   Главная
2. 
   Сборные модели бронетехники
3. 
   БТР-БМП-БРДМ 1:35
4. 27.Roden
5. Британская бронемашина (1914) — 803 Roden 1:35

Нет на складе.
Уточните у менеджера возможность предзаказа

Понравилось предложение? Поделитесь с друзьями!

Сборная модель из пластика

Британский броневик (1920) с песчаными шинами — 802 Roden…

Panhard 178 AMD-35 разведывательный бронеавтомобиль -…

Рекомендуемые и популярные товары

Наши покупатели выбирают

B-17F Flying Fortress бомбардировщик -…

6 200 руб

Рекомендуем

Avro Lancaster B Mk. I бомбардировщик -…

6 200 руб

Рекомендуем

Як-38 палубный штурмовик ВПП — 80362 Hobby…

1 890 руб

Рекомендуем

2С25 Спрут-СД легкий танк — 09599…

2 890 руб

Рекомендуем

СМК тяжелый танк — 09584 Trumpeter 1:35

3 490 руб

Рекомендуем

Т-100 опытный тяжелый танк — 09590…

3 490 руб

Рекомендуем

Ми-4 (Hound) вертолет — 05816 Trumpeter 1:48

3 290 руб

Рекомендуем

Ан-2/Ан-2СХ легкий многоцелевой самолет -. ..

2 150 руб

Рекомендуем

88-мм Flak-36 зенитка с расчетом — BT-013…

3 290 руб
3 490

Рекомендуем

Скидка 200 руб

Су-27УБ Flanker-C — L4827 Great Wall Hobby…

5 990 руб

Рекомендуем

Бренды и торговые марки каталога

Представленные в каталоге производители

Взлом PHR-803T | Diyouware.com

Однажды мы играли с Blu-Ray Xbox, пытаясь включить лазер, и подумали: можно ли использовать Blu-Ray лазер для печати печатных плат? В салазках есть УФ-лазерный диод, и, возможно, мы сможем сделать с его помощью сухую пленку или пресенсибилизированные платы чувствительными.

Восемь месяцев спустя мы сделали это, используя знаменитый Blu-Ray пикап Toshiba PHR-803T.

Ну действительно HD-DVD не blu-ray, но технологии у них схожие. Он очень популярен, потому что был распространен по всей планете внутри DVD-плеера Xbox 360.

Идея использования Blu-Ray лазерного диода не очень оригинальна; похожие опыты мы нашли в интернете, все они основаны на извлечении диода из звукоснимателя и установке его на станок с ЧПУ, лазерный принтер или 3D-принтер.

Но мы не хотели снижать уровень PHR-803T, потому что это жемчужина инженерной мысли. Мы также ненавидим разрушать вещи: мы создатели, а не разрушители, хотя, в конце концов, мы сломали некоторые из них, чтобы узнать, как они работают. 🙁

Кроме того, мы хотели что-то столь же простое, как купить звукосниматель и подключить его. К счастью, недостаток техническая информация о PHR-803T заставила нас его взломать. 🙂  И с помощью реверс-инжиниринга мы выяснили распиновку разъема и воспользовались всей системой: автофокус, поднятие и опускание объектива, мощность лазера, генератор лазера и т. д., все через его собственную электронику.

Мы начали проект в феврале 2013 года, но несколько раз прерывали его, думая, что это невозможно. Наконец, в октябре 2013 года мы успешно прошли все тесты. В общей сложности это было около 8 месяцев работы.

В марте 2014 года мы перепроектировали схему, чтобы улучшить ее, а в октябре 2014 года мы, наконец, сделали актуальную версию драйвера звукоснимателя версии 3.3, которая, помимо прочих улучшений, может управлять тремя лазерными диодами и фокусироваться на них.

DiyouPCB

Мы хотели использовать PHR-803T для создания принтера для печатных плат. Что-то похожее на сканеры или копировальные аппараты: просто открываешь дверь, кладешь медную доску поверх окна, закрываешь дверь и нажимаешь кнопку печати. Мы назвали его DiyouPCB

Но, к сожалению, механика и зубчатые ремни производили механические вибрации, воздействующие на лазерный луч. Пятно луча настолько крошечное (несколько микрометров), что любая небольшая вибрация влияет на него. Мы несколько месяцев боролись с вибрациями и в итоге проиграли: избавиться от них было практически невозможно.

TwinTeeth

Итак, мы снова начали с нуля с новыми критериями проектирования: снижение вибраций и резонансов. Чтобы избежать их, мы использовали винты Acme вместо ремней и решили перемещать печатную плату вместо лазера. DiyouPCB основан на традиционной декартовой конструкции робота с использованием зубчатых ремней, поэтому на этот раз мы попробуем что-то другое: перевернутый дельта-робот.

В то же время нам нужен был очень простой в использовании инструмент, потому что изготовление печатных плат в домашних условиях — утомительное занятие. Полный процесс включает в себя управление различными методами: печать, травление, сверление, дозирование, размещение компонентов, пайка и т. д.

Это идеальная среда для многофункционального робота. Мы думали, что обмен инструментами должен быть очень простым и быстрым. В противном случае никто не захочет использовать его часто. Также мы думаем о будущем: во всем мире есть люди, изучающие печатные схемы с проводящими чернилами, нитью накала, графеном и т. д. Это следующая эволюция электроники: схемы 3D-печати. Итак, мы также добавили 3D-экструдер и возможность расширить робота дополнительными инструментальными головками.

Родился TwinTeeth: многофункциональный робот для изготовления печатных плат в домашних условиях. Он также использует PHR-803T, но с улучшенным электронным драйвером.

PHR-803T

PHR-803T включает УФ-лазерный диод с длиной волны 405 нм. Спектра и мощности более чем достаточно, чтобы сенсибилизировать УФ-пленку даже к смоле, но мы не смогли найти никакой технической информации об этом. Мы безуспешно отправили производителю несколько электронных писем. Обыскав весь интернет, мы решили открыть и проанализировать некоторые из них.

PHR-803T — шедевр инженерной мысли производства Toshiba. В настоящее время технология оптического хранения в значительной степени вытеснена другими технологиями, такими как флэш-память. На самом деле Toshiba прекратила выпуск устройств чтения/записи HD-DVD, поэтому на рынке есть много запчастей по низким ценам.

Звукосниматель включает в себя несколько интересных компонентов:

• Три лазерных диода: УФ 405 нм (HD-DVD), красный 650 нм (DVD) и ИК 780 нм (CD)
• Линза фокусировки и сервоприводы катушек для автоматической фокусировки, отслеживания и коррекции угла.
• Матрица фотодиодов, которые принимают РЧ-сигнал и помогают сфокусироваться.

Мы многое узнали о лазерах на странице Сэма (Sam’s Laser FAQ ) и получили немного информации о PHR-803T. Сэм разместил в своей сети очень интересную фотографию в разобранном виде, которая помогла нам идентифицировать его компоненты.

Если мы посмотрим на картинку на странице Сэма, работа лазера относительно проста:

1. Лазерный диод (2) излучает ультрафиолетовый свет, который проходит через систему зеркал и призм до фокусирующей линзы (12).
2. Этот объектив можно перемещать по нескольким осям с помощью трех катушек. Это позволяет звукоснимателю сфокусировать лазер на диске, следить за звуковой дорожкой (трекингом) и корректировать угол лазера.
3. Как только лазер отражается от поверхности диска, он проходит обратно через линзу (12) и через другие призмы и зеркала перенаправляется на фотодиодную матрицу (4), где мы получаем РЧ-сигнал, а также сигналы, необходимые для коррекции сфокусируйте и совместите лазер с дорожкой (отслеживание).
4. Для автоматической фокусировки электронный считыватель считывает сигнал с фотодиодов (4) и перемещает фокусировочную линзу (12).

Вся информация об оптических датчиках часто засекречена. О старых моделях CD- или DVD-ридеров можно получить только поверхностную информацию. Благодаря им мы начали узнавать об оптических звукоснимателях и получили очень ценную информацию, чтобы понять, как использовать PHR-803T. В конце концов, технология DVD была усовершенствованием CD, а HD-DVD/Blu-Ray — усовершенствованием DVD, поэтому мы подумали, что используемые технологии должны быть похожими, а распиновка — похожей.

Для наших целей нам нужно было просто включить лазер, отрегулировать его мощность и правильно сфокусировать его на печатной плате. PHR-803T имеет разъем FPC с шагом 0,5 и 45 выводами. Только подключение некоторых проводов к разъему заняло у нас некоторое время. Наконец-то мы разработали специальную плату, позволяющую легко «обнюхивать» сигналы.

Мы проследили дорожки на гибкой печатной плате, чтобы вывести несколько контактов. Тем очевиднее были следы от разъема до катушек объектива. Мы также нашли контакты GND и VCC, которых несколько (2,5 В, 5 В и 9).В).

Под микроскопом мы увидели, что в звукоснимателе используется чип: ATMEL/ATR0885 , и мы нашли в Интернете его Datasheet. Именно ВЧ-драйвер управляет лазерными диодами. Мы также получили техническое описание лазерного диода с длиной волны 405 нм. Мы не уверены, но думаем, что это Sharp GH04P21A2GE. Любопытно, что на лазерном диоде есть крошечный QR-код, но мы не смогли его прочитать.

Спалив несколько звукоснимателей, мы провели несколько тестов и, наконец, выяснили интересующие нас контакты: включение/выключение лазера 405 нм и управление током, контакты VCC и сигналы четырех фотодиодов, вызываемые почти во всех технологиях звукоснимателей. ссылки на сигналы A, B, C, D. Добавляя и вычитая эти сигналы, DVD-ридер соответствует так называемому сигналу ошибки фокусировки (FE), который сообщает ридеру, сфокусирован ли лазер. Мы думаем, что мы также знаем контакты радиочастотного сигнала, но мы недостаточно исследовали. В любом случае нам это не нужно для сборки принтера.

Схема драйвера звукоснимателя

Как только мы нашли контакты, мы разработали схему для управления: включение/выключение лазера, управление интенсивностью, перемещение линзы фокусировки, считывание сигналов фотодиодов и возможность выполнить автофокусировку.

Мы называем его Водителем Пикапа.

Схема Pickup Driver V1. 0.

Получение сигнала ошибки фокусировки (FE) было более сложным, поскольку в оригинальных считывателях DVD используется сложная электроника, которая фокусирует лазер на диске в режиме реального времени. Игра с ним полностью выходила за рамки нашего проекта, поэтому мы могли сделать что-то более простое, потому что нам не нужно было постоянно фокусировать лазер на печатной плате.

Нам нужно было сфокусировать лазер только в начале печати, но, конечно, не прямо на плату, потому что мы рискуем сделать сухую пленку чувствительной в процессе фокусировки. Наконец, мы решили использовать какой-то отражающий материал в одном из углов принтера, который находился бы на том же расстоянии, что и печатная плата, и где лазер мог бы сфокусироваться перед печатью. Мы сделали это с помощью квадрата 10 мм x 10 мм из алюминия. фольга и все получилось!

Первый прототип водителя пикапа

Первое тестирование

Мы подумали, что было бы неплохо установить датчик в наш 3D-принтер RepRap вместо экструдера. Снизу мы положили плату, покрытую сухой пленкой, и провели несколько тестов.

Когда мы проявили пленку, мы увидели, что идея может быть реализована, но многое еще нужно было улучшить.

Автофокус: астигматический метод

Оптические датчики фокусируются на диске так называемым астигматическим методом. Этот метод основан на деформации округлости лазерного луча, когда он не сфокусирован. Датчик имеет ряд линз, которые направляют отраженный луч к матрице фотодиодов, которые генерируют четыре сигнала (A, B, C, D). С их помощью можно вычитать, если лазер не сфокусирован, и перемещать линзу, чтобы правильно его сфокусировать.

Матрица фотодиодов

Зная сигнальные контакты A, B, C, D, реализовать алгоритм автофокусировки несложно: просто добавьте A+C и вычтите B+D из результата. Датчик возвращает эти сигналы в виде минимальных изменений тока, которые зависят от лазерного излучения, принимаемого каждым фотодиодом. Фотодиоды расположены квадратом (см. следующий рисунок).

Как видите, можно сделать вывод об уровне фокусировки, проверяя, меньше ли результат 0 (слишком близко), равен нулю (сфокусирован) или больше нуля (слишком далеко), и с этой информацией перемещайте объектив до тех пор, пока не лазер сфокусирован.

Это кажется простым, поэтому мы купили высокоскоростной операционный усилитель (TLC2274C) для усиления и объединения сигналов и получения сигнала, который мы могли интерпретировать в аналоговом порту Arduino.

Тонирование

После некоторых испытаний у нас появилось представление о мощности лазера, необходимой для повышения чувствительности сухой пленки.

Это зависело от скорости печати и мощности. Слишком большая мощность на низкой скорости, и лазер пересветил окружение. Меньшая мощность или высокая скорость, и лазер недостаточно сенсибилизирует фоторезист. Во всех этих тестах мы фокусировались вручную, перемещая ось Z 3D-принтера RepRap вверх и вниз. Хотя драйвер звукоснимателя генерировал сигнал FE, мы еще не разработали программное обеспечение для Arduino, которое считывало бы сигналы с фотодиодов, поэтому мы запускаем его вручную.

Сразу же мы увидели дополнительную трудность: мощность лазера, необходимая для повышения чувствительности сухой пленки, создавала избыток света (гало), окружавший основной лазерный луч и обнажавший окрестности дорожек. Не было возможности это исправить. Если мы уменьшим мощность лазера, ореол исчезнет, ​​но мы не сможем повысить чувствительность сухой пленки. Мы были близки к отказу от проекта.

Первое размытое тестирование

Solar Film: решение

Мы понятия не имеем об оптике, и мы не хотели модифицировать звукосниматель, и, конечно же, менять линзы.

Вдохновившись солнечным днем, мы решили установить солнцезащитные очки на пикап и отфильтровать лишний свет.

Пробовали с какими-то солнцезащитными очками и получилось, но как бы их установить в пикап и на правильном расстоянии? Кроме того, солнцезащитные очки стоят дорого, и это решение нарушило несколько наших правил проектирования: низкая стоимость, отсутствие многоуровневой конструкции, простота изготовления и т.  д. Наконец, мы нашли лучшее решение: солнцезащитную пленку.

Солнечная пленка — это солнцезащитная пленка, используемая в окнах домов и автомобилей для фильтрации ультрафиолетового излучения. Он очень дешевый и продается с разной степенью УФ-фильтрации, поэтому мы попробовали один полупрозрачный (зеркальный), и он сработал.

Пленка самоклеящаяся и мы просто наклеили ее на стекло платформы принтера. Он дешевый и отвечает всем требованиям. Он также защищает печатную плату от окружающего света.

Первая достойная печать

На самом деле мы наклеиваем солнечную пленку непосредственно на плату, но, возможно, можно использовать и другие методы: приклеить ее на тонкое стекло или просто покрасить стекло синей краской, которая фильтрует часть УФ-излучения.

Алгоритм автофокуса и S-образная кривая

На этом этапе мы смогли сделать сухую пленку сенсибилизированной с хорошим качеством, но по-прежнему фокусироваться вручную, поэтому мы взялись за разработку алгоритма автофокуса.

Схема драйвера звукоснимателя выполняет операцию ((A+B) — (C+D)), генерируя сигнал ошибки фокусировки. Нашей целью было прочитать этот сигнал, интерпретировать его и переместить объектив в соответствующую точку фокусировки. Но, еще раз, это будет не так просто.

При прослушивании сигнала FE с помощью осциллографа мы увидели много фонового шума. Мы пытаемся поместить DVD-диск перед звукоснимателем и заметили (иногда) очень быструю синусоидальную волну. В тот момент мы не знали, что это знаменитая S-образная кривая. По неизвестной нам причине фотодиодная матрица возбуждается только при изменении расстояния до диска. Другими словами: мы должны перемещать линзу датчика вверх и вниз, чтобы вызвать волну.

Прочитав несколько руководств к компакт-дискам, мы поняли, как это работает.

Алгоритм следующий:

1. Включите лазер. (Обратите внимание, что если мощность лазера превышает определенный порог, фотодиод насыщается).
2. Переместите линзу датчика вниз и вверх, чтобы определить амплитуду S-образной кривой (а также определить, есть диск или нет).
3. Если диска нет, сгенерировать ошибку. (В нашем случае если нет световозвращающего материала или он находится далеко от звукоснимателя).
4. Немедленно перемещайте линзу вверх и вниз, следя за сигналом.
5. Если сигнал равен амплитуде, деленной на 16, лазер сфокусирован (в нашем случае мы установили этот порог равным 48, потому что нам не нужна такая точность, на самом деле слишком большая фокусировка приводит к лазерному лучу шириной менее 0,1 мм и это скорее проблема, чем решение).

Чтобы реализовать этот алгоритм в Arduino, мы фильтруем фоновый шум и сэмплируем сигнал через аналоговый порт. Затем мы анализируем сигнал в режиме реального времени, пока другой нитью перемещаем линзу вверх-вниз, пока не обнаружим S-кривую и не найдем точку фокусировки.

Метод не надежен на 100% и имеет некоторую погрешность.

Возможно, мы не сможем читать DVD-диски с его помощью, но мы можем использовать его для печати печатных плат с очень хорошей точностью. Мы эмпирически измерили пятно лазерного луча, и оно составляет прибл. 0,04 в ширину при фокусировке.

Достаточно хорошо для печати печатных плат!

Pickup Driver V3.3 эволюция

Основные проблемы, с которыми мы сталкивались при работе с Pickup Driver Первые прототипы были вызваны электрическим шумом.

Сигнал FE, который мы получаем от датчика с S-образной кривой, очень чувствителен к этому шуму, и трудно найти точку фокусировки, если кривая прячется в ней.

Когда мы разрабатывали TwinTeeth, мы перепроектировали схему и поместили на ту же печатную плату некоторые компоненты, которые были ранее изолированы: некоторые в собственном драйвере и некоторые в плате Arduino UNO. Мы перешли с UNO на Arduino Mega и Ramps, поэтому нам больше не нужен шилд Arduino UNO. Но в новой схеме драйвер фокусирующей линзы Mosfet находился на той же печатной плате, что и остальные схемы. Этот драйвер генерирует много электрических шумов, потому что управляется ШИМ. И самое худшее: он индуцировал шум в сигнале FE, который мы используем для обнаружения S-образной кривой и фокусировки лазера.

Итак, мы снова перепроектировали схему, чтобы разделить ее на две части и изолировать цифровые и аналоговые схемы на разных участках печатной платы. Также мы использовали разные линии GND и VCC, соединенные звездой в общую точку, и до минимума уменьшили длину трасс ШИМ. Также мы изолировали контакты разъема и развязали все с помощью танталовых конденсаторов, которые больше подходят для диапазона частот, который мы обрабатывали. Мы также включили дроссель для хорошей фильтрации шумных частот источника питания.

Мы сделали и протестировали новую схему, и она отлично работала, даже лучше, чем прототип DiyouPCB.

Изоляция аналоговых и цифровых цепей дала свободный от шума сигнал FE, который позволяет нам точно фокусироваться и с большей точностью, чем в предыдущих версиях.

Затем мы заказали несколько печатных плат профессиональному производителю, потому что хотели проверить, работает ли схема, уменьшив дорожки, зазоры, переходные отверстия и размеры. Обычно качество такого рода услуг далеко от качества, которое мы можем получить дома.

Эта плата и схема являются последней используемой нами версией (V3.3), и она работает очень хорошо.

Улучшение системы фокусировки

При разработке TwinTeeth мы хотели воспользоваться возможностью и улучшить систему фокусировки, которую использовали для DiyouPCB.

DiyouPCB использовала ультрафиолетовый лазерный диод, чтобы сфокусироваться на одном углу принтера, где мы разместили отражающую фольгу. Но во время тестирования мы увидели, что он недостаточно надежен, поскольку небольшие изменения поверхности печатной платы могут повлиять на фокусировку лазера.

TwinTeeth использует печатную платформу меньшего размера, чем DiyouPCB, поэтому первая идея заключалась в том, чтобы сфокусировать лазер на четырех отражающих точках фокусировки , приклеенных под стеклом поверх печатной платы. Робот автоматически перемещал инструментальную головку в эти точки фокусировки и выполнял четыре измерения фокусировки. Затем он использовал их для экстраполяции данных на остальную часть печатной платы, чтобы можно было точно сфокусировать лазер при растрировании изображения печатной платы. Но у нас были некоторые проблемы с толщиной стекла. Мы использовали неподходящее стекло толщиной 2 мм, и нам пришлось заменить его на стекло толщиной 1,5 мм, которое работало лучше. Но даже с новым стеклом мы не были удовлетворены, поскольку точки фокусировки находились слишком далеко от углов платы, поэтому измерения были неточными.

Если мы хотели улучшить точность фокусировки, мы должны были сосредоточиться на углах печатной платы. Это не проблема, потому что печатная плата обладает достаточной отражающей способностью, чтобы сфокусироваться непосредственно на ней, но, как всегда бывает, появились два вторичных эффекта: во-первых, мы размыли сухую пленку, потому что УФ-лазер делает ее чувствительной в местах фокусировки; во-вторых, нам пришлось фокусироваться через стекло и солнечную пленку. Помните, что мы используем солнечную пленку для фильтрации УФ-лучей и защиты печатной платы от эффекта «ореола», создаваемого линзой звукоснимателя. Фильтр был хорош во время печати, но снижал производительность при фокусировке. Итак, мы снова оказались в тупике.

Решение, которое мы нашли, заключалось в использовании красного лазера.

PHR-803T великолепен. Он имеет три лазерных диода: один в инфракрасном диапазоне для чтения компакт-дисков, один в красном диапазоне для чтения DVD и один в ближнем ультрафиолетовом диапазоне для HD-DVD/Blu-ray. Когда мы разрабатывали первые прототипы, мы не уделяли слишком много внимания красным лазерам, потому что мы были сосредоточены на повышении чувствительности сухой пленки с помощью УФ-излучения.

Использование красного лазера для фокусировки имело некоторые преимущества:

• Мы могли сфокусироваться на углах печатной платы, что является лучшим методом.
• Красный лазер не размыл сухую пленку, потому что красный свет не делает пленку чувствительной.
• Мы могли видеть красный луч лучше, чем УФ-луч, поэтому дополнительно мы можем использовать его в качестве лазерной указки для калибровки робота.
• Солнечная пленка не фильтрует красный свет, а только ультрафиолетовый свет, поэтому мы можем фокусироваться через пленку.
• И… если мы сможем сфокусироваться через пленку, может быть, мы сможем снять стекло.

Причина, по которой мы используем стекло при использовании лазерной головки, заключается в том, что нам нужно приклеить эту пленку на что-то. Мы «открыли» некоторые окошки в углах пленки для установки точек фокусировки, чтобы пленка не фильтровала УФ.

Итак, мы модифицировали плату драйвера звукоснимателя для управления красным лазером.

Включить красный лазер было легко, но, к сожалению, красный диод потребляет меньше тока, чем синий, и когда мы его включили, он самоуничтожился. Так было три раза, пока мы не устранили проблему, так что за время тестирования мы убили еще три звукоснимателя. Наконец, мы ограничили ток красного лазерного диода с помощью резистора.

Но нам снова не повезло: S-образная кривая, которую мы наблюдали на осциллографе, была очень маленькой. Таким образом, мы уменьшили резистор, чтобы увеличить ток и получить лучшую амплитуду S-кривой. Но на каком-то уровне диод снова разрушился. Таким образом, мы думаем, что, вероятно, красный диод и его электроника обеспечивают меньший коэффициент усиления, чем синий, и мы должны усилить его больше, если мы хотим получить пригодную для использования S-образную кривую, потому что невозможно увеличить светимость диода, не разрушив его. .

Мы чуть не сдались, когда провели быстрый тест с инфракрасным диодом. У нас было несколько звукоснимателей со сгоревшим красным диодом, но инфракрасные диоды кажутся живыми. Когда мы нашли способ включать/выключать синий и красный диоды звукоснимателя, мы также смогли управлять инфракрасным. Но почему-то мы не увидели никакой волны в сигнале FE при попытке сфокусироваться с ним.

Просматривая руководства к старым CD/DVD проигрывателям, мы увидели, что фотодиод обычно делится на две модели: одна для DVD и другая для CD. Это заставило нас задуматься о том, что какой-то штифт датчика должен иметь функцию перехода от одного рисунка фотодиода к другому.

Так оно и было. Есть контакт, который позволяет переключаться с режима Blu-ray/DVD на CD. Если этот контакт не используется, включается инфракрасный диод, но при фокусировке волна не получается. Мы немного модифицировали схему драйвера и, наконец, можем фокусироваться с помощью инфракрасного диода. Хорошей новостью было то, что ограничение тока резистором 60 Ом вроде себя не разрушило.

Мы провели тщательное тестирование этой версии, и качество печати было хорошим. Мы сделали несколько снимков с 20-кратным микроскопом.

В ноябре 2014 года д-р Нобоюки Футай из Японии прислал нам электронное письмо с техническим описанием фотодиода, которое, как мы полагаем, использует PHR803-T. Этот документ содержал последнюю информацию, необходимую нам для раскрытия всех секретов PHR-803T, разрешил все наши сомнения и подтвердил некоторые наши исследования.

Версия Actual Pickup Driver точно фокусируется на четырех углах печатной платы с помощью ИК-диода. Затем он экстраполирует полученные данные фокусировки на всю поверхность печатной платы и использует их для сохранения фокусировки объектива во время печати. Он не размывает пленку, потому что ИК-свет не влияет на пленку, а поскольку лазер идеально сфокусирован, мы можем печатать схемы с разрешением 600 точек на дюйм, что аналогично качеству, которое имеют коммерческие бумажные принтеры.

Преимущества использования звукоснимателя Blu-Ray

В ходе проекта мы получили несколько писем от людей, которые спрашивали нас, почему так упрямо использовать звукосниматель Blu-Ray вместо лазерной указки с длиной волны 405 нм.

Причина в том, что использование пикапа дает нам много преимуществ. Он может точно фокусироваться автоматически и имеет очень маленькое фокусное расстояние, всего несколько миллиметров. Это позволяет печатать с точностью, недостижимой при использовании лазерной указки. Эти лазерные указки имеют минимальное фокусное расстояние около 250 мм, и вы должны фокусировать их вручную без какой-либо точности и ориентира. Вместо этого звукосниматель скользит всего в нескольких миллиметрах от поверхности печатной платы, а система автофокусировки настраивает лазер на небольшие изменения на платформе. С другой стороны, короткое фокусное расстояние означает, что датчик более безопасен: не опасен, если вы соблюдаете основные правила безопасности при работе с лазером, даже если он не закрыт. Лазерные указки действительно опасны, потому что имеют мощный лазер дальнего действия.

Следующие шаги

Существует еще много неизведанных функций захвата. Я надеюсь, что наш проект вдохновил некоторых людей на поиск новых булавок и окончание нашей работы. Для нас этого достаточно, так как мы выполнили свои задачи, и мы продолжим наш проект: мини-завод печатных плат.

Дом

Лазерный проектор! | денри0208

Поиск:

Я думаю, было бы забавным проектом создать полноцветный растровый лазерный проектор, который был бы достаточно мал, чтобы его мог поднять мультикоптер.

Обновление (14 декабря 2013 г.):

Купил на ebay следующее:
Зеленые лазерные указки (3,86 долл. США за штуку, бесплатная доставка) — я купил две штуки на случай, если я сожгу одну из-за модификации для большей мощности; Интересно, что покупка только зеленого лазерного модуля обычно обходится дороже, чем полная лазерная указка в сборе .
KES-400A PS3 SLED (сломанный) (3,99 долл. США, бесплатная доставка) — необходим для отражающего синего, отражающего красного и зеленого дихро «поворотного зеркала». (разборка.) Дихроповоротное зеркало XBOX 360 PHR-803T отражает только 50% длин волн синего цвета и имеет встроенную зеленую дифракционную решетку, согласно rog8811. XBOX 360 PHR-803T будет включать в себя лазерный диод Blu-Ray, который будет использоваться в этом проекте.
PHR-803T XBOX 360 SLED (работает) (12,88 долл. США, бесплатная доставка) — для лазерного диода Blu-Ray, каркаса и синего/красного разделительного куба.
Всего за день: 24,59 долл. США

В электротехнической мастерской УБЯ есть запасные материалы и инструменты для монтажа, а также красные лазерные модули.

Мне интересно, смогу ли я установить зеркало на линзу объектива в качестве гальванического…

ИЗОБИЛИЕ ДИХРО ЗЕРКАЛ – интересно, что «дихро» не входит в состав самых дешевых названий, хотя я вижу дихроичные последствия.

для справки:

Предоставлено Университетом Висконсина

Обновление (26 ноября 2013 г.):

Интересы для продолжения:
НАСТРОЙКА — rog8811 от HacknMod или Instructables — отлично! как насчет поставок?
НАСТРОЙКА — c4r0 уже потратил на это много времени.
SLED — лазерный салазок ebay ps3
SLED — ebay PHR803T — для XBOX 360; кажется дешевле
SLED – HighTechDealz PHR803T – BluRay sled (синий лазерный диод, дихроичные сплиттеры?)
COMBINER – ebay TRICHRO $35 бесплатная доставка – круто! дешевый трихро; немного большой, хотя и 24x22x13 мм…
COMBINER – ebay bjomejag RG-B/ $14,50 + $5,00 корабль – красный, зеленый пропуск; синий отражает дихро… нет фотографий? насколько это велико?
COMBINER – ebay bjomejag R-G/ $9.50 + $5.00 корабль – красный пропуск, зеленый отражающий дихро

МЭМС-ЗЕРКАЛА: (нужно сортировать) По-видимому, МЭМС-зеркала обычно стоят >300 долларов.
http://www.santec.com/en/about/coretechnology/mems
http://www.merictech.com/micromirrors.htm
http://www.digikey.com/product-detail/en/TALP1000B/TALP1000B-ND/1905080
http://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/Texas%20Instruments%20PDFs/TALP1000B.pdf
http://www.memsoptical.com/prodserv/products/twotiltmir.htm
http://www.