Grabador láser DIY, económico y resistente: 15 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

En este instructivo, le mostraré cómo hice mi propio grabador láser de bricolaje por muy poco dinero. Además, la mayoría de las piezas se han recuperado de cosas viejas o son muy baratas. Este es un proyecto muy interesante para cualquier aficionado a la electrónica. Este grabador podrá grabar madera, cartón, vinilos adhesivos etc. y también cortar papel gracias al láser de 250 mW que estaremos utilizando.

Si este instructivo lo ayuda de alguna manera a hacer su propio grabador láser, comparta su proyecto conmigo. eso me hará más que feliz.

Paso 1: Piezas, materiales y herramientas necesarios

• 2x - Unidades de DVD antiguas para salvar el mecanismo del motor paso a paso.
• 1x - GRBL shield v4 (también puede usar otras versiones).
• 2x - Controladores de motor paso a paso A4988.
• 1x - láser de 250 mw 650 nm con lente ajustable (de banggood.com)
• Fuente de alimentación 12v 2-2.5 Amps.
• PCB en blanco para hacer un circuito de controlador láser.
• Encabezados masculinos y femeninos.
• 1x - Resistencia de 47 ohmios.
• Resistencia de 1x- 100k ohmios.
• 1x - Mosfet IRFZ44N para la acción de conmutación del láser.
• Algunos imanes de neodimio.
• Hoja acrílica.
• Tornillos y tuercas M3.
• Gafas de seguridad láser.
• 1x - Arduino Nano.

HERRAMIENTAS NECESARIAS:

• Taladro.
• Pistola de silicona.
• Sierra para cortar acrílico.
• Lima para terminar.
• Tornillo de banco.
• Destornillador de cabeza Phillips y cabeza plana.
• Soldador.

Paso 2: Rescate del mecasnismo paso a paso y los imanes de neodimio

Se requieren dos mecanismos paso a paso para el eje xy el eje y, respectivamente, que se pueden recuperar de dos unidades de DVD usadas. Recuperar el mecanismo paso a paso y los imanes de neodimio es bastante fácil. Puede recuperarlo fácilmente abriendo el controlador de CD con un destornillador de cabeza Philips.

Asegúrese de no dañar ninguna pieza relacionada con el proyecto mientras recupera las piezas necesarias de las unidades de DVD.

Si no está familiarizado con cómo hacer esto, le dejo un enlace de un video de YouTube que muestra cómo salvar las partes respectivas.

Paso 3: hacer la base para la máquina

Para hacer la base, estoy usando una lámina acrílica transparente de 4 mm. El tamaño de la lámina acrílica es de 23 x 15 cm aproximadamente.

Ahora tendremos que crear nuestro stand para montar el eje y con esta base acrílica.

Deje 1 pulgada desde la parte superior y 1,5 pulgada desde el costado y coloque el mecanismo paso a paso en la base. Ahora marque los agujeros respectivos y perfore para acumular el mecanismo paso a paso del eje y.

Estas medidas no son tan importantes. puede utilizar su propio espacio según sus necesidades.

También equipé esta base con 4 almohadillas de goma de silicona para que la base se mantenga firme en el suelo o donde sea que esté colocada.

Paso 4: Identificación de la bobina paso a paso y el cableado

• Los motores paso a paso de DVD son motores paso a paso bipolares que constan de dos bobinas y 4 cables.
• Necesitamos identificar los cables de la bobina 1 y 2.
• Para identificar la bobina del motor paso a paso, utilizamos un probador de continuidad que nos mostrará una luz de dos hilos que estamos considerando de la misma bobina.
• Según nuestro escudo grbl, hay cuatro conectores macho cuyo cableado es el siguiente.

1A 1B 2B 2A

Esto muestra que 1A y 1B son parte de la bobina 1 y 2A y 2B son parte de la segunda bobina

NOTA: se proporcionan imágenes para cada uno de los procesos, así que asegúrese de mirarlo detenidamente para que sea más fácil de entender

Paso 5: Realización de la plataforma de grabado principal

• Para hacer la plataforma para el grabado voy a utilizar unas láminas de acrílico de 2 mm de grosor de 40 mm x 22,5 mm.
• Usaré piezas similares a árboles del tamaño anterior para poder crear una altura de unos 6 mm.
• Ahora une las piezas una por una encima de la otra usando un poco de gluie caliente.
• Una vez que todo está pegado, debe unirse a la base del mecanismo del controlador paso a paso.
• Esto asegura que haya un espacio decente entre el mecanismo del controlador paso a paso y la plataforma base que instalaremos.
• Para el hombre

Paso 6: Hacer la estructura para el eje Y

• Para hacer el soporte para el eje y y crear espacio entre el mecanismo y la base, utilicé cuatro espaciadores que hice cortando un bolígrafo con una cuchilla. La longitud de los marcapasos que necesitamos es de aprox. 25 mm que será suficiente para crear suficiente espacio entre la base y el mecanismo.
• Ahora usando tornillos m3 insertándolos desde debajo de la base acrílica como se muestra en la imagen.
• Ahora, usando algunas arandelas tanto arriba como debajo del mecanismo, asegure el mecanismo paso a paso del eje y usando tuercas
• Asegúrese de que los tornillos estén correctamente asegurados

Paso 7: Hacer la estructura para el eje X

• Después de hacer una base de estudio para el eje y, ahora es el turno de hacer una red para el eje X.
• Para hacer la estructura del Eje X utilizo chapa de 1,5 mm de espesor. El material es acero inoxidable.
• Puedes conseguirlo barato a partir de chatarra.
• También puede utilizar otros materiales como ángulos de aluminio, etc. Depende de usted los recursos que sean los mejores disponibles para usted.
• Para la realización del stand necesitaremos dos precios de esta chapa de acero de 30 mm de ancho cada uno. Entonces, al usar un dispositivo de medición almacenable, marcaremos las líneas.
• Después de esto, necesitaremos doblar esto a 90 ° a una distancia de 80 mm para ambas tiras de acero.
• Ahora todo lo que se requiere es cortar estas tiras y doblarlas a 90 °
• Para cortar las tiras, es posible que necesite algunas herramientas, por lo que si tiene un taller que será bueno, de lo contrario, puede pedir la ayuda de alguien que tenga un taller.
• Después de cortar, asegúrese de que los lados de la hoja de acero estén correctamente terminados y asegúrese de que no lastime a nadie.
• Para doblar las tiras, puede sujetar la pieza de trabajo en un tornillo de banco y, con un martillo, puede doblarla realmente a 90 °
• Simplemente verifique si la curva es exactamente de 90 ° o no usando una escuadra.
• Una curva incorrecta solo aumentará su trabajo, por lo que este proceso debería ser perfecto.

Paso 8: La electrónica

• Aquí viene la parte más importante del proyecto.
• Para hacer funcionar la máquina necesitaremos una fuente de alimentación de 12v 2 - 2.5 Amps.
• Necesitamos configurar los controladores Arduino Nano y 2 A4988 en el CNC GRBL shield v4 de la manera correcta como se muestra en la imagen.
• Si la alineación es incorrecta y se proporciona suministro, puede dañar los controladores paso a paso o el microcontrolador.
• Después de la alineación adecuada de los controladores y el Nano, debemos conectarlo a la fuente de alimentación y al PC y probar si el eje se está moviendo en la dirección respectiva o no.
• En mi caso, cuando probé, el escudo no respondía a mis comandos del software láser GRBL.
• Luego verifiqué las conexiones en el escudo con referencia al diagrama de circuito que encontré en Internet.

NOTA - Hubo un defecto de fabricación con mi escudo. Para rectificar probé lo mismo con el escudo de mi amigo y descubrí que él también tiene el mismo problema. Entonces volví a soldar los pines de paso y dirección del A4988 del eje X e Y respectivamente.

Después de volver a soldar los pines de pasos y direcciones, pude ejecutar el eje xy el eje y perfectamente

Paso 9: Esquema del circuito de conmutación láser

• El láser se conmuta utilizando un mosfet Irfz44 de canal n.
• El pin digital 11 del arduino Nano se conecta a la puerta del mosfet utilizando las resistencias que se muestran en los esquemas.
• El láser funciona con 5 voltios, por lo que se utiliza un regulador de voltaje LM7805 para proporcionar el suministro.

Paso 10: Adición de pies de goma a la base

• Para que la estructura sea resistente, necesitamos agregar algunas almohadillas de goma.
• Para las almohadillas de goma, estoy usando una hoja de caucho de silicona de 3,5 mm de espesor y cortando cuatro de las almohadillas de goma circulares de 20 mm de diámetro.
• Ahora tenemos que colocar estas almohadillas de goma en la base de nuestra máquina. Para adherir este a la base utilizaremos adhesivo de caucho sintético FEVIBOND.
• El adhesivo debe colocarse en ambas superficies de manera uniforme. Después de aplicar el adhesivo, pegue la almohadilla de goma a la base y déjela secar durante al menos 30 minutos.
• No es necesario agregar estas almohadillas, pero ayudará cuando la máquina se coloque sobre superficies rugosas.
• Además, esto protegerá la base acrílica de rayones.

Paso 11: Calibración del motor paso a paso y cálculo de pasos / mm

• Para calibrar cualquier máquina que involucre motores paso a paso se requieren algunos cálculos. Estos cálculos son diferentes para diferentes motores paso a paso.
• Entonces necesitas calcular para tu motor paso a paso.
• Pasos / mm = Pasos / Revolución * (micropasos del a4988)
• Pasos / Revolución = 360 / Ángulo de paso
• Para mis motores paso a paso, Steps / Rev = 192
• Por lo tanto, Paso / mm = 192 * 1/16 = 12 Pasos / mm.
• Ahora, estos valores se pueden agregar en la configuración de grbl del software láser grbl.

Paso 12: Carga de la biblioteca GRBL y configuración del láser GRBL

CARGANDO GRBL AL ARDUINO -

• Para hacer que esta máquina funcione, necesitamos cargar la biblioteca grbl en Arduino.
• Puede descargar los archivos desde este enlace.
• github.com/grbl/grbl
• Después de la descarga, debe extraer el archivo.
• Después de extraer, debe colocar la carpeta en la siguiente ubicación: Archivos de programa-> Arduino-> Bibliotecas. Péguelo en esta ubicación.
• Ahora abra el Arduino ide y conecte el Arduino nano y seleccione el puerto correcto. Ahora incluya la biblioteca grbl y cárguela en Arduino.

CONFIGURACIÓN DEL SOFTWARE LASERGRBL

• Abra el software LASERGRBL y conecte el Arduino a la PC.
• Asegúrese de seleccionar la velocidad en baudios correcta 11500.
• Ahora suministre al circuito los 12v 2.5 Amps. Después de dar la fuente de alimentación, ambos motores paso a paso deben bloquearse y no deben estar libres.
• Ahora haga clic en el botón de conexión.
• Ahora haga clic en el archivo> Abrir archivo> Seleccione el archivo que desea grabar> Haga clic en Aceptar.
• Ahora puede configurar la imagen según sus necesidades. En mi caso, estoy usando vectorizar la imagen y no usar nada del relleno.

Paso 13: Enfocar el láser y comenzar a grabar

• Ahora necesitamos montar el láser en el eje x usando pegamento caliente.
• Ahora necesitamos mantener una pieza de trabajo debajo del láser en la plataforma y que creamos anteriormente.
• Ahora intentamos girar lentamente la lente del láser e intentamos que sea un rayo más enfocado.
• Asegúrese de que el punto del rayo láser sea lo más pequeño posible.
• Una vez que el rayo del láser esté lo suficientemente enfocado para quemar la pieza de trabajo, debería poder ver algo de humo que asegure que la pieza de trabajo ha comenzado a arder.
• He subido un video de cómo hacer esto si no está seguro.
• Una vez hecho este paso finalmente comenzamos a grabar lo que queramos.
• Para el grabado de la primera vez estoy usando las imágenes de algunas formas geométricas simples que nos mostrarán la precisión de la máquina.
• Después de grabar y ajustar el sistema poco a poco, finalmente obtuve resultados limpios y precisos.

Paso 14: Materiales que se pueden grabar

1. Cartulina.
2. Tablero duro.
3. MDF.
4. Madera.
5. Plásticos más débiles.

Materiales que se pueden cortar.

1. Papel.
2. Pegatinas de vinilo.

Paso 15: Grabar videos

¡Aquí hay algunos timelapses de video grabados para usted!