Лазерный проигрыватель для виниловых пластинок

За последний месяц в связи с усложнившейся ситуацией в украинской энергетике и частыми отключениями света что-то делать стало практически невозможно. Одной из целей российских ракет стала маневровая генерация - ТЭС и ГЭС, которые позволяли сглаживать пики нагрузок в утренние и вечерние часы. Повреждены практически все большие ГЭС и осталось только 5% рабочих ТЭС (Бурштынская ТЭС после суммарного попадания 12 ракет разрушена так, что восстановлению не подлежит). Чтобы было понятно, до войны общая выработка электроэнергии в Украине достигала 55 ГВт сейчас ниже 12 ГВт.
Проект пока стоит на паузе. Успел кое-что сделать, например привод головки для экспериментов. Вот ссылка на мое коротенькое видео, управление положением головки с помощью переменного резистора, взял готовый проект из Сети -
Извиняюсь за качество, снимал на старенький цифровой фотоаппарат.
Заказал из Китая большой аккумулятор на 24В 100А/ч и и инвертор на 1,5 кВт, как приедет соберу резервное питание чтобы хватало при отключениях света хотя бы на холодильник, ноутбук и дежурное освещение, может и на паяльник немного хватит.
Забыл написать, что пришли и заказанные линзы и лазерные модули, пришел и микроскоп. Все лежит и ждет своего времени.

 

Всем привет, решил немного обновить информацию.
Продолжаю заниматься проектом насколько позволяют обстоятельства. Со светом ситуация стабилизировалась сейчас практически не выключают, но UPS с хорошим аккумулятором на 2,4 кВт/ч всегда наготове.
Оптическую часть временно отложил в сторону и занимался обновлением электроники. Отказался от переделки усилителя отклоняющих катушек на однополярное питание (как в приводах CD), очень заманчивой (и обманчивой) была простота блока питания, но увидел, что получается усилитель-монстр со множеством микросхем и понял, что погорячился. На данный момент практически готовы схемы, разведены платы, осталось только их сделать на станке и спаять.
Хочу еще отдельно сделать имитатор входных сигналов на микроконтроллере для отладки силовой части. Если испытания будут удачными то скорее всего это будет окончательный вариант схемы (надеюсь) и дальше уже вернусь к оптической части (там надо будет посоветоваться). Выложил PDF файлы отдельно платы контроллера управления на чипе C8051F411 и платы силовой части. Контроллер вставляется на силовую плату как субмодуль. Все планируется как универсальная база, одинаковая как для системы фокусировки так и для системы трекинга, только будет меняться прошивка мк. Плата микроконтроллера получилась очень маленькой - 16х34 мм (собственно к чему и стремился), smd детали в основном типоразмера 0603, паять все конечно тот еще экстрим. Готов ответить на вопросы.

 

Можно поподробнее об алгоритме работы микоконтроллера, на что реагирует, чем управляет, врменные параметры реакции и тп

 

Пока только в общих чертах (что-то еще может меняться, по результатам испытаний, в том числе схемотехника), алгоритмы работы тоже еще в сыром виде но в целом просматриваются. Сейчас используется мк от Silabs C8051F411 (потому что у меня есть несколько этих чипов и я с ними немного работал и у них хорошие характеристики). Схему субмодуля с этим мк выкладывал постом выше. Ядро мк работает на частоте 50 Мгц, скорость исполнения 70% команд это 1-2 такта, для наших задач за глаза. Из основного что используется на его борту это 12 разрядный ацп (up to 200 ksps) и 12 разрядный цап. В схеме усилителя фокусировки (там же выкладывал выше пдф где и первый) субмодуль с мк будет по внешней команде отрабатывать алгоритм первоначального поиска фокуса и дальше слежения. Алгоритм работы такой:
1. блокируется на землю выход усилителя сдвоенного фотосенсора фокусировки. 2. цап по отдельному входу начинает подавать двухполярный сигнал для движения головки вверх/вниз. 3. Одновременно с работой цап ацп начинает следить за пересечением нуля сигнала сдвоенного фотосенсора фокусировки. 4. После нескольких итераций детекции нуля на очередном витке при нулевом сигнале фотосенсора мк отключает цап и разблокирует выход усилителя фокусировки. 5. Далее уже замыкается аналоговая петля обратной связи и усилитель фокусировки будет вырабатывать корректирующий сигнал для управляющих катушек по сигналу ошибки сдвоенного фотосенсора. Это все у меня реально работало на самом первом макете который был сделан еще более лет 5 назад, но там конструкция была неправильной и надо было все переделывать.
Усилитель трекинга пока не выкладывал, даже не рисовал, но там принцип похожий и станет окончательным после того как у нас нормально заработает схема фокусировки. Субмодуль мк в усилителе трекинга (копия субмодуля что в усилителе фокусировки) будет своим ацп оцифровывать сигнал дорожки с сенсора PSD а цап будет соответственно вырабатывать сигналы для усилителя управления катушками трекинга. Но это будет позже, сейчас главное сделать хотя бы работающую схему фокусировки луча. Сейчас борюсь с платами - чпу станок фрезерует дорожки нормально но после залуживания некоторые особо тонкие начинают отваливаться, невозможно паять, особенно учитывая крошечные детали. Если будет такое повторяться то наверно придется специально заказывать платы у китайцев и ждать, посмотрим. Сейчас на макете с шаговым двигателем от флоппи-дисковода поставил платку с двумя щелевыми фотодатчиками - хочу чтобы каретка с лазером двигалась вверх/вниз в крайних положениях по сигналам этих фотодатчиков и понаблюдать за реакцией сдвоенного фотосенсора фокусировки а также пытаться оцифровывать этот сигнал.

 

Лужу по старинке, просто жалом паяльника с флюсом, но раньше получалось без проблем, даже мелочевка типа корпусов QFN (может потому, что раньше платы делал фотоспособом с травлением и это как-то влияло на прочность). Про химлужение уже думал, надо будет поискать где продают.

 

Всем привет,
все затянулось из-за сложностей работы с очень мелкими смд деталями. Вообще оказалось (внезапно? ), что это прямо другой мир, микро мир, другая планета, со своими особыми законами и восприятием реальности где весь мой многолетний опыт оказался практически бесполезен. Приходится осваивать все как с чистого листа. Маленькие платы тяжело удерживать для пайки, например плата усилителя фотосенсора свободно помещается на кончике пальца.

В связи с этим пришлось даже изобретать специальный держатель для таких плат с подвижными сочленениями в трех плоскостях для удобства монтажа, осмотра, наладки, на что тоже ушло время. Часть деталей держателя нашел в загашнике, часть сделал на фрезерном станке часть просто ножовкой и надфилями, ну и часть 3д печать (последнее для быстроты, временно, с недостаточной жесткостью, но дальше будет видно). Заодно и сделал подставку для микропаяльника из того, что было в закромах. Основание паяльника стало одновременно и основанием для держателя плат.

Жала типа С210, оказались плохими, паять невозможно, заказал получше скоро должны придти, пока паял чем придется. Также выяснилось, что для мелких разъемов с шагом 1,25 мм мой кримпер великоват, поэтому обжать контакты кабелей питания фотосенсора и лазерного диода нечем. На Али продаются готовые обжатые кабели с такими разъемами разной длины, решил купить подходящий набор которого должно хватить на все испытания и наладки, а дорогой нужный кримпер потом докуплю если сильно припрет. Но в целом платы собраны и пока придет недостающее попробуем вспомнить программирование и оживить микроконтроллер. С платами в спешке немного накосячил с разводкой и конструктивом но для наладки и испытаний надеюсь будет не критично, посмотрим.
Силовые транзисторы усилителя вместе с платой прикрутил на радиатор от какой-то старой видеокарты, если надо даже вентилятор охлаждения подключим.
Продолжение следует.

 

Всем привет,
наконец собралась информация чтобы обрисовать общую картину по проекту на сегодня. Коротко по пунктам:
1.занимался в том числе оптической частью, подбором линз из тех что доступны.
2. собрал усилитель сдвоенного фотосенсора фокусировки, проверил, все работает (нужно будет еще
поиграться с оптикой для хорошей картинки но в целом направление работы здесь понятно).
3. с помощью микроконтроллера сделал на стенде движение головкой вверх-вниз чтобы наблюдать работу
этого фотосенсора оссциллографом и отладить максимальную чувствительность (что даст максимальную точность отслеживания фокуса).
Стенд сделал горизонтального типа чтобы был простой боковой доступ к элементам головки во время отладки.
Линзы сделал сменными, на держателях, которые одни можно вытаскивать и вставлять другие и смотреть на результат.
4. глобально допиливал новый дизайн подвижной головки и еще продолжаю это делать - стоИт противоречивая задача
с одной стороны сделать головку как можно меньше и максимально легкой для лучшей работы схемы управления положением,
а с другой стороны головка должна быть прочной и со стабильными размерами, чтобы не страдала оптическая точность.
Совсем по другому будут располагаться катушки эл. магнитной системы отклонения, также будут магниты бОльших размеров.
Всем этим занимаюсь прямо сейчас.
Все детали головки очень мелкие и стандартная 3д печать соплом 0,4 мм не позволяет получить нужную детализацию мелочи,
многое пробую печатать соплом 0,25 мм что уже лучше но не до конца так как хотелось бы.
Для крепления линз подобрал клей Т-7000 известный ремонтникам смартфонов - относительно быстро сохнет, неплохо держит,
но в тоже время можно оторвать приклеенное, для наладки то что надо. В последствии для окончательной
фиксации линз планирую использовать уф клей с засветкой специальным уф фонарем, уже приехал из Китая.
5. Плата микроконтроллера управления тоже заработала и даже успела поуправлять движением головки. Потом по непонятным причинам
на ровном месте сгорел сам мк, на днях буду его менять и разбираться в причинах проблемы.
И в конце маленькое видео.

Видна белая бумажка экрана там где в последствии поставил уже фотосенсор.
Хотел вставить фотографии - не получается, пишет что большой размер файлов хоть я их уменьшил до рекомендованного. По оптике и по конструкции головки еще планирую тут поспрашивать совета.

 

С Kafuter дела не имел, заказал какой-то от Mechanic. По опыту со своим вторым, фотополимерным принтером, знаю, что уф излучение не проникает глубоко в материал любого клея или смолы и поэтому не рекомендуют пользоваться толстыми слоями, лучше тонкими в несколько слоев с сушкой уф каждого, а по поводу верхнего жидкого слоя так эта проблема есть и с деталями напечатанными на таких принтерах - требуется тщательная промывка в спирте. Кроме этого знатоки рекомендуют дозасветку детали кроме уф излучения еще и обычной мощной светодиодной лампой белого света, желательно прожектором ватт на 20-50, специально даже купил подобный для дозасветок. У меня есть несколько видов смолы для такого принтера и я хотел попробовать ее в качестве уф клея, думаю большой разницы не должно быть. Детализация у такого принтера кстати намного выше по сравнению с печатающем нитью но детали для головки им не печатаю - даже черная с виду смола в тонких стенках изделия все равно просвечивает, а нам нужна полная светонепроницаемость. Думал красить потом детали черной краской , даже думал покупать для этого дорогой аэрограф с компрессором но как-то мне эта идея не понравилась.

 

Вертикальное расположение может потребовать до настройки, так как сила тяжести будет работать в другом направлении.

мне кажется не лучшая идея, важно чтобы не было переотражения, а краска будет хорошо отражать

 

Нет, нет, этот стенд временный, он только для проверки в целом работы оптических элементов головки и сдвоенного фотосенсора. Удобно сверху менять линзы в держателях, где-то, что-то подправлять, переставлять лазерный модуль,и т.д., очень хороший доступ ко всем элементам. К сожалению точность 3д печати оставляет желать лучшего поэтому приходится уже по месту что-то подправлять. Например, отраженный луч на сдвоенный фотосенсор несимметрично сдвинут в одну из сторон, поэтому когда перемещается туда-сюда отражающая поверхность то больше идет заход луча на один из его сенсоров, второй конечно захватывается но буквально краем. При этом линза перед фотосенсором на вид стоит ровно. Ну ничего, разберемся.
После этих испытаний я соберу уже нормальный вертикальный стенд и головка там будет висеть как положено на пружинах и даже будут на ней электромагнитные отклоняющие катушки. Кстати, буквально сегодня уже полностью проверил весь тракт усиления схемы фокусировки, от сдвоенного фотосенсора и заканчивая выходом усилителя отклоняющих катушек - на эквивалент нагрузки все работает! Заказал новые магниты побольше для отклоняющей системы, дальше разберусь с микроконтроллером и буду моделировать новую конструкцию держателя головки с эл.магнитной системой.
Немного фотографий чтобы не перегружать сервер.
это только небольшая часть различных вариантов головки которые были распечатаны, многое просто улетело в ведро. Зубочистка для масштаба. На переднем плане те самые держатели линз в которые вклеивались сами линзы. Чтобы ориентироваться на каждом держателе печаталось фокусное расстояние стоящей там линзы.



на последнем фото виден бумажный экранчик в предполагаемом месте где будет фотосенсор.

 

Опять куча вариантов, на этот раз несущего каркаса головки для обмоток отклоняющей системы. Перепробовал пять разных видов пластика, включая композитные - нужен жесткий, легкий и высокотемпературный, потому что обмотки будут при работе греться. Пока остановился на материале PBT (полибутилентерефталат), на переднем плане. Сама головка из пластика PLA крепится защелкиванием внутри каркаса, по бокам видны ушки креплений проволочных пружин подвески (там будут вставки из фольгированного стеклотекстолита куда и будут впаиваться концы пружин). Сейчас ломаю голову над креплением к головке главной фокусной линзы луча ответственного за звук. Вся система управления фокусом у меня бесподстроечная (простая конструкция и меньше вес), головка будет автоматически удерживать расстояние над пластинкой около 3 мм, поэтому звуковую линзу нужно как-то предварительно отрегулировать так чтобы на этом расстоянии получить на пластинке нужное пятно. Планируется при наладке механически блокировать головку в положении "0" сигнала ошибки фокусировки и дальше как-то перемещать линзу вверх/вниз получая фокус. Механизм вертикального перемещения линзы нужно сделать макс. легким, без люфтов, и чтобы был доступ к элементу регулировки. Идеально бы сделать так, чтобы в реальном времени видеть на экранчике изображение пятна на пластинке и регулировать что-то для изменения фокуса. Пока готового решения нет, изобретаем.