Circuito de alinhamento do motor controlado por laser de linha

O post explica um circuito acionador de motor controlado por laser de linha simples, que funciona respondendo a uma linha de laser horizontal de precisão, gerada a partir de um dispositivo de nível de laser de linha, e ajusta automaticamente o alinhamento da ferramenta conectada ou do trabalho de trabalho com extrema perfeição e precisão.

O que é Line Laser

O equipamento de laser de linha é um substituto eletrônico de alta precisão do antigo alinhador de nível de bolha do carpinteiro.

O dispositivo de laser de linha é, na verdade, um equipamento avançado de emissão de laser que pode gerar um 360 ° linha laser horizontal iluminada de alta precisão, para fornecer uma referência de calibração para todos os trabalhos de engenharia industrial ou de construção, de forma que o resultado final do trabalho seja perfeitamente reto e alinhado sem o menor erro.

O circuito foi solicitado por um dos dedicados leitores deste blog, o Sr. Rafal.

As discussões detalhadas sobre o procedimento de trabalho do motor controlado por laser de linha podem ser aprendidas a partir dos seguintes parágrafos:

Objetivo de Design

Senhor. Rafal: Sou muito novo nisso. Fiz algumas pesquisas nas últimas semanas e não encontrei exatamente o que preciso.

Ficarei grato por qualquer ajuda. Anexo uma foto da minha ideia. Quero controlar dois motores de 12 V DC com nível de laser.

O nível do laser de linha sinalizará os receptores.

Este sinal terá que controlar a direção do motor de 12 V DC. O motor gira a haste roscada para frente e para trás para ajustar a altura da ferramenta.

Pelo que descobri, haveria vários fotodiodos conectados em paralelo, um configurado para detectar o laser acima do nível zero e outro abaixo desse nível. O nível nulo é apenas algum tipo de pausa entre os fotodiodos para evitar que o sistema seja ativado. Sensor laser sem display. Eu só dei uma foto pictórica.

Preciso de um circuito de ponte H, mas todos os encontrados por mim devem ser usados ​​com um sistema Arduino. Se necessário, posso comprar uma ponte pronta por um preço razoável de até $ 30

Idealmente, isso funcionaria com lasers verdes e vermelhos, mas os comprimentos de onda são tão diferentes que duvido que pudesse ser feito e não funcionaria em todo o espectro de luz.

Inicialmente, gostaria de definir o nível desse feixe ligado aos motores com os botões de cima para baixo. Eu ficaria muito satisfeito se o segundo motor se nivelasse com o giroscópio durante a configuração, mas sem o Arduino isso poderia ser muito difícil.

Acho que o que estou tentando fazer é tão simples que posso escapar sem usar o Arduino. E insisto no analógico, devido às difíceis condições de um canteiro de obras e parece-me que quanto mais eletrónica, menos fiável é o dispositivo.

Ele só funcionará em ambientes fechados e a distância do laser é de no máximo 10m. O motor que encontrei no início tem um grande consumo de corrente de 200mA máx. 2,19 A, mas também um grande torque.

Alimente 18 V DC de uma bateria Makita.
Agradecemos antecipadamente por qualquer sugestão.
Saudações da Polônia
Rafal

Swag : Tenho uma confusão sobre o funcionamento dos eixos do motor. O parafuso roscado em ambos os motores empurrará a ferramenta, mas não pode puxá-la para trás? Como é que isso funciona?

É possível implementar o mesmo com um único motor?

Senhor. Rafal: As bordas retas de nivelamento inferior teriam talvez 70 cm, apenas para salas pequenas, por ex. um banheiro para que você possa entrar por uma porta.

Máquina sem propulsão, puxada à mão, apenas réguas de nivelamento. No vídeo, os dois objetos amarelos nos mastros são detectores de laser rigidamente fixados às bordas retas.

O laser está em algum lugar mais distante e produz uma linha horizontal.

Os motores seriam presos a um carrinho e o parafuso rosqueado para nivelar as bordas com detectores a laser. Deve haver dois motores para nivelar os dois lados, mas é uma imagem espelhada.

A única parte comum seria uma ponte H de dois canais, como se eu estivesse fazendo a partir de um módulo pronto e possivelmente um giroscópio, mas isso é um sonho :).
É importante que haja um botão para as revoluções dos motores esquerdo e direito.
O procedimento é este. Eu penduro o laser, por exemplo, 2 m acima do nível do chão designado. Eu meço 2 metros do feixe de laser até a borda inferior das bordas retas.

Eu regulo a altura pressionando os botões dos interruptores direita-esquerda para que seja igual a 2 metros para a borda inferior das réguas. Coloquei os detectores nos mastros de modo que o feixe de laser esteja no nível zero entre as seções do fotodiodo. E o resto vai se fazer

No anexo coloquei um desenho do funcionamento do detector.

Rafal

Projeto de Circuito

Olhando para a figura acima, dois desses estágios de circuito idênticos serão necessários para detectar e corrigir a ferramenta controlada por motor associada com relação à precisão da linearidade da linha de laser.

Os dois estágios idênticos são imagens espelhadas um do outro, conforme mostrado abaixo:

O circuito é bastante simples. Ele funciona com uma janela de comparação que garante que os motores de acionamento não estejam operacionais, desde que o par de LDRs seja exposto com o mesmo brilho da linha de laser.

Metade da tensão de alimentação é então gerada na entrada não inversora de A1 e na entrada inversora de A2.

Assim que uma deflexão na linha do laser é detectada (o que pode acontecer se a ferramenta controlada por motor não estiver alinhada diretamente), o brilho que afeta os LDRs R1 e R2 muda.

Nesta situação, a tensão de entrada para o comparador de janela se afasta da metade da tensão de alimentação. Essa situação faz com que a saída do comparador comande a rede da ponte do motor para mover o motor nas direções horário ou anti-horário.

Transistores T1. . . T4 são configurados como uma rede de ponte para permitir a comutação do motor em direções para frente e para trás dependendo da iluminação LDR ou do ângulo de desvio da linha do laser.

Diodos D1. . . D4 são posicionados para cancelar os picos de tensão gerados durante o tempo em que o motor está ativo e funcionando. A função dos potenciômetros Preset P1 e P2 é de facilitar os ajustes de alinhamento.

Eles são ajustados para garantir que o motor esteja completamente desligado e inativo, desde que o par de LDR relevante seja exposto exatamente ao mesmo brilho de luz laser.

Digamos, por exemplo, que devido ao alinhamento incorreto da ferramenta controlada por motor, a inclinação da linha de laser faz com que a luz diminua no LDR R2 do que no LDR R1. Isso fará com que a tensão no ponto A suba acima da metade da tensão de alimentação.

Nesta situação, a saída do amplificador operacional A1 torna-se alta, forçando os transistores T1 e T4 a operar. Isso, por sua vez, faz com que o motor gire na direção relevante. Esta ação desloca automaticamente a ferramenta conectada em uma linha reta até que sua precisão de alinhamento horizontal coincida com a precisão da linha do laser.

Por outro lado, se assumirmos que a ferramenta seja inclinada com a orientação oposta, de modo que a iluminação dos LDRs seja oposta à discutida acima, faz com que a tensão no ponto A caia abaixo da metade da tensão de alimentação. Esta condição faz com que o amp op de saída A2 fique alto de modo que T3 e T2 se tornem operacionais.

Isso resulta no motor agora girando na direção oposta, em uma tentativa de corrigir o alinhamento da ferramenta na direção relevante até que ela fique perfeitamente reta, coincidindo com a precisão horizontal da linha do laser.

Botão para cima / para baixo

Os botões para cima e para baixo para pré-definir inicialmente a altura do nível de bolha de ar podem ser implementados simplesmente conectando interruptores de botão de pressão em paralelo a cada um dos LDRs.

Instalação LDR

Para obter a resposta correta dos LDRs, os pares esquerdo-direito devem ser instalados dentro de um invólucro tipo tubo, de modo que sejam capazes de 'ver' apenas a iluminação do laser e não qualquer outra luz ambiente.

A ideia pode ser testemunhada na seguinte imagem:

Aqui, podemos ver que os LDRs estão posicionados muito próximos um do outro, o que garante que, quando a linha do laser está no centro exato, alguma parte de ambos os pares de LDRs sejam iluminados pela luz do laser uniformemente.

A parte frontal do gabinete do LDR pode ser coberta com uma lente difusa, de modo que a iluminação do laser possa ser difundida internamente sobre os respectivos LDRs uniformemente.