Chinalaser aufmotzen (oder ersetzen)

[MaxZ]

Hallo zusammen,


Mein Vater hat seit einer Weile einen kleinen, billigen Lasercutter den er zum Gravieren von Holz nutzt. Das klappt größtenteils ganz gut, jedoch lasert er ungleichmäßig. Zu Beginn jeder Zeile graviert er deutlich stärker, unterwegs nimmt die Leistung aber ab (siehe Foto). Ich vermute, dass entweder der Treiber der Laserdiode Schrott ist, und jeweils zu Beginn (zu) hohe Spitzenströme liefert (VDX hat von derartigen Problemen ja schon oft gesprochen), oder aber die Stromversorgung des Treibers ist mies und bricht jedes Mal zusammen.
Bevor ich anfange allerlei Zeugs auszumessen und herumzubasteln, wollte ich fragen, ob vielleicht einer das Problem kennt und weiß wie man's beheben kann.

Als Software nutzt er Lightburn. Das Problem bestand allerdings auch schon davor, als er noch eine andere, Gratissoftware im Einsatz hatte.
Gekauft hatte er ihn hier auf amazon, wie so oft gibt es ihn jedoch in vergleichbaren Varianten bei allen üblichen Verdächtigen. Es ist die "15W" Variante.

Der nächste Punkt auf der Wunschliste wäre die Linse zu tauschen. Scheinbar (hab's selbst noch nicht gesehen) streut diese ganz ordentlich. Falls jemand passende Optionen kennt wär ich für einen Tipp dankbar!

Der Gravierer ist für seinen Preis zwar ganz ok, allerdings ist mein Vater einem Upgrade auch nicht abgeneigt. Insbesondere VDX' Videos von seinem 30W Galvo Setup haben Eindruck hinterlassen. Das ist natürlich ne komplett andere Liga, aber vielleicht gibt es ja was dazwischen, was gut geeignet ist für das Gravieren größerer Holzobjekte (Gravur selbst ist i.d.R. nur wenige Zentimeter groß).


Liebe Grüße,
Max

[VDX]

... in den "15W-Lasern" sind typisch 3.5W-Laserdioden drin ... und ja, die Treiber sind nix

Wenn er sich wieder ein China-Modul kaufen will, dann gibts einige mit 4.5W und 7W-Dioden drin - da sind die Treiber aber auch nicht soviel besser.

Ich hatte ein paarmal meine "diskreten" Treiber mit mehreren parallelgeschalteten LM317 oder LM338 mit Layout vorgestellt ... wenn er (oder du) sich was eigenes zusammenlöten wollte, kann ich die PDF's vom Layout und SChaltplan nochmal raussuchen ...

Viktor

[Norbi]

Vielleicht ist das ein Mechanismus der im Treiber eingebaut ist. Gibt ja keine Diode die 15W CW schafft und der "schlaue" Chinese könnte auf die Idee gekommen sein die Leistung nach einer 10tel Sekunde runter zu dimmen.

Für eine bessere Fokussierung wirst Du eine Optik (oder nur ne Linse) mit wesentlich kürzerer Brennweite brauchen. Die Breite von den Linien in den Bildern ist ja nicht schlecht für diese Beamerdioden und sollte schon nah am Physikalisch möglichen sein bei den Abständen.

[VDX]

... nein, die "15W-Laser" haben wirklich nur eine 3.5W-Diode drin die auf knapp 4.5W "übersteuert" ist -- auf die 15W kommen die über die "absolute max. values" im Datenblatt für Strom und Spannung: 3A x 5V =>15W !! ... dabei sind diese Dioden nur für 2.3A bei 25°C spezifiziert und an denen fällt dann typischerweise 4.5V ab

Ich vermute mal eher, daß der Treiber ein Stromkonstanter mit "etwas zuwenig Strom" ist und der Pufferkondensator am Anfang des Pulses mehr Strom liefert, als die Schaltung danach ...

Viktor

[MaxZ]

Danke für euer Input!


@VDX:
Bin mir nicht sicher ob sicher der Treiber so leicht ersetzen lässt, aber versuchen würden wir's gerne. Daher nehme ich das Angebot für den Schaltplan gerne an!
Dass es keine 15W sind wundert mich irgendwie auch nicht

Nach wie vor liebäugelt mein Vater mit der Idee, den Gravierer als ganzes durch etwas besseres zu ersetzen. Genutzt wird er hauptsächlich um Logos und Text (Schrift 1,5mm hoch; gerne auch kleiner) auf Holzschüsseln zu gravieren. Wüsste da jemand was?


Liebe Grüße,
Max

[VDX]

Hi Max,

... anbei mein "diskreter" Laserdiodentreiber mit 5x LM338 für Gesamtstrom bis 8.34A - mit den baugleichen LM317 und entsprechend größeren Widerständen kannst du auch kleinere Gesamtströme ähnlich fein "auflösen" ...

LaserDriver-VD4_Mod.zip

(105.42 KiB) 122-mal heruntergeladen

Viktor

[Norbi]

Marco Reps hatte mal einen Linearregler der analog moduliert werden kann für etwas hochleistungsmäßigere Dioden bei Youtube vorgestellt. Nach dem habe ich auch meine Treiberplatinen gebastelt. Die Opamp Lösung geht sicherlich auch für 4A, muss man nur die Werte anpassen :p



Wenns unbedingt ein neues Gerät sein muss fällt mir eigtl nur dieser k40 China CO2 Laser ein. Der hat üblicherweise ein Mindestmaß an Qualität. Ist jetzt natürlich auch kein Gerät für ein paar k€...... Aber in der Preisklasse um 500 Euro wohl das beste was man bekommen kann.
https://k40-laser.de/k40-co2-laser-fuer-die-werkstatt/

Da gibt es auch _massig_ Anleitungen Videos und sonst was zu da das Gerät extrem beliebt ist.

[VDX]

... meine nächsten "analogen" Konstantstrom-Treiber habe ich auch mit OpAmps aufgebaut und komme mit einem Doppel-OpAmp und 2 MOSFET's bis etwa 20A, mit einer "verdoppelten" Schaltung (also 2x Doppel-OpAmp und 4x MOSFETs) auf 40A CW und hab die bisher bis 60A kurzfristig getestet (dann brauchts deutlich mehr Kühlung) ... die gebe ich aber noch nicht "frei"

Viktor

*** EDIT *** - hier im Bild einer der "2x MOSFET" und ein "4x MOSFET" Treiber (ohne MOSFET's):

[MaxZ]

Wie angekündigt haben wir den Treiber verbaut und getestet. Die gute Nachricht: funktioniert alles tadellos. Ziel "drop-in replacement" voll erreicht. Die schlechte Nachricht: das Schnittbild ist immer noch Mist.

Jetzt, da ich den Lasercutter mal in Aktion gesehen habe, scheint mir, dass das Problem gar nicht (oder nicht ausschließlich) am Treiber lag. Viel mehr scheint er beim Gravieren nicht gleichmäßig die Zeilen abzufahren. Das Verhalten wirkt so als ob er jede Zeile wie Vektoren gravieren würde. Er fährt einen zu gravierenden Teil ab, stoppt, springt zum nächsten Teil, lasert, stoppt, etc. Je nach Einstellungen ist das Verhalten besser oder schlimmer, aber wir haben es nicht geschafft, dass er eine konstante Geschwindigkeit über die gesamte Zeile fährt.
Testbild ist der oben gezeigte QR Code, der als Bild wahlweise in Lightburn oder LaserGRBL importiert und auf 3x3cm graviert wurde.

Für Ideen wäre ich dankbar...


Liebe Grüße,
Max

[gamerpaddy]

Steuer ihn doch mal direkt mit Gcode an und schau was er macht.

Code: Alles auswählen

G1 F10
G0 F1000
G91

G0 Y10
M3 S100
G1 X10
M5 
G0 Y10
G0 Y-10
M3 S100
G1 X-10
M5
G0 Y-10

G0 X10
M3 S100
G1 Y10
M5
G0 X10
G0 X-10
M3 S100
G1 Y-10
G0 X-10
M5

M3 S100 mit S255 oder dem austauschen was der laser unter 100% leistung versteht. einstellungssache.
evtl. passen die feedrates (F) nicht so ganz.

Das sollte die achsen etwas vor fahren, eine linie ziehen und dann nochmal vor und zurück, wieder eine linie über die alte. die sollten im idealfall aufeinander liegen.
versuch dabei ein stück eloxiertes alu zu gravieren dann siehst du ob die linien aufeinanderliegen. vielleicht hat das teil mechanisch etwas spiel oder wackelt beim hin/herfahren zu stark rum.

[Norbi]

Hm das erscheint einleuchtend dass der Laser wenn er während der Beschleunigung langsamer fährt mehr wegbrennt. Kann man nicht den Kopf langsamer Fahren lassen? Dann fällt eine lahmarschige Beschleunigung nicht mehr ins Gewicht.

Bei GRBL gibt es so einen Laser mode der die Leistung anpasst je nach Verfahrgeschwindigkeit, da muss der aber wohl analog modulierbar sein.
https://github.com/gnea/grbl/wiki/Grbl-v1.1-Laser-Mode
Eine bestimmte Anzahl von Pulsen/mm würde für einen Laser bestimmt auch gehen oder mit PWM.


Ich habe aber nicht wirklich eine Idee wie jetzt genau das Bild bei so einem Lasergravieren vom Computer in die Steppermotoren kommt und wie da konkret die Steuerung funktioniert.......

[VDX]

... für eine genaue "Pulse/mm"-Regelung verwende ich 3D-Drucker-Firmwares, welche den Extruder-Stepper genau so ansteuern, damit bei variabler Geschwindigkeit trotzdem immer die gleiche Menge Kunststoff herausgequetscht wird. Dafür habe ich die Software Pronterface auf dem PC auch noch von der Oberfläche her und mit diversen Zusatzoptionen und Modulen fürs Lasergravieren umprogrammiert.

Die Extruder-Pulse gehen direkt auf den Eingang des Lasermoduls ... zur Stuerung der eigentlichen Laser-Leistung ändere ich die Pulslänge über eine Analogspannung (wahlweise per Steuerung oder über einen Poti).

Bevor ich das so gelöst habe, verwendete ich einfach die X+Y-Pulse der CNC-Steuerung für die Pulserzeugung ... hier, bei "6. Methoden der Ansteuerung:" ist eine meiner früheren Schaltungen dafür zu sehen:

https://reprap.org/wiki/Laser_Cutter/de

Viktor

[Death]

Kannst ja auch mal hier ein schauen,

der Stephan wuselt auch viel mit den Diodenlasern aus China rum

https://plottmania.de