Tutoriel K40 Laser Cooling Guard : 12 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Le K40 Laser Cooling Guard est un appareil qui détecte le débit et la température du liquide de refroidissement du K40 Co2 Laser. Dans le cas où le débit tombe en dessous d'une certaine quantité, le Cooling Guard coupe l'interrupteur laser empêchant le tube laser de surchauffer. Il vous donne également une indication de la quantité de fluide qui passe dans le tube par minute et à quelle température.

J'ai fait une vidéo Youtube assez détaillée sur cette version, donc si vous voulez créer la vôtre, suivez les étapes.

Étape 1: De quoi avons-nous besoin

1 Arduino Nano

1 écran LCD 1602 (16x2lignes)

1 capteur de débit / capteur de débit d'eau liquide à effet Hall 3/4"

1 carte relais / 5v KF-301

1 thermistance 10k

1 résistance de 10k

2 résistances 1k

1 breadboard ou PCB de prototypage / J'ai réalisé un PCB dans la vidéo que vous pouvez télécharger et commander ici:

bit.ly/34N6dXH

J'ai aussi fait une liste de courses Amazon avec tous les composants:

amzn.to/3dgVLeT

Étape 2: le schéma

Le schéma est simple, je recommanderais cependant de ne pas utiliser la broche D0 car elle est utilisée par l'Arduino pour l'interfaçage série. Vous pouvez facilement utiliser une autre épingle gratuite. La seule chose à faire est de changer "0" au port auquel vous connectez la carte relais dans le code.

Étape 3: Arduino Nano

Étape 4: Thermistance

Pour la thermistance, nous devons construire un diviseur de tension, donc nous connectons la résistance de 10k en parallèle entre la terre et la thermistance. Une thermistance est essentiellement une résistance qui change de résistance en fonction de la température.

Pour obtenir une lecture en degrés. f ou c nous devons savoir quelles valeurs cette thermistance nous donne à 100 deg. c et 0 deg c.

J'ai mesuré cela et apporté les résultats dans mon code Arduino. Avec quelques mathématiques, il calcule et affiche maintenant la température. L'important est que vous utilisiez une résistance de 10k comme valeurs pour 100 deg. c sont différents que sur une thermistance 100k. Comme nous utiliserons plus tard cet appareil pour avoir une idée de la chaleur du liquide de refroidissement, je suggère d'utiliser les valeurs de résistance pré-saisies. Dans ce cas, vous n'avez rien à changer.

La thermistance n'a aucune polarité.

Étape 5: L'écran LCD 1602

Comme je n'utilise pas d'interface série pour l'écran LCD, je le connecte directement à l'Arduino. J'ai utilisé les deux résistances de 1k entre la masse et V0 pour réguler le contraste de l'affichage. Cependant il est recommandé d'utiliser un potentiomètre pour un niveau de contraste réglable. Comme ceux-ci se corrodent au fil du temps, j'ai opté pour une valeur de résistance fixe.

Sinon, nous devons connecter tous les fils comme indiqué sur le schéma

Étape 6: Le capteur de débit

Un capteur à effet Hall de flux est essentiellement un générateur d'impulsions. Dans un morceau de tuyau ou un boîtier étanche, il y a un rotor qui tourne lorsque le liquide passe à travers. Sur le bord du rotor se trouvent de petits aimants qui induisent de l'énergie à une bobine de réception.

Ces impulsions peuvent ensuite être comptées par un Arduino par ex.

Avec un peu de mathématiques et de code, nous pouvons maintenant traduire ces impulsions en litres par minute.

Le capteur de débit a besoin de 5 V pour fonctionner et possède un troisième fil jaune pour le signal qui se connecte au port D2 de notre Arduino Nano.

Le capteur de débit que j'utilise (dans la liste d'achats Amazon) a une lecture minimale de 2L/min, ce qui est assez limite pour le laser K40 car pour ma configuration, le "bouillon" de refroidissement passe par un radiateur, le tube laser et un débit analogique compteur à l'aide de tuyaux de 8 mm. Même si j'utilise une pompe assez puissante, il n'y a que 1,5 L/min qui sort à la fin. J'ai eu quelques problèmes au début car le capteur de débit n'a rien montré du tout…. J'ai fini par monter le capteur verticalement sur le réservoir pour avoir un débit suffisant pour que le capteur puisse encoder… En conclusion, je recommanderais d'utiliser un autre capteur de débit plus précis… vous les trouvez sur ebay de Chine pour environ 6 dollars..

Étape 7: La carte relais

Un relais est un interrupteur électromécanique. Lorsque l'Arduino envoie un signal (+5v) à la carte relais, le relais se ferme. Il s'agit d'un relais à double effet, vous soudez d'abord terre à terre, d'autre part vous pouvez plutôt souder du côté ouvert ou du côté fermé du relais. Ce qui signifie que lorsque le relais ne reçoit aucun signal de l'Arduino, il reste ouvert (la lumière est éteinte), soudez-le de l'autre côté et il est fermé (la lumière est allumée) lorsqu'aucun signal n'est reçu de la carte Arduino. Dans notre cas, nous voulons que le relais soit désactivé (circuit ouvert) lorsqu'aucun signal n'est reçu.

Pour être sûr, utilisez votre multimètre et mesurez les broches de la carte.

Une LED rouge indique que la carte ne reçoit aucun signal de l'Arduino. Le rouge et le vert signifient qu'il y a un signal et que le relais commute.

Étape 8: Le code

Voici maintenant ce que fait ce système:

Il lit le capteur de débit et la thermistance.

Tant que le débit est supérieur à 0,5 L/min, l'arduino maintient le relais fermé, ce qui signifie que le tube laser peut fonctionner.

Si le débit chute à cause d'une erreur de pompe ou si vous avez simplement oublié de l'allumer, le relais s'ouvre et le laser s'éteint automatiquement.

Vous pouvez ajouter du code pour définir une température limite que le laser doit également s'éteindre… c'est à vous de décider.

Dans cette configuration pour l'instant, l'écran affiche uniquement la température sans avoir aucune influence sur le relais.

Vous pouvez également des paramètres faibles dans le code, j'ai ajouté des descriptions à côté des valeurs afin que vous sachiez de quoi il s'agit.

Par exemple, vous pouvez échanger deg. C à deg. F en échangeant simplement deux lettres (décrit dans le fichier de code).

Étape 9: la console

Voici le fichier pour le boîtier de notre build utilisant le PCB que j'avais conçu (étape ci-dessous)

Les formats de fichiers sont: Corel Draw, Autocad ou Adobe Illustrator

J'ai ajouté le PCB comme référence de taille dans ces fichiers qui doit être supprimé avant de le couper avec un laser Cutter.

Les pièces sont disposées de manière à ce que vous puissiez d'abord graver le logo et le nom, puis arrêter la machine une fois celle-ci terminée et la découper.

Le fichier est fait pour le contreplaqué ou l'acrylique de 4 mm !

Étape 10: Le PCB

Comme vous le voyez dans la vidéo, j'ai eu quelques problèmes et échecs sur mon premier PCB Layout… Cependant, je les ai corrigés et j'ai téléchargé ce fichier ici. Vous pouvez simplement télécharger ce fichier zip sur n'importe quelle page Web des fabricants de circuits imprimés et le commander.

Le PCB est réalisé avec Kicad, un logiciel téléchargeable gratuitement !

Veuillez vérifier le fichier par vous-même avant de le commander ! Je ne suis pas responsable en cas de panne ou de problème de mise en page !

Étape 11: configuration

La dernière étape consiste à configurer le K40 Laser Cooling Guard.

Le contact de relais doit être épissé en série entre le commutateur laser de la machine laser K40. Par conséquent, vous pouvez plutôt le souder entre l'interrupteur lui-même qui se trouve sur la trappe des instruments de la machine ou vous pouvez le brancher directement à l'alimentation. Dans mon cas, il y a deux câbles roses allant au commutateur de mon alimentation, j'en ai donc déconnecté un et épissé le circuit entre les deux (en série) à l'aide d'un serre-câble Wago.

J'ai décidé de brancher le débitmètre comme dernier élément de la chaîne juste avant que le liquide ne retourne dans le réservoir.

Dans mon cas, comme j'avais déjà un débitmètre analogique, j'avais commandé une thermistance avec un bouchon métallique qui se visse directement dedans. Sinon, vous pouvez simplement plonger la thermistance dans le réservoir. Assurez-vous qu'il est situé à côté de la prise pour obtenir une lecture plus précise.

Assurez-vous de débrancher votre laser du secteur avant même d'ouvrir la trappe !

Et c'est parti ! Dites-moi ce que vous en pensez.