Моё подключение лазера к контроллеру BIGTREETECH SKR V1.3

Наконец приехал долгожданный контроллер skr 1.3. После печати корпуса, установки и 2х недельной настройки tmc2208 в режиме uart вспомнил одну из целей данного приобретения: подключить лазер, который лежал на полке уже полгода.

Предупреждение: автор не несёт ответственности за возможные последствия и поломки, которые могут произойти при попытке повторения изложенного материала. Также не забывайте об опасностях при использовании лазера. Пользуйтесь специальными защитными очками! Всё, что вы делаете - вы делаете на свой страх и риск.

Итак, имеем принтер Ender 3 pro с платой контроллера bigtreetech skr 1.3. Для быстрой смены рабочего инструмента был напечатан Quick tool change for Creality CR-10 / Ender series.

Лазер мощностью 5500 мВт был приобретен у китайцев. В комплект входит сам лазер, драйвер, блок питания на 12В и проводок для соединения с принтером. Для управления лазером на плате драйвера имеется разъем, обозначенный как TTL.

Лазер

Драйвер

Вход управления

На плате контроллера есть разъём для управления нагревом вторым хотэндом (HE1). Именно этот выход я и хотел использовать для управления лазером. Для начала надо разобраться с уровнями сигналов. Включение/отключение луча происходит подачей напряжения 5В на вход TTL. Высокий уровень сигнала - луч включен, низкий - луч погашен. Вход притянут через резистор на плате драйвера к 5В, поэтому без подключения входа управления лазер жарит "на полную". На skr 1.3 для нагрева хотэнда используется напряжение питания (в моем случае 24В), которое великовато для нас. В интернете люди по-разному выкручиваются из этой ситуации. Резистивным делителем напряжения, развязкой на транзисторе. Я, поизучав схему контроллера, решил припаяться прямо к ключевому транзистору. Нам нужен Q1. На вход затвора (G) с микросхемы буфера (U5) приходят необходимые 5В. Минус можно взять с вывода истока (S) того же транзистора.

На всякий случай смотрим осциллографом сигнал. Поставил обдув на 25%:Форма сигнала между выводами S-G:

По амплитуде 5В, что нам и надо, а вот с частотой проблемы... 2.5 деления * 50 мс = 125 мс или 8 Гц... В принципе это видно и на светодиоде, который установлен на плате около нужного нам транзистора. Мигания различимы невооруженным глазом :) Как я с этим справился напишу ниже.

Итак, припаиваемся...

На схеме это будет выглядеть так (красная и черная стрелки):

На плате:

Аккуратно припаиваем провода:

Обращаем внимание на полярность!

Проводок, шедший в комплекте с лазером, имел на концах два одинаковых разъёма, но c разной полярностью. Именно его я, обрезав разъём, припаивал к транзистору.

Для теста подключил лазер и поигрался оборотами обдува. Мощность меняется, но частота никуда не годится. Цветомузыка.

В общем надо увеличить частоту и научиться управлять ШИМом.

Сначала думал нужно копать в сторону параметра SOFT_PWM_SCALE,  но осталось непонятно, как управлять мощностью через G-код. Пока изучал мат. часть в файле Configuration_adv.h наткнулся на то, что в прошивке Marlin уже заложена возможность управления шпинделем/лазером командами M3, M4 и M5. Для этого выход должен быть аппаратным PWM. Из интернета узнаем, что процессор LPC1768 имеет шесть выводов с возможностью запрограммировать под ШИМ, в том числе нужный нам порт P2.4.

Определим порт для управления лазером.

Находим файл Marlin\src\pins\lpc1768\pins_BTT_SKR.h

В нем добавляем строки:

#define SPINDLE_LASER_ENA_PIN     P2_03

без этой строки прошивка не компилируется.  Определяет порт включения/выключения лазера. У меня такого нет, поэтому я прописал порт, к которому подключен вентилятор обдува детали. Не уверен в правильности

#define SPINDLE_LASER_PWM_PIN     P2_04  // digital pin - MUST BE HARDWARE PWM

Определяет порт ШИМ управления мощностью.Имевшиеся до этого строки с определением порта P2_04 просто закомментировал.

Получилось так:

Далее в файле Marlin\Configuration_adv.h ищем строку //#define LASER_FEATURE и раскомментируем её. У меня это выглядит так:

//#define SPINDLE_FEATURE

управление шпинделем нас не интересует

#define LASER_FEATURE

а вот лазер нам нужен

#if EITHER(SPINDLE_FEATURE, LASER_FEATURE)

  #define SPINDLE_LASER_ACTIVE_HIGH     true  // Set to "true" if the on/off function is active HIGH

у меня, как я и говорил, нет отдельного включения лазера, поэтому тут без разницы

  #define SPINDLE_LASER_PWM             true   // Set to "true" if your controller supports setting the speed/power

А эта строка определяет управляется лазер с помощью ШИМ или нет

  #define SPINDLE_LASER_PWM_INVERT      false   // Set to "true" if the speed/power goes up when you want it to go slower

Тут можно инвертировать сигнал ШИМ, вернее определить, включается лазер низким уровнем напряжения или высоким

  #define SPINDLE_LASER_POWERUP_DELAY   1   // (ms) Delay to allow the spindle/laser to come up to speed/power

задержка после включения до момента печати. больше нужна для раскручивания шпинделя. Должна быть больше 0

  #define SPINDLE_LASER_POWERDOWN_DELAY 1   // (ms) Delay to allow the spindle to stop

Задержка для остановки шпинделя/выключения лазера. Должна быть больше 0

  #if ENABLED(SPINDLE_FEATURE)

...эта часть относится к шпинделю, я её не трогал...

  #else

    #define SPEED_POWER_SLOPE      1

коэффициент пересчета задаваемой мощности в мощность ШИМ (0-255). Например, если вы решили задавать мощность в процентах (0-100), то этот коэффициент надо установить равным 0.3922

    #define SPEED_POWER_INTERCEPT  0

сдвиг для задаваемой мощности

    #define SPEED_POWER_MIN        0

Минимальная задаваемая мощность

    #define SPEED_POWER_MAX      255   

Максимальная задаваемая мощность

  #endif

#endif

После заливки прошивки на главном экране появляется новый значок

и новый пункт меню

в нем можно вручную включить/выключить лазер и установить мощность.

Внимание, после включения через меню лазер включается на максимум

Частота ШИМ увеличивается до 50 Гц

Ну вот в принципе и всё.

Команды для включения "M3 Sxxx", где xxx - мощность или "M4 Sxxx" (отличия при работе со шпинделем. Для разного направление вращения, но нам это не надо). Отключается лазер командой "M5".

Далее с помощью маленькой софтинки на единственно найденном огрызке фанеры протестировал гравировку.

результат

Как видно, полученная гравировка имеет дефекты в виде точек и вертикальных волнистых линий. Чем это вызвано пока не изучал.

Всем удач!

PS. Строго не судите, мой первый пост