第1步：來自德克薩斯州的小東西

該機(jī)器的核心是德州儀器（TI）的TALP1000B模塊，被稱為雙軸模擬MEMS定位鏡。＆＃8221;這是非常令人滿意的，所以讓我們分解它：

雙軸：這意味著設(shè)備可以在水平和垂直軸上傾斜。

模擬：沿軸的傾斜由模擬電壓控制，從-5到5伏不等。

MEMS：這代表Micro Electrical Mechanical System，它意味著它非常小！

指點(diǎn)鏡：設(shè)備的中心是萬向節(jié)上的鏡子;鏡子可以在每個(gè)方向上指向幾度，允許它在幾度錐形內(nèi)的任何地方引導(dǎo)激光。

快速瀏覽數(shù)據(jù)表顯示這是一個(gè)復(fù)雜的部分。此外還有四個(gè)轉(zhuǎn)向線圈，一個(gè)發(fā)光器，四個(gè)位置傳感器和一個(gè)溫度傳感器。雖然我們不會使用傳感器，但稍后我會近距離分享一些損壞的TALP1000B的華麗照片。

TALP1000B已經(jīng)停產(chǎn)，但你找不到它，你可以建立一個(gè)更大的激光指向鏡自己使用我在早期的Instructable中提出的計(jì)劃：原則完全相同，但你需要建立一個(gè)真人大小的Dalek來容納它！

第2步：物料清單

以下是此項(xiàng)目的物料清單：

一臺德州儀器TALP1000B（停產(chǎn)）

One Arduino Nano

一個(gè)SparkFun電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 - 雙TB6612FNG（帶接頭）

一個(gè)面包板

一個(gè)trimpot（1kOhms）

四根2.54mm至2mm跨接線

0.1“（2.54mm）接頭

3D打印機(jī)和燈絲

紅色激光筆

TALPB模塊是最難找到的。我很幸運(yùn)，在科學(xué)盈余網(wǎng)點(diǎn)找到了一些。

您仍然可以以高昂的價(jià)格在線找到TALPB，b因?yàn)橐韵略?，我不建議花很多錢：

它們非常脆弱，如果你打破一些，你可能需要幾個(gè)。

它們具有100Hz的低諧振頻率，這意味著您無法以足夠快的速度驅(qū)動(dòng)它們以進(jìn)行無閃爍的激光演示。

它們有鍍金表面，這意味著它只反射紅色激光。這排除了使用超亮綠色激光或紫外激光與黑暗中發(fā)光的持久性。

雖然這些部件做有位置傳感器，但我認(rèn)為Arduino不夠快，無法通過某種位置反饋驅(qū)動(dòng)它們。

《我的意見是，雖然這些部件非常小且準(zhǔn)確，但它們似乎對于業(yè)余愛好項(xiàng)目來說不夠?qū)嵱?。我希望社區(qū)能夠提出更好的DIY設(shè)計(jì)！

第3步：身體的制作

我在OpenSCAD中對身體進(jìn)行了建模并對其進(jìn)行了3D打印。它是一個(gè)截頭圓錐體，頂部有一個(gè)開口，背面有一個(gè)插槽，用于插入TALB1000P模塊，前面有一個(gè)大的間隙光孔。

你從上面照射激光，它是從前面反射出來。這款3D打印機(jī)不僅外觀酷，而且功能強(qiáng)大。它使一切都保持一致，并容納了可怕的脆弱的TALB1000P模塊。我添加了脊和凸起，以便在我放棄早期原型并摧毀TALB1000P模塊后更容易抓握。

第4步：打破心臟的多種方法

TALP1000B是一個(gè)非常脆弱的部分。短暫的摔倒或粗心的觸摸會破壞部件（意外觸摸它是我如何摧毀我的第二個(gè)模塊）。它是如此脆弱，我懷疑即使強(qiáng)烈的目光也可能會殺死它！

如果物理危險(xiǎn)性不夠，數(shù)據(jù)表會發(fā)出額外的危險(xiǎn)：

小心避免開始停止啟動(dòng)或停止正弦驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)的瞬變。如果將50Hz驅(qū)動(dòng)功率設(shè)置為產(chǎn)生50Hz鏡像旋轉(zhuǎn)（4至5度機(jī)械運(yùn)動(dòng)）的電壓，則鏡子將運(yùn)行數(shù)千小時(shí)而沒有問題。

》但是，如果在電壓輸出很大的時(shí)候向下或向上驅(qū)動(dòng)正弦驅(qū)動(dòng)電源，則會發(fā)生電壓階躍，這將激發(fā)鏡子的共振并導(dǎo)致相當(dāng)大的旋轉(zhuǎn)角度（足以使鏡子撞擊作為旋轉(zhuǎn)停止的陶瓷電路板。

有兩種方法可以避免這種情況：a）僅在驅(qū)動(dòng)電壓接近零時(shí)上電或下電（如圖所示）如下圖所示），b）在上電或下電之前減小正弦驅(qū)動(dòng)的幅度。

因此，基本上，即使關(guān)閉電源也會破壞它。哦，vey！

第5步：起搏器電路

我為它制造的驅(qū)動(dòng)電路由Arduino Nano和雙通道電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組成。

雖然電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是為電機(jī)制造的，但它們可以輕松驅(qū)動(dòng)磁線圈。當(dāng)連接到電磁線圈時(shí)，驅(qū)動(dòng)器的正向和反向功能會使線圈在正向或反向通電。

TALP1000B上的線圈需要高達(dá)60mA的電流才能工作。這超出了Arduino可以提供的最大40mA，因此使用驅(qū)動(dòng)器是必不可少的。

我還在設(shè)計(jì)中添加了一個(gè)微調(diào)電位器，這使我能夠控制輸出信號的幅度。這使得我可以在關(guān)閉電路之前將驅(qū)動(dòng)電壓降至零，以避免數(shù)據(jù)表警告我的共振。

步驟6：無法工作的驅(qū)動(dòng)器。..。..還有一個(gè)！

為了驗(yàn)證我的電路是否輸出了平滑的波形，我寫了一個(gè)測試程序，在X軸和余弦上輸出正弦波Y軸。我將驅(qū)動(dòng)電路的每個(gè)輸出連接到一個(gè)220歐姆電阻串聯(lián)的雙極LED。雙極LED是一種特殊的雙端LED，當(dāng)電流在一個(gè)方向流動(dòng)時(shí)會發(fā)出一種顏色，而當(dāng)電流在相反方向流動(dòng)時(shí)會發(fā)出另一種顏色。

這個(gè)試驗(yàn)臺讓我能夠觀察顏色變化并確保顏色沒有快速變化。蝙蝠，我觀察到明亮的閃光，一種顏色淡出，另一種顏色即將消失。

問題是我一直在使用L9110芯片作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。該驅(qū)動(dòng)器具有PWM速度引腳和方向引腳，但PWM正向的PWM速度控制信號的占空比是反向占空比的反向。

當(dāng)方向位為正向時(shí)輸出零，需要0％的PWM占空比;但是當(dāng)方向位反轉(zhuǎn)時(shí)，輸出為零需要100％的PWM占空比。這意味著為了在方向改變期間輸出保持為零，您必須同時(shí)改變方向和PWM值 - 這不能同時(shí)發(fā)生，因此無論您執(zhí)行何種順序，都會在從負(fù)轉(zhuǎn)換到電壓時(shí)產(chǎn)生電壓尖峰從零開始。

這解釋了我看到的閃光，測試電路可能使我免于摧毀了另一個(gè)TALB1000B模塊！

SparkFun電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可以節(jié)省時(shí)間！

發(fā)現(xiàn)L9110不行，我決定評估一下SparkFun電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 - 雙TB6612FNG（我之前在一個(gè)早期的Instructable中獲勝！Woot?。?。

在那個(gè)芯片上，速度控制引腳上的PWM為0％表示無論方向如何，輸出均以0％驅(qū)動(dòng)。 TB6612FNG有兩個(gè)方向控制引腳，必須翻轉(zhuǎn)以反轉(zhuǎn)方向，但PWM引腳的占空比為零時(shí)，通過In1和In2都為高電平的中間狀態(tài)這樣做是安全的。驅(qū)動(dòng)器進(jìn)入中間“短制動(dòng)”模式，以任何方式激勵(lì)線圈。

使用TB6612FNG，我能夠在沒有任何閃光的情況下獲得平滑的極性轉(zhuǎn)換。成功！

第7步：運(yùn)行Arduino草圖和性能測試

Shine a從頂部的開口激光照射到TALP1000B上，確保你可以看到墻壁或投影屏幕上的點(diǎn)。

在插入Nano之前，將微調(diào)電位器調(diào)低至最低，以保護(hù)TALP1000B可防止任何過度振動(dòng)（我強(qiáng)烈建議您使用前面所述的某些LED驗(yàn)證電路）。

現(xiàn)在，插上USB線并將Arduino草圖上傳到您的Arduino Nano。

逐漸打開調(diào)壓器，觀察激光點(diǎn)上的運(yùn)動(dòng)。逐漸增加，注意任何問題的跡象。如果其中一個(gè)軸反轉(zhuǎn)，則意味著線圈的引線反轉(zhuǎn)。

重要事項(xiàng)：在關(guān)閉Nano電源，上傳新代碼或斷開連接之前驅(qū)動(dòng)程序，將trimpot一直降低到零并確保TALP1000B絕對靜止。這有助于保護(hù)它免受損壞！

增加繪圖速率效果的研究

動(dòng)畫顯示使用完全相同的心形將繪圖速率從1.95幀/秒提高到每秒13.95幀的效果。

這些圖像是使用 FasterDriver.ino 代碼捕獲的，該代碼使用預(yù)先計(jì)算的數(shù)據(jù)和其他技巧，以允許Arduino更快地驅(qū)動(dòng)PWM輸出。不幸的是，TALP1000B表現(xiàn)出各種共振，使其無法超過每秒四幀左右。我曾經(jīng)期望這個(gè)商業(yè)模塊的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我的DIY設(shè)備，但它似乎沒有更好！

第8步：破碎的心臟剖析

下面是一些破損的TALP1000B模塊的圖片！

在板下方，您會看到有一個(gè)發(fā)光二極管和四個(gè)位置傳感器。它們看起來很大，好像它們是小太陽能電池。看起來位置傳感器通過拾取來自中央LED元件的反射光來工作。據(jù)推測，萬向節(jié)距離點(diǎn)越近，傳感器接收的光越少。

萬向鏡本身非常有趣。它看起來是由單個(gè)板蝕刻而成，總共有八個(gè)非常小的陶瓷磁鐵，在北/南和東/西軸兩側(cè)各有兩個(gè)。它們被電路板另一側(cè)的線圈拉動(dòng)和排斥。這是一個(gè)相對簡單的設(shè)計(jì)，與我對自制激光轉(zhuǎn)向模塊的設(shè)計(jì)沒什么不同。