Лазерный модуль 1500mW 405nm для гравера или 3D принтера

Небольшой обзор лазерного модуля на 1,5 китайских ватта, но при этом дешевого.
Подойдет для установки на 3Д принтер любого типа, а также для самодельных конструкций

Установка элементарная: лазерный модуль устанавливается на печатную головку стяжками и подключается вместо вентилятора обдува.
Прошивку корректировать не требуется. Можно печатать с флешки.

Более подробная информация под катом



Приветствую! И сразу к делу))))

Давно хотел получить лазерный гравер с большой рабочей областью. Ну как большой — больше чем 3.5 на 3.5 мм (Neje, KKmoon и подобные Decaker). У данных китайских поделок ультрадешевой конструкции используется механика от старых компьютерных приводов, и соответственно отсутствует возможность модернизации.

Самое простое что может прийти в голову — это установка лазерного модуля на головку 3д принтера. Есть варианты для установки совместно с существующим хотэндом (поиск по thingiverse), можно установить новую Х-каретку (держатель эффектора для косселя) вместо штатного.

Варианты питания драйвера лазерного модуля различные — можно питать от проводов нагревателя хотэнда, сигнал TTL при этом берется от вентилятора обдува модели. Если с минимальной переделкой — можно просто установить вместе с хотэндом, запитать от вентилятора (выставив его на 100%). Далее, фокусируем линзой в точку, вручную опускаем эффектор к столу (поднимаем стол к лазеру и т.п.), определяя высоту, в которой лазерный луч фокусируется в точку. Эта высота будет постоянная для последующей «печати», с поправкой на высоту материала. В указанном варианте не потребуется перепрошивка — все остается как есть и можно пользоваться принтером как принтером, только для гравера готовить G-code файлы через плагин.

Кстати, как вариант — можно собрать механику лазера самостоятельно. Самый простой способ — использовать несколько отрезков конструкционного профиля, ролики, ремни. Вот есть неплохой обзор про самодельный станок, а вот тут — про эксцентрики для сборки кареток.
В качестве простейшей платы управления можно использовать Arduino Uno/Nano + CNC Shield, есть возможность купить оригинальную плату EleksMaker для совместимости с программным обеспечением типа Benbox (и по сути за недорого получить недорогую копию китайского гравера), а также ничто не мешает установить Arduino Mega+Ramps, и пользоваться работой с SD карты и управлением (дисплей+энкодер).
Все указанные компоненты недорогие и доступные.

В любом случае, самое главное — это найти и правильно подключить лазерный модуль.

Про мощные лазерные модули уже была речь на муське (2500mW, 5500mW, и даже была статья про лазерный гравер 10000mW), при покупке обратите внимание, чтобы была возможность управления по TTL мощностью (либо купите отдельный драйвер с TTL для лазерного диода/модуля)
И имейте в виду, что в названии лазерного модуля, как правило, указывается желаемая китайцами мощность, достижимая только при 100% мощности. Средняя/рекомендуемая мощность обычно колеблется на уровне 50-60% от максимума. То есть, если вы отдали около $300 за модуль с 5500мВт, то у вас скорее всего будет около 3...3,5Вт для работы. При длительной работе на максимуме мощности китайские диоды быстро теряют свой ресурс (и дохнут).

Оставим мощные диодные модули для других публикаций, а вот про их дешевые аналоги пока не было публикаций на муське. Вообще, цель была до $25 получить недорогой модуль, но при этом способный гравировать на дереве/картоне и возможно даже резать тонкие материалы.
Сразу укажу варианты, которые попались мне на глаза.

Во-первых, всегда есть возможность разломать/попросить на запчасти старый DVD-RW привод, и изъять лазер. Обычно говорят искать со скоростями >16х, так как там используются лазеры чуть мощнее.
Это практически бесплатный вариант, подходящий, чтобы попробовать свои силы и посмотреть, что получится. Кстати, если разломать пару приводов, вы еще и получите механику для двух осей))))
Вот есть информация по подобному способу, разбирайте аккуратно, не повредите модуль, который боится статики.
Лазер из привода, как правило, способен гравировать картон и дерево. Для любителей — можно лопать шарики, зажигать спички. Питается от 1*3,7В аккумулятора либо от 5В (павербанк)

Во-вторых, можно купить совсем недорогие лазерные диоды, обычно продаются по несколько штук. Вот пример лота с пятью 300мВт лазерными диодами с длиной волны 808nm излучения.
На корпусе три вывода, но используются два (минус на корпусе, слева — плюс).
Как для первого случая (лазер или DVD-RW привода), так и для второго — потребуется докупить корпус, линзу, а также купить/собрать драйвер для питания диода.

Есть хороший третий способ: это покупка недорогого модуля лазерного диода, в гильзе, с линзой.
Вот варианты на 500мВт, на 1000мВт, на 1500мВт.
Они продаются, как сменные варианты (для апгрейда или ремонта) лазеров типа Neje/Kkmoon

Выглядят как гильза диаметром 12мм, высотой 45мм, с двумя контактами для питания диода. Модуль поставляется без драйвера и соответственно, потребуется спаять или купить драйвер.. В комментарии Aslan54 привел фото разобранного лазерного модуля

Так что, модуль поставляется с драйвером внутри, драйвер питается от напряжения 4.5В....5В., максимальная потребляемая мощность 1,5Вт (излучаемая соответственно меньше). TTL у данного драйвера нет. Есть два варианта управления — либо M106 S255 (MAX) затем M106 S0 (MIN), либо включением — выключением питания, что одно и тоже по сути. Второй вариант — заменить «родной» драйвер.

Несколько слов про драйверы. Питать лазерный диод требуется не напряжением, а током, в зависимости от тока он и будет сильнее или слабее излучать.
Вот простейшая схема питания для лазерных диодов из приводов.

Очень важен резистор, который подбирается последовательно диоду — он ограничивает ток на диоде.

Далее более сложный драйвер
Можно купить за $3-4 драйверы на Али до 300мА
есть варианты до 800 mA
драйверы с TTL, не очень бюджетный вариант, но хороший, до 2Вт

Итак, взял на попробовать вот этот лазер на 1500мВт.
Далее фото посылки и лазера. Пришло достаточно быстро после оплаты, примерно дней за 20. В декларации ни слова про лазеры (аксессуары)

Внутри посылки пакет с лазером, небольшой и легкий

Масса модуля всего 17-18 грамм

Размеры: диаметр 12мм…

… длина 45 мм

Кольцо с линзой можно выкрутить совсем. Вот на фото хорошо видно линзу и пружинку.

Если посмотреть в лазерный модуль со снятой линзой, то… мало чего можно увидеть. Только чип в корпусе.

Фото поближе

На обратной стороне провода зафиксированы термоклеем

Теперь фото дополнительных комплектующих для сборки.
Для первичной проверки был куплен драйвер на 300мА

и радиатор для гильзы 12 мм


Фотография лазера с радиатором

И они же в сборе

Общая масса сборки 65 грамм — это важно для подвижный частей будущей системы

Сравнение лазера на 1500 мВт с лазерным модулем на 300мВт



Итак, самый простой драйвер я приобрел просто для контроля работоспособности лазера. Он умеет питать лазер до 300мА (читай милливат 600....700), но полностью не раскрывает возможностей лазерного модуля.
Подойдет для питания самодельных лазерный модулей из DVD-RW. Если вы будете питать диоды из лазера или купленные 300мВт диоды, то нужно предварительно выставить минимальный ток питания.

Для начала скручиваем переменный резистор в минимальное положение (против часовой стрелки), подключаем вместо лазера резистор на 50...80 Ом и устанавливаем ток около 50мА.
Обязательно оставляйте в цепи мультиметр в режиме измерения тока. Потом будем также с лазером включать с мультиметром и контролировать.

Что касается лазерного модуля 1500мВт из обзора — то он идет уже с установленным драйвером, питать можно до 5В. Я сначала перестраховался и подал чуть меньше напряжение. На фото видно, что лазерный модуль начинает зажигаться и можно попробовать фокусировать его в точку

Итак, проверка пройдена.
Я использовал модуль DPS5005 для питания лазерного модуля и контроля тока/напряжения

Уже можно гравировать дерево, единственно — нужно подержать какое то время
Вот фото пробы с рук



Далее, можно выставить напряжение на рекомендуемые 4,5....5В

Ну и традиционно — спички зажигает, шарики лопает, останавливаться на этом не буду

Для дальнейших экспериментов использовал принтер Geeetech Me Creator со снятым экструдером. Был нарисован новый держатель на каретку, питание лазера было заведено отдельно.

3Д модель держателя на каретку

Скрин из слайсера 3д принтера

Внешний вид лазера, установленного на Х-каретку


Вид сверху.

Фото в процессе работы. Тяжело фотоаппаратом поймать точку — в специальных очках точка очень маленькая, порядка 0,1мм. Без защитных очков лучше на нее не смотреть.

Печатал штатно с SD-карты, без модификации прошивки

Простейший G-code по координатам был запущен с SD карты, чтобы проверить работоспособность идеи.


Узнать более подробно, что может 1,5Ваттный китайский лазер можно отсюда.

Для подготовки изображений к гравировке рекомендую использовать Lokster’s Laser Engraving для Inkscape
Вот меню плагина. В Z-offset пишите высоту на которой фокусируется ваш лазер. Управление идет командами M106/M107 через регулировку оборотов вентилятора.


Итак, данный лазерный модуль один из самых дешевых, и позволяет уложиться в $20.
Для того, чтобы раскрыть все возможности лазерного модуля, заказал токовый драйвер до 1500мВт и с TTL. Когда придет — разберу корпус модуля, хочу подключить в обход родного драйвера.

Ну и я хочу нарисовать новую каретку, чтобы одновременно был установлен экструдер и лазер.
А то не очень удобно перекидывать их.

В целом все. Идея интересная, хорошая, надеюсь многим подойдет, хотя бы попробовать свои силы.

Вот хорошая статья по подготовке g-code для выжигания
еще статья конверсии принтера в гравер
Не забывайте про технику безопасности. Лазеры — это не шутки. Используйте защитные очки.


Update: добавил информацию из комментариев