Самодельный лазерный гравёр: создание из принтера или DVD своими руками

Содержание статьи

Устройство и принцип работы

Главным элементом гравёра является полупроводниковый лазер. Он испускает сфокусированный и очень яркий луч света, который прожигает обрабатываемый материал. Регулируя мощность излучения, можно изменять глубину и скорость прожига.

В основе лазерного диода лежит полупроводниковый кристалл, сверху и снизу которого находятся P и N области. К ним подсоединены электроды, по которым подводится ток. Между этими областями расположен P — N переход.

В сравнении с обычным лазерный диод выглядит великаном: его кристалл можно подробно рассмотреть невооружённым взглядом.

Расшифровать значения можно следующим образом:

  1. P (positive) область.
  2. P — N переход.
  3. N (negative) область.

Самодельные лазерные граверы
Торцы кристалла отполированы до идеального состояния, поэтому он работает как оптический резонатор. Электроны, стекая из положительно заряженной области в отрицательную, возбуждают в P — N переходе фотоны. Отражаясь от стенок кристалла, каждый фотон порождает два себе подобных, те, в свою очередь, тоже делятся, и так до бесконечности. Цепная реакция, протекающая в кристалле полупроводникового лазера, называется процессом накачки. Чем больше энергии подаётся на кристалл, тем больше её накачивается в лазерный луч. В теории, насыщать его можно до бесконечности, но на практике все обстоит иначе.

При работе диод нагревается, и его приходится охлаждать. Если постоянно наращивать подаваемую на кристалл мощность, рано или поздно наступит момент, когда система охлаждения перестанет справляться с отводом тепла и диод сгорит.

Мощность лазерных диодов обычно не превышает 50 Ватт. При превышении этой величины становится сложно сделать эффективную систему охлаждения, поэтому мощные диоды чрезвычайно дороги в производстве.

Существуют полупроводниковые лазеры на 10 и более киловатт, но все они — составные. Их оптический резонатор накачивается маломощными диодами, количество которых может достигать нескольких сотен.

В гравёрах составные лазеры не используются, так как их мощность слишком велика.

Советы по сборке

Для проверки работы драйвера измеряют мультиметром силу тока, подаваемого на диод. Для этого к прибору подсоединяют нерабочий (или же второй) диод. Для работы большинства самодельных устройств достаточна сила тока 300-350 мА.

Если нужен более мощный лазер, показатель можно увеличить, но не более 500 мА.

В качестве корпуса для самоделки лучше использовать светодиодный фонарик. Он компактный и его удобно использовать. Чтобы не испачкались линзы, устройство хранят в специальном чехле.

Важно! Лазерный резак является своего рода оружием, поэтому нельзя направлять его на людей, животных и давать в руки детям. Носить его в кармане не рекомендуется.

Следует заметить, что лазерная резка своими руками толстых заготовок невозможна, но с бытовыми задачами он вполне справится.

Изготовление гравёра своими руками в домашних условиях – возможно ли это

По сути, подобная работа не столь сложна, как может показаться на первый взгляд. Существует несколько вариантов, как сделать гравёр своими руками с применением деталей от различной техники, которая может оказаться дома.

К примеру, такое устройство можно собрать на основе приводов DVD, принтера или же использовать для изготовления Ардуино Уно.

Из DVD привода можно изготовить лазерный гравировальный станок своими руками

Самодельные лазерные гравёры могут быть предназначены для работы по дереву или металлу. Именно на этом параметре мы и остановимся подробнее.

Электрическая часть самодельного лазерного гравера

Основным элементом электрической схемы представленного устройства является лазерный излучатель, на вход которого должно подаваться постоянное напряжение со значением, не превышающим допустимых параметров. Если не соблюсти данное требование, лазер может просто сгореть. Лазерный излучатель, используемый в гравировальной установке представленной конструкции, рассчитан на напряжение 5 В и силу тока, не превышающую 2,4 А, поэтому настройка регулятора DC-DC должна быть выполнена на силу тока 2 А и напряжение до 5 В.

Электрическая схема гравера

Электрическая схема гравера

Транзистор MOSFET, который является важнейшим элементом электрической части лазерного гравера, необходим для того, чтобы, получая сигнал от контроллера «Ардуино», включать и выключать лазерный излучатель. Электрический сигнал, вырабатываемый контроллером, является очень слабым, поэтому воспринимать его, а затем отпирать и запирать контур питания лазера может только транзистор MOSFET. В электрической схеме лазерного гравера такой транзистор устанавливается между плюсовым контактом лазера и минусовым регулятора постоянного тока.

Шаговые электродвигатели лазерного гравера подключаются через одну электронную плату управления, что обеспечивает синхронность их работы. Благодаря такому подключению зубчатые ремни, приводимые в движение несколькими двигателями, не провисают и сохраняют стабильное натяжение в процессе своей работы, что обеспечивает качество и точность выполняемой обработки.

Следует иметь в виду, что лазерный диод, используемый в самодельной гравировальной установке, не должен перегреваться.

Для этого необходимо обеспечить его эффективное охлаждение. Решается такая задача достаточно просто: рядом с диодом устанавливают обычный компьютерный вентилятор. Чтобы исключить перегрев плат управления работой шаговых электродвигателей, рядом с ними также размещают компьютерные кулеры, так как обычные радиаторы с такой задачей не справляются.

Не пропустите:  Электрорубанок своими руками: чертежи для самодельного электрического рубанка, из болгарки

Есть вполне работоспособные решения, изготовление займет один выходной день

Как извлечь лазерный полупроводник из привода, объяснять не требуется, если вы умеете «делать вещи» руками – это не трудно. Главное – подобрать прочный и удобный корпус. К тому же, «боевой» лазер, пусть и маломощный, требует охлаждения. В случае с DVD приводом достаточно пассивного радиатора.

Корпус-рукоятку можно выполнить из двух латунных гильз от пистолета. Подойдут стреляные патроны от «ТТ» и «ПМ». Они имеют небольшую разницу в калибре, и отлично входят друг у друга.

Высверливаем капсюли, и на место одного из них устанавливаем лазерный диод. Латунь гильзы послужит отличным радиатором.


Остается подключить питание 12 вольт, например, от порта USB вашего компьютера. Мощности хватит, в компьютере привод запитан от того же блока питания. На этом все, лазерная гравировка своими руками в домашних условиях практически из мусора.


Если вам необходим координатный станок – можно закрепить прожигающий элемент на готовом позиционирующем устройстве.

Лазерный гравер из принтера с засохшей чернильной головкой – прекрасный способ вернуть жизнь сломанному агрегату.

Немного поработать с подачей заготовки вместо бумаги (для плоской фанеры или металлической пластины это не проблема), и у вас есть практически заводской гравер. Программное обеспечение может и не понадобиться – используется драйвер от принтера.

При наличии схемы, вы просто подключаете сигнал подачи чернил на вход лазера, и «печатаете» на твердых материалах.

Лазерный гравировальный станок своими руками

Лазерная пушка – не самый сложный элемент конструкции, к тому же есть варианты. В зависимости от задач, можно выбрать различную мощность (соответственно стоимость, вплоть до бесплатного приобретения). Умельцы из Поднебесной предлагают разные готовые конструкции, порой выполненные с высоким качеством.


Такой пушкой мощностью 2Вт можно даже фанеру резать. Возможность фокусировки на необходимом расстоянии позволяет контролировать как ширину гравировки, так и глубину проникновения (для 3D рисунков).

Стоимость подобного устройства порядка 5-6 тыс. рублей. Если высокая мощность не нужна – используйте маломощный лазер от пишущего привода DVD, который можно за копейки приобрести на радио рынке.

1. Самодельная модель лазерного гравировального станка

Для извлечения лазерного полупроводника из привода объяснения не нужны. Для тех, кто умеет “делать вещи” руками, это не составит никакого труда. Здесь важно приготовить прочный, практичный корпус. Кроме того, для “боевого” лазера, пускай и маломощного, обязательно необходимо охлаждение. Если мы используем DVD-привод, достаточным будет пассивный радиатор.
В качестве материалов для выполнения корпуса-рукоятки подойдут две латунные пистолетные гильзы, со стреляных патронов ТТ и ПМ, например. За счет небольшой разнице калибров они хорошо входят один в другой.

Капсюли высверливаются и вместо одного из них устанавливается лазерный диод. Латунь гильзы отлично охлаждает наше устройство.

Осталось подвести 12 В питание – для этого прекрасно подойдет компьютерный USB порт. Мощность будет вполне достаточной, в ПК для питания привода применяется тот же блок питания. Вот мы и имеем самодельную лазерную гравировку, которую собрали у себя дома из подручных материалов.
Те, кто нуждается в координатном станке, могут закрепить элемент прожигания на готовое позиционирующее устройство.
Можно сделать модель лазерного гравера, используя струйный принтер, у которого засохла чернильная головка. Это будет прекрасным способом, чтобы вернуть к жизни вышедший из строя агрегат.

Несколько манипуляций, чтобы сделать подачу заготовки, а не бумаги (здесь все просто, если используется плоская фанера или металлическая пластина), и вы можете пользоваться практически заводским гравером. С программным обеспечением также не будет никаких проблем – просто воспользуйтесь драйвером принтера.

Вариант лазерного гравера своими руками для обработки больших площадей
За основу можем взять любой из чертежей для сборки китайских “KIT наборов”.
Лазерный гравер своими руками
Лазерный гравер своими руками
Лазерный гравер своими руками
Лазерный гравер своими руками
Лазерный гравер своими руками
Лазерный гравер своими руками

Берем алюминиевый профиль, изготовляем каретки с колесами. На одну из кареток устанавливаем готовый лазерный модуль, другая пара кареток служит для перемещения направляющей фермы. Для движения применяются шаговые двигатели, для передачи крутящего момента использованы зубчатые ремни.
Для сборки конструкции рекомендуется взять какой-нибудь ящик, где есть активная вентиляция. Если вы собираетесь делать гравировку в помещении – позаботьтесь о вытяжке, так как в процессе работы будет выделяться едкий дым, опасный для здоровья.
Лазерный гравер своими руками
Схему управления можно собрать, взяв любой программируемый контроллер. Самые популярные системы – Arduino UNO, которые продаются на тех самых сайтах электроники Китая.
Лазерный гравер своими руками
После подключения и программирования контроллера USB, уже можно вывести задание гравировки прямиком с флеш-носителя, перед этим создав файл на компьютере.
В результате вы сможете изготавливать поделки для детишек, экономить на рекламном материале для своей фирмы, создавать оригинальные предметы интерьера и экстерьера для дома, и делать много других полезных вещей с помощью этого станка.
При этом самостоятельное изготовление прибора порадует вас сэкономленными деньгами.

Не пропустите:  Делаем барабанный шлифовальный станок своими руками

Процесс сборки

Самодельный гравировальный станок предложенной конструкции – это устройство челночного типа, один из подвижных элементов которого отвечает за перемещение по оси Y, а два других, спаренных, – за перемещение по оси X. За ось Z, которая также оговаривается в параметрах такого 3D-принтера, принимается глубина, на которую осуществляется прожиг обрабатываемого материала. Глубина отверстий, в которые устанавливаются элементы челночного механизма лазерного гравера, должна составлять не менее 12 мм.

В качестве направляющих элементов, по которым будет перемещаться рабочая головка лазерного гравировального устройства, могут выступать алюминиевые стержни диаметром не менее 10 мм. Если найти стержни из алюминия не представляется возможным, для этих целей можно использовать стальные направляющие такого же диаметра. Необходимость применения стержней именно такого диаметра объясняется тем, что в таком случае рабочая головка лазерного гравировального устройства не будет провисать.


Поверхность стержней, которые будут использоваться в качестве направляющих элементов для лазерного гравировального устройства, надо очистить от заводской смазки и тщательно отшлифовать до идеальной гладкости. Затем на них следует нанести смазывающий состав на основе белого лития, который улучшит процесс скольжения.

Сборка корпуса

Сборка корпуса

Установка шаговых двигателей на корпус самодельного гравировального устройства осуществляется при помощи кронштейнов, изготовленных из листового металла. Чтобы сделать такой кронштейн, лист металла, ширина которого приблизительно соответствует ширине самого двигателя, а длина в два раза превышает длину его основания, сгибают под прямым углом. На поверхности такого кронштейна, где будет располагаться основание электромотора, сверлят 6 отверстий, 4 из которых необходимы для фиксации самого двигателя, а два остальных – для крепления кронштейна к корпусу при помощи обычных саморезов.

Для установки на вал электромотора приводного механизма, состоящего из двух шкивов, шайбы и болта, также используется кусок металлического листа соответствующего размера. Чтобы смонтировать такой узел, из металлического листа формируют П-образный профиль, в котором просверливаются отверстия для его крепления к корпусу гравера и для выхода вала электродвигателя. Шкивы, на которые будут надеваться зубчатые ремни, насаживаются на вал приводного электромотора и размещаются во внутренней части П-образного профиля. Надетые на шкивы зубчатые ремни, которые должны приводить в движение челноки гравировального устройства, соединяются с их деревянными основаниями при помощи саморезов.

Необходимые детали и материалы:

  • Arduino Nano(с USB-кабелем)
  • 2x DVD приводной шаговый механизм
  • 2 модуля драйвера шагового двигателя A4988(или экран GRBL)
  • Лазер 250 мВт с регулируемой линзой(или выше)
  • 12В 2Amp минимум питания
  • 1x IRFZ44N N-CHANNEL Mosfet
  • 1х 10к резистор
  • Резистор 1x 47 Ом
  • 1x регулятор напряжения LM7805(с радиатором)
  • Пустая печатная плата
  • Головки Male и Female 
  • 2,5 мм JST XH-Style
  • 2-контактный разъем
  • 1x 1000 мкФ 16 В конденсатор Перемычка кабелей
  • 8x маленьких неодимовых магнитов(которые я спас от механизма линз DVD)
  • 1x 2-контактный штекер в винтовом разъеме клеммной колодки
  • Лента транспортная(100 мм)
  • Супер клей
  • 6x винтов M3x12
  • 8x M2x5 винтов
  • Лазерные защитные очки.

Потребуются два механизма привода DVD, один для оси X и второй для оси Y.
Используя небольшую отвертку с головкой Phillips, удалили все винты и отсоединенный шаговый двигатель, скользящие направляющие и толкатель.
Шаговые двигатели представляют собой 4-контактный двухполюсный шаговый двигатель.

Небольшой размер и низкая стоимость DVD-мотора говорит о том, что вам не стоит ожидать высокого разрешение мотора. Это обеспечивается ведущим винтом. Кроме того, не все такие двигатели делают 20 шагов / 24 об., также является общей спецификацией. Вам просто нужно протестировать ваш двигатель, чтобы убедиться, на что он способен.

Пошаговая инструкция по изготовлению лазерного гравёра по дереву своими руками

Перед тем как приступить к работе, следует запомнить – лазерный луч довольно опасен. Если он попадает на роговицу глаза, необходимо немедленно обращаться к врачу. В противном случае последствия могут быть самыми плачевными, вплоть до полной потери зрения.

Подготовка материала корпуса

Для начала необходимо подготовить гильзы, чтобы они были пригодны для изготовления корпуса ручного лазерного гравёра. Для этого нужно взять сверло, хвостовик которого подходит по диаметру к горлышку  гильзы от патрона 7,62 мм.

Поджимая плоскогубцами и постоянно увеличивая диаметр, можно полностью выправить гильзу, придав ей форму ровного цилиндра.

Гильза должна принять форму ровного цилиндра

После следует проверить размеры. Выправленная гильза должна довольно плотно входить в восьмимиллиметровую. При этом она должна двигаться, что необходимо впоследствии для регулировки.

Размеры гильз должны совпасть идеально

Выбор лазерного светодиода: какой подходит

Следует обратить внимание, что привод, из которого извлекается светодиод, должен иметь функцию записи. Именно записывающий лазер можно использовать как гравёр.

Для того чтобы определить, какой из двух подойдёт, нужно подать на них питание. Если свечения нет, значит, это считывающий элемент. Но стоит быть осторожным, чтобы луч при этом не попал в глаза.

Необходимо правильно выбрать лазерный светодиод

Следующий шаг – подбор линзы

Линзу можно извлечь из того же привода. Они могут быть двух размеров, при этом подойдёт любая. Более крупная хорошо встанет в расправленную гильзу, ну а маленькой найдётся место позади после удаления капсюля.

Не пропустите:  Рейсмусовый станок: назначение, устройство, типы, как выбрать

Линзу можно демонтировать с того же привода

При демонтаже линзы следует быть особенно аккуратным. Если повредить её рабочую поверхность, линза будет непригодна для гравёра, придётся искать новую.

Снять линзу несложно, она просто проклеена по краям. Для демонтажа можно использовать как нож или резачок, так и обычную шлицевую отвёртку. Правда, перед работой её потребуется немного подточить.

Линзу нужно демонтировать крайне аккуратно, чтобы не повредить рабочую поверхность

Удаление капсюлей из гильз и последующая сборка

Капсюли выбиваются из гильзы очень просто. Для этого потребуется кернер и круглая насадка от мясорубки. Гильза устанавливается на неё капсюлем вниз, изнутри надставляется кернер, по которому производится пара ударов молотком.

Выбить капсюли из гильзы очень просто

Теперь отверстия от выбитых капсюлей требуется рассверлить. Проблема заключается в том, что гильзу в тисках не зажать, она сразу помнётся.

Но выход есть. Гильзу необходимо зажать в патрон дрели или шуруповёрта. Три губки равномерно сожмут и надёжно зафиксируют её. Однако с затяжкой и здесь не стоит перебарщивать, всему есть предел.

Гильзу можно зажать в патроне, тогда она не сомнётся

Также можно поступить следующим образом. В патрон дрели или шуруповёрта зажимается сверло, а сама гильза фиксируется при помощи наждачной бумаги.

Однако такой способ опасен, не исключено получение травм, поэтому редакция Homius не рекомендует его использовать.

Ещё один способ сверления гильзы

Остаётся поместить светодиод в отверстие, где был капсюль, и зафиксировать его при помощи термоклея, а также зафиксировать линзу во второй гильзе. Луч будет регулироваться вытягиванием гильзы с линзой.

Светодиод уже внутри, можно продолжать сборку

Подключение электрической части для подачи питания

Для подключения можно использовать любой питающий порт. В данном случае было выбрано гнездо от отслужившего своё принтера.

Его требуется разобрать и обточить так, чтобы оно плотно встало внутри латунной трубки, после чего припаять к плюсовому контакту сопротивление на 30 Ом.

Порт требуется разобрать, сняв металлическую оболочку
К плюсовому контакту припаивается сопротивление

Кнопку питания также нужно модернизировать, соединив её контакты сопротивлением 50 Ом. Это позволит получить слабый луч при отпущенной кнопке, чтобы примериться. При нажатии лазер начнёт работать в полную силу.

Небольшая модернизация кнопки включения

Что же должно получиться в итоге

После того как в латунной трубке будет размещена и зафиксирована кнопка, можно собрать конструкцию воедино. При этом внешняя часть питающего штекера должна касаться трубки. Это и будет минусовым контактом.

Вот такой аккуратный лазерный гравёр из DVD-привода можно изготовить своими руками

Остаётся проверить его в работе. Кстати, он подойдёт и для выпаивания SMD-элементов, если немного убавить мощность луча, двигая гильзу с линзой.

Ручной лазерный гравёр работает прекрасно

Более подробно мастер-класс по изготовлению подобного устройства можно увидеть в этом видео.

Как мы делали лазер из DVD-RW привода

Извлекаем лазерный модуль

Разбираем и добираемся до лазерной головки.
Извлекаем лазерную головку.
image
Наша цель — лазерный модуль.
image
Перед извлечением самого модуля закоротим все его три вывода тонким медным проводом (мы взяли одну нитку из многожильного). Это нужно для подстраховки от статики.
image
image
Теперь можно извлекать лазерный модуль. Он там «сидит» довольно неплохо, поэтому нужно потрудиться и сбалансировать усилия между «раскурочить» и «не сломать».
image
Вот как-то так должно получиться.
image

Сборка схемы

Теперь перейдем к схеме. Она необходима для контроля мощности лазера. В противном случае он просто сгорит.
image
Мы не заморачивались и сделали навесной монтаж.
image
image
image

Питание

Питать нужно от 3,7в. Для переносного лазера отлично подойдут аккумуляторы от мобильных телефонов, соединенные параллельно.
image
Мы же воспользовались стабилизированным блоком питания.
image

Предостережение

Следует заранее предупредить о безжалостности лазера к сетчатке глаза. При работе с лазером нужно обязательно пользоваться специальными очками. Вы спросите, зачем я это все пишу, ведь все равно никто этого делать не будет? Ну а вдруг! Вдруг найдется хоть один разумный человек и наденет таки специальные очки при обращении с лазером. И один или даже два глаза эти строки спасут!
У нас же таковых очков не оказалось и мы все делали на свой страх и риск. А вот красные очки, в отличие от очков для безопасности, позволят лучше увидеть сам лазерный луч. Для красоты можно подпустить дыма, как мы сделали в заставке к видео.
image

Пробный запуск

Подключив питание, видим потребление 200мА и пучок яркого света.
image
В темноте работает как фонарик.
image

Линза для фокуссировки

Луч получился совсем не «лазерный». Нужна линза для регулировки фокусного расстояния. Для начала вполне подойдет линза из того же привода.
image
image
Через линзу получается сфокусировать луч, но без жесткого корпуса занятие утомительное.
image

Изготовление корпуса

В Интернете встречал описание, где люди использовали лазерные указки или фонарик в качестве корпуса. Тем более что и линзы там уже есть. Но, во-первых, у нас не оказалось под рукой лазерной указки нужного размера. А, во-вторых, это увеличило бы бюджет мероприятия. А я уже говорил, что лично у меня это уменьшает удовольствие от полученного результата.
Мы начали пилить алюминиевый профиль.
image
image
image
image
Обязательно нужно все изолировать.
image

Источники

  • https://tokar.guru/samodelkin/izgotovlenie-lazernogo-gravera-svoimi-rukami.html
  • https://instanko.ru/drugoe/lazernyj-graver-svoimi-rukami.html
  • https://homius.ru/lazernyj-gravjor-svoimi-rukami.html
  • http://met-all.org/oborudovanie/prochee/lazernyj-graver-svoimi-rukami-iz-printera-dvd-pleer.html
  • https://www.umeltsi.ru/prisposoblenia/5587-lazernyy-graver-svoimi-rukami-na-arduino-iz-cd-rom.html
  • https://getfab.ru/3dmodels/50714/
  • https://habr.com/post/178969/

[свернуть]

Рейтинг автора
Автор статьи
Павел Ефремов
Написано статей
84
Как выбрать и склеить ленту для гриндера

Что такое гриндер, и для чего он предназначен Как уже было сказано выше, гриндер –…

Читать статью
Adblock
detector