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Diese Seite beschreibt ein Design, das sich noch in Entwicklung befindet. |
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Die gewünschten Spezifikationen des Lasertreibers sind folgende:
- Strombelastbarkeit: 80 A
- Arduino-kompatibler Microcontroller
- Fertigbar in Heimarbeit durch 2-lagige Platine und handlötbare Komponenten
Beim Lasertreiber wurde anfangs auf eine analoge Regelung gesetzt, dabei dient ein Mosfet (Metalloxid-Feldeffekt-Transistor) als Gleichstromquelle. Dies ist möglich da man einen Mosfet nicht nur als Schalter, sondern auch als variablen Widerstand betreiben kann. Die Charakteristik in dieser sogenannten Sättigungsregion führt dazu, dass der Strom relativ konstant bleibt, auch wenn man die darüber anliegende Spannung verändert. Dieser Konstantstrom ist über die Gate-Source-Spannung einstellbar, welche in diesem Fall über den Digital-Analog-Konverter- Ausgang des verwendeten Arduino Due und einem nachgeschalteten Verstärker eingestellt werden kann. Die Regelung selbst funktioniert rein analog durch die Eigenschaften der parallel geschalteten Strom-Mosfets:
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Deswegen wurde beschlossen, ein anderes Konzept zu verfolgen: eine digitale Regelung auf Basis eines Mikrocontrollers. Dies ermöglicht es, verschiedene Regelfunktionen zu testen und diese im laufenden Betrieb je nach Anforderung des Lasersystems in Software zu ändern.
Weiterhin ist es mit dieser Lösung möglich, beliebige Pulsformen zu fahren, wohingegen mit der reinen Analoglösung nur Rechteckpulse möglich sind. Ein weiterer Vorteil ist es, dass man schnell verschiedene Regelalgorithmen implementieren und testen kann, bei der Analoglösung muss man jeweils eine neue Schaltung entwerfen und aufbauen.
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Das Design dieser Lasertreiber-Schaltung wurde bereits simuliert, ein Demonstrator wurde aufgebaut. Die einzelnen Teile der Schaltung wurden erfolgreich getestet, nur die Stromregulierung ist noch fehlerhaft. Der berechnete Spannungsbereich für die Steuerung des Mosfets reicht nicht aus, da dessen Charakteristik im Sättigungsbereich in der Realität deutlich vom Datenblatt abweicht. Hier ist noch eine Möglichkeit vorzusehen, diese Spannung manuell an den jeweiligen Mosfet anzupassendie dazu nötigen Filter und Spannungsversorgungen müssen noch in der nächsten Iteration eingebaut werden.
Das Github Repository für den Lasertreiber ist hier zu finden: https://github.com/Laser4DIY/Laser-Driver-v2
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