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The Lab - Gold Control

Gold Control - ALC60X Automatisch:
Klicken Sie auf das Bild um es zu vergrößern Der ALC60X war in der Zeit bevor es leistungsfähige Laserdioden gab der Laser des kleinen Mannes. Es handelt sich dabei um einen sehr robusten luftgekühlten Argonlaser. Der ALC60 ist deshalb so weit verbreitet weil er früher von Xerox massenhaft in Laserdruckern verbaut wurde. Dementsprechend sehen auch die Lasernetzteile von innen aus. Die Köpfe sind meist relativ sauber weil hier von den Vorbesitzern schon Hand angelegt wurde. Aber das will ich eigentlich gar nicht erzählen.... Jedenfalls ist bei den ALC60 und bei Gaslasern dieser Klasse meistens eine Menge zu beachten. Die Laser müssen mit äußerster Vorsicht hoch und runter gefahren werden, regelmäßig laufen ect. Eine kleine Schusseligkeit kann schon irreversible Schäden an der Röhre verursachen oder zumindest ihre Lebensdauer unnötig verkürzen. Und da dachte ich mir es sei eine gute Idee eine Steuerrung zu entwerfen die das hoch und runterfahren automatisiert und die Interlocks überwacht. Gedacht getan: Hier ist die ALC60X Gold-Control:

Einfache Bedeinung:
Klicken Sie auf das Bild um es zu vergrößern Ich wollte ein einfach bedienbares Lasernetzeil haben, eines bei dem es zwei Knöpfe knöpfe, einen für an und einen für aus, und einen Knopf zum einstellen der Leistung gibt. Die Leistung sollte in Prozent auf einem Display angezeigt werden. Das ganze sollte natürlich möglichst idiotensicher sein: Betrieb nach dem Motto: "Plug and Lase" - Einfach knopf drücken und der Laser geht an. Auch wollte ich eine Möglichkeit eine Leistung zu konfigurieren die dann atomatisch beim nächsten Einschalten wieder eingestellt wird.

Fernwartung:
Klicken Sie auf das Bild um es zu vergrößern Auch durfte natürlich eine serielle Schnittstelle zur Fernwartung nicht fehlen. Über diese Wartungsschnittstelle (LMT) können alle Funktionen die man am Bedienfeld ausführen kann auch remote ausgeführt werden. Technisch ist es sogar so das das Bedienfeld selbst auch nur Kommandos in die Shell eingibt. Hier ist ein Beispiel-Log vom hochfahren und runterfahren des Lasers. zwischen drin wurde ab und an der Status abgefragt. Die Schnittstelle wurde auf Grund des rauen Einsatzfeldes bewusst nicht als USB-Serielle ausgeführt. Außerdem kann eine herkömmliche serielle Schnittstelle einfacher zur Kommunikation mit anderen selbstgebauten Geräten herangezogen werden. So wäre es zum Beispiel denkbar das die Steuerung eines übergeordneten Systems (Laserprojektor) den Laser steuert.

Interlocks:
Klicken Sie auf das Bild um es zu vergrößern Ich persönlich habe großen Respekt vor Lasern. Es sind einfach echt gefährliche Lichtquellen. Auf Sicherheit lege ich daher großen Wert und so hat die Steuerrung auch diverse Schutzmechanismen eingebaut. So ist es z.B. möglich die Firmware so zu konfigurieren das der Interlock am ILDA-Eingang überwacht wird. Falls der ILDA-Interlock unterbrochen wird, wird sofort ein Emergency-Shutdown durchgeführt (Laser geht sofort aus und kühlt runter). Das Interlock-Signal wird auch propagiert, das bedeutet das die Schaltung am ILDA-Ausgang den Interlock ebenfalls unterbricht. Ein dort angeschlossenes Gerät wird dann ebenfalls die entsprechenden Shutdown-Prozeduren ausführen. Natürlich ist auch ein NOT-Aus Knopf vorgesehen. Diese Schalter haben in der Regel zwei Schaltkontakte, einen Öffner und einen Schließer. Der Öffner ist direkt in den Interlock-Kreis des Goldbox-Netzteils eingeschleift. Der Schließer ist mit dem Mikrocontroller verbunden. Wird der Not-Aus gedrückt erlischt der Laser sofort. Aber auch der Mikrocontroller bekommt auf diese Weise mit das der Not-Aus grdrückt wurde und leitet die entsprechende Shutdown-Prozedur ein.

Standby:
Klicken Sie auf das Bild um es zu vergrößern Manch einer wird sich fragen warum eigentlich ein ILDA-Port am Netzteil verbaut ist. Auf den ersten Blick macht dies keinen Sinn, denn Argonlaser können nicht wie Diodenlaser über die Stromversorgung moduliert werden. Der ILDA-Port hat hier auch nicht die Aufgabe den Laser zu modulieren sondern ist für die Standby-Funktion des Lasers äußerst nützlich. Die Steuerrung kann nämlich durch Beobachten des Blaukanals am ILDA-Port erkennen wann der Laser nicht benutzt wird und selbigen in den Standbybetrieb fahren. So wird die Röhre geschont. Ebenfalls erkennt das Netzteil wann der Laser wieder gebraucht wird und fährt diesen dann hoch. Das Ganze ist deshalb hilfreich da gerade beim Basteln (und das ist ja das was die eigentliche Freude bereitet) längere Pausen entstehen die in denen keine Projektion ausgegeben wird. In diesen Pausen muss der Laser nicht mit der vollen Leistung laufen sondern kann im Standby bleiben. Der Ilda-Eingang des Netzteiles ist selbstverständlich differenziell - so wie es sein sollte.

Leistungssteuerrung:
Klicken Sie auf das Bild um es zu vergrößern Zunächst vorweg: Die Steuerplatine in der Goldbox hat einen Floating-Ground. Das bedeutet das da wo man eigentlich 0V vermuten würde einige 100V über Erde anliegen. Man kann sich denken was passiert wenn man versucht an die Platine irgendwas nicht galvanisch getrenntes anzuschließen. Es ist also alles was an der Goldbox-Platine angeschlossen ist galvanisch getrennt anzuschließen. Das gilt auch für das Poti zur Leistungseinstellung. Deshalb habe ich ein Motorpotentiometer aus einer alten Stereoanlage verwendet. Der Motor in diesem Poti war so leichtgängig und Verbrauchsarm das ich ihn direkt mit den Mikrocontroller-Pins (Zur Sicherheit jeweils 3 zusammen) tereiben konnte. Leider waren bei dem Poti die Gänge nicht galvanisch von einander getrennt. Deshalb muss die Steuerrung blind erfolgen. Dies ist jedoch kein Problem da das Verhalten des Potentiometers gut vorhersehbar ist und bei jedem Start das Poti einmal ganz auf und wieder zu gefahren wird. So wird verhindert das es eventuell klemmt und man hat die Garantie das das Poti beim Start immer ganz zugefahren ist. Diese Art der Leistungssteuerrung funktioniert in meinem Fall problemlos und ist elektrisch eine sehr sichere Sache.

Fazit:
Klicken Sie auf das Bild um es zu vergrößern Wie viele andere größere Gaslaser ist auch mein Laser ein Opfer der 445nm-Inflation geworden. Etwa zwei Wochen nach dem der Laser bei mir eintraf kamen die günstigen 445nm Dioden auf den Markt. Diese Dioden werde ich auch bei meinen weiteren Projekten einsetzen. Dioden haben einfach den großen Vorteil das die günstig, klein, stromsparend und schnell modulierbar sind. Dem Gegenüber stehen die Gaslaser. Sie sind teuer in der Anschaffung und im Unterhalt. Es sind große, schwere Maschinen deren Stromdurst man mit einer Phase kaum noch stillen kann und für die Modulation braucht man wenns gut werden soll ein teures AOM. Dafür sind die Strahldaten von Gaslasern oftmals besser als die von Diodenlasern. Dioden können nicht auf mehreren Linien schwingen und letztlich sind Gaslaser einfach schöner und interessanter. Laser zum Anfassen eben.

Dokumentation und Mikrocontroller-Source zum Download:
Download - goldControl

Das Downloadpaket enthält alles nötige zum Nachbau und einen sehr lückenhaften Schaltplan vom Marlin-Goldbox-Netzteil.


(c)2001-2015 Philipp Maier, Hohen Neuendorf