Seite 2: ILDA und Signalerzeugung

Inhaltsverzeichnis

Eigentlich ist die ILDA (International Laser Display Association) ein weltweit tätiger Verband, um Laser in den Bereichen Bildung, Unterhaltung und Kunst zu etablieren. Unter dem Begriff ILDA werden aber auch Standards zur Speicherung von Lasersteuerdaten, Testbilder für den Vergleich von Scannergeschwindigkeiten und Schnittstellendefinitionen zur einheitlichen Ansteuerung von Galvo-Scannern und Lasern zusammengefasst.

Die Geschwindigkeit von Galvo-Scannern wird in Kpps (Kilo points per second) angegeben. Entscheidend ist, dass die Scanner bei einer konkreten Geschwindigkeit das Standard-ILDA-Testbild bei 8 Grad optischer Auslenkung noch fehlerfrei darstellen. Je höher der Kpps-Wert, desto hochwertiger ist der Galvo-Scanner.

Alle technischen Standards sind im Internet dokumentiert.

Digital nach analog

Als Mikrocontroller verwendete ich anfangs den Arduino Nano. Aufgrund der geringen Anzahl an Portleitungen und des mit 2 KB zu kleinen Variablenspeichers führten die Experimente damit jedoch schnell ins Aus. Somit besorgte ich mir einen Arduino Mega, der mit 8 KB Variabelspeicher, 54 I/O-Pins und 16 Input-Pins mehr als üppig ausgestattet ist.

Die zahlreichen Portleitungen benötige ich zur Erzeugung der beiden Analog-Signale zur Ansteuerung der Galvos. Die Entscheidung zur Signalerzeugung mit einem R2R-Netzwerk, einer Kaskade aus Widerständen, fiel auch erst nach und nach im Verlauf dieses Projektes. Da ich als Mikrocontroller bei einem Arduino bleiben wollte, musste ich alles versuchen, um möglichst viel Rechenleistung einzusparen. Hierbei zeigte das R2R seine unschlagbare Stärke: Erstens gibt es keine schnellere Methode zur Konvertierung von digitalen zu analogen Signalen (DAC), und zweitens genügt zur Ansteuerung des Netzwerks ein einzelner Befehl. Den Details des R2R-Netzwerks und anderen DAC-Methoden widmet sich der Artikel " Gängige Verfahren zur Digital-Analog-Wandlung ".

Das R2R-Netzwerk habe ich auf eine eigene Lochrasterplatine gelötet und mit Stecker-Buchse-Jumperkabeln mit den Ports PA (Pin 71–78) und PC (Pin 53–60) des Arduino Mega verbunden. Da die Pins am Port PA nach links aufsteigen und am Port PC nach rechts, habe ich auch das R2R-Netzwerk einmal von rechts nach links und das andere von links nach rechts verlegt. Außen auf der Platine liegt jeweils GND, innen befinden sich die Signal-Ausgänge des Netzwerks.

Prinzipiell kann der Ausgang des R2R-Netzwerks direkt mit der Ansteuer-Elektronik der Galvos verbunden werden. Man ist damit zwar nicht ILDA-konform, kann aber auch so die volle Galvo-Scanner-Auslenkung erreichen. Dazu müssen lediglich die beiden mit "Inputscale" bezeichneten Trimmpotis auf den Ansteuerplatinen der Galvos nachgeregelt werden. Aber Vorsicht: Werden die Galvos später einmal mit einer ILDA-konformen Steuerung verbunden, so müssen unbedingt vorher die Trimm-Potentiometer wieder zurückgedreht werden. Anderenfalls werden die Galvos zerstört.

Wer lieber gleich (nahezu) ILDA-konform bleiben möchte, kann mit der hier gezeigten Schaltung aus einer 5-V-Spannung eine Spannung im Bereich ±10 V erzeugen. Dafür ist eine synchrone Spannung von ±12 V nötig, wofür sich das Modul SIM2-0512D eignet. An den Trimmpotis meiner Schaltung lassen sich die maximale Auslenkung der Galvos (Gain) und die Lage des Bildes (Offset) einstellen.