CO2 Laserröhre takten um niedrige Leistung zu bekommen?

Das ist doch ohnehin gängige Praxis.
Die allermeisten hier steuern ihr Netzteil über Pulsweitenmodulation,
nur die kleinen Dinger, wie K40, werden über eine veränderbare Gleichspannung (via Poti) gesteuert.

Allerdings kann man nicht beliebig weit runter gehen, irgendwann zündet die Röhre nicht mehr. In beiden Varianten.

Die mir bekannten Netzteile haben alle einen PWM-Steuereingang (besser gesagt zwei, zur Steuerung über steigende oder fallende Flanke),
das regelt dann der Controller,
und zusätzlich einen Eingang für analoge, variable Gleichspannung.

LG,
Peter

Hallo Matthias,

du könntest mal schauen, welche Verbindungen vom Controller zum Netzteil bei dir bestehen.

Hier mal Diemos Doku zur NLS mit verschiedenen Controllern,
dort sieht man sehr schön die Klemmenbezeichnungen.
Ich verwende für mein Netzteil PWM, Masse und TTL+ , und das dürfte die Regel sein.
Bedienungsanleitung_NLS.pdf

LG
Peter

Meine Röhre wird definitiv über PWM angesteuert, bei imr gehts auch erst ab 13% los. Wobei bei dir 20% von 80W ja schon ne ganz andere Hausnummer sind...

Gruß,
Christian

Moin Moin,

das wird jetzt schwierig, weil Ihr habt beide Recht.

Die klassische Ansteuerung der China-Laserröhre sieht so aus, dass man ein Signal zur Leistungssteuerung (o-5V oder PWM) benötigt und ein weiteres Signal (TTL), das die Röhre ein- und wieder ausschaltet.
Peters Controller nutzt -wie die meisten China-Controller- ein PWM-Signal um die Leistung der Laserröhre zu regeln. Dabei wird aber das Leistungsvermögen des PWM-Signals nur zu einem Bruchteil ausgeschöpft, denn es wird nur genutzt, um einen analogen Spannungswert von 0-5V zum Lasernetzteil zu übertragen. (es lassen sich entschieden mehr Informationen in ein PWM-Signal packen, Synrad beispielsweise benötigt nur ein einziges PWM Signal um 3 Parameter zu regeln)

Zu der Idee von Matthias:
Gerade Laserröhren mit höherer Leistung lassen sich oft nur sehr eingeschränkt in der Leistung nach unten regulieren, wodurch filigrane Arbeiten (Papier schneiden, Acryl gravieren etc.) oftmals erschwert bis unmöglich werden.

Das Takten der Laserröhre, um eine feinere Leistungsregelung zu realisieren ist möglich und funtioniert sogar.

Aber erstmal muss man verstehen, warum sich so eine Laserröhre nicht einfach gleichmäßig von 0-100% regeln lässt.
Die Ursache liegt darin, dass so eine Laserröhre funktioniert wie eine Entladungslampe und zum Einschalten eine sehr hohe Zündspannung benötigt. Ist die Lampe einmal an, ist die benötigte Betriebsspannung viel geringer. (wie bei einer Leuchtstofflampe)
Dadurch, lässt sich die abgegebene Leistung im Einschaltmoment kaum beherrschen, da je nach aktuellem Zustand des Gases in der Röhre mal eine sehr hohe, mal eine weniger hohe Zündspannung benötigt wird. So eine Laserröhre wird also immer beim Zünden für einen kurzen Augenblick eine sehr hohe Energie abgeben und erst dann mit der gewünschten Leistung "weiterleuchten".
Das Lasernetzteil weiß nie, welcher Zustand gerade aktuell ist und zündet die Röhre deshalb theoretisch immer mit maximaler Zündspannung.
In der Praxis sieht es so aus, dass die Lasernetzteile sehr einfach aufgebaut sind und je nach anliegender Steuerspannung (0-5V) den Hochspannungstrafo (und damit die Laserröhre) mit weniger oder mehr Leistung ansteuern. Dabei fragt so ein Lasernetzteil weder den aktuellen Zustand der Röhre ab, noch werden irgendwelche Parameter wie Strom / Spannung überwacht oder geregelt.
Ab einem gewissen Wert reicht die Zündspannung einfach nicht mehr aus und die Laserröhre bleibt trotz anliegender Hochspannung aus.
Das ist es, was bei Matthias bei einer Leistung von weniger als 20 % passiert.

Jetzt könnte man aber die Laserröhre immer bei 100% Leistung betreiben und nicht mit einem durchgehenden Laserstrahl arbeiten, sondern mit kurzen Impulsen. ..Geniale Idee das und funktionieren tut es auch bestens, denn das ist das Funktionsprinzip einer RF-Laserquelle.

Man könnte das theoretisch auch mit Glasröhren machen, nur gibt es dabei ein kleines Problem: Glasröhren sind dafür zu langsam.
Das schnelle Einschalten der Glasröhren könnte man mit viel Energie erreichen, aber nach dem Abschalten der Hochspannung benötigt es einige hundert Mikrosekunden, bis die Glasröhre keine Laserstrahlung mehr abgibt (was auch einer de rGründe dafür ist, warum man mit einer Glasröhre nicht so schnell gravieren klann, wie mit einer RF-Laserquelle).

Jetzt zur Praxis:
Anywells baut einen Laser-Controller mit PPI-cutting (Pulses-Per-Inch-cutting).
Dabei werden Glasröhren gepulst betrieben, was bessere Schnitteigenschaften zu Folge haben soll. (Da will ich jetzt nciht im Detail drauf eingehen, weil der Text dazu wird mindestens nochmal so lang. Nur soviel vorab: Ich teste das PPI schon einge Monate und bin bisher nicht davon überzeugt, Marco schwört auf PPI und will/kann nicht mehr ohne. )
Ich sehe den eigentlichen Vorteil der PPI-Funktion beim Gravieren, denn dadurch kann man gerade geringe Laserleistungen präziser regeln, als mit der herkömmlichen Ansteuerung.
Beim PPI wird die Laserröhre gepulst, also immer wieder ein- und ausgeschaltet, auch wenn eine durchgehende Fläche graviert wird. Das Ganze erfolgt mit einer relativ geringen Frequenz unterhalb 1kHz weil so eine Glasröhre nun mal nicht schneller kann. Man kann durch diese Funktion also nicht schneller gravieren, aber sehr geringe Leistungen präziser regeln.

Man könnte so eine PPI-Funktion durch ein externes Zusatzgerät erzeugen und so alle Controller mit dieser Funktion nachrüsten.

LG
Diemo

Zitat von Diemo

Man könnte so eine PPI-Funktion durch ein externes Zusatzgerät erzeugen und so alle Controller mit dieser Funktion nachrüsten.

Hi Diemo,
danke für deine Ausführungen, gleich wieder neuer Denkanstoß....

Das wäre ja eine recht simple Schaltung, die das TTL-Einschaltsignal dann regelbar zerhackt.
Mal sehen, evtl. schustere ich sowas mal schnell auf einem Steckboard zusammen.

So, bevor ich das hier einstellte, habe ich gerade aktuell probiert, wie weit ich mit der baugleich RECI 80W von Dir runterkomme.
Und: Selbst bei 1% schießt das Ding noch sichtbar auf Papier! Kein Witz!!!

LG,
Peter

Moin Peter,

Zitat

Das wäre ja eine recht simple Schaltung, die das TTL-Einschaltsignal dann regelbar zerhackt.

Naja, ganz so einfach isses nicht, weil die Frequenz, mit der das Signal getaktet wird, abhängig von der Geschwindigkeit des Laserkopfes geregelt werden muss.

Zitat

Selbst bei 1% schießt das Ding noch sichtbar auf Papier! Kein Witz!!!

Du hast ja auch ein Lasernetzteil, das auf den Röhrentyp eingestellt wurde. Generell zeigen die TL-Lasernetzteile deshalb ein etwas besseres Regelverhalten, als die China-Billig-Ausgaben.
Das Lasernetzteil, das ich in meiner Morn-Kiste anfangs drin hatte, hat bei 26% erstmalig eingeschaltet und war bei 80% bereits bei 100% Röhrenleistung angekommen. Jetzt kann ich bei 5% loslegen une bemerke sogar noch Leistungsänderungen zwischen 90 und 95%.

LG
Diemo

Ich greife das Thema vom 01/2014 nochmal auf, da auch ich das Problem habe, das meine Röhre (120W) erst bei 13% Leistung anspringt und das Schneiden von Papier damit unmöglich ist. Wenn eine elektrische Leistungsregelung im unteren Bereich nicht möglich ist, wie wäre denn dann eine Art "Sonnenbrille"?? Ich denke an einen Filter der in den unfokussierten Laserstrahl geschoben wird und die Leistung um 15 - 20% reduziert. Damit wäre man im regelbaren Bereich der Röhre und könnte für den "Lowpowerbereich" (dünnes Papier etc.)wieder fein regeln. Hat jemand diesbezügliche Erfahrung oder eine Idee??

Einen Filter für 10µm Wellenlänge zu beschaffen könnte schwierig sein.

Eine Möglichkeit für relativ langsame Frequenz könnte eine rotierende Schlitzscheibe im Strahlengang sein. Eine sogenannte Chopperscheibe.
Gedankengang: Eine Blechscheibe Durchmesser 50mm hat 4 Schlitze je 5mm.
Diese rotiert mit 15000 U/Min.
Man erhält eine Pulsfrequenz von 1 KHz. Geht der Strahl nahe der Scheibemitte durch, hat man ungefähr 50% Pulsverhältnis,
also 50% mittlere Leistung. Geht der Strahl nahe am Rand durch, hat man ungefähr 15% mittlere Leistung.
Vorteil: Der Laser kann im Dauerbetrieb laufen. Die mittlere Intensität kann durch die Position des Strahldurchgangs auf dem Scheibendurchmesser eingestellt werden.
Nachteil: Die hohe Drehzahl.
Langsamere Pulsraten, also z.B. 100Hz könnten aber auch durch eine geringere Drehzahl von 1500 U/Min erreicht werden.

Gruß

Joachim
Chopperscheibe.png

Oder den Laserstrahl durch einen schwarzen Aluklotz flitzen lassen, wo die Durchgangsöffnung kleiner ist, als der Strahldurchmesser.

Allerdings wird der Klotz warm bis heiß, da muss man dann ein bissle vorsichtig mit sein.

Zitat von Gewindestange

Oder den Laserstrahl durch einen schwarzen Aluklotz flitzen lassen, wo die Durchgangsöffnung kleiner ist, als der Strahldurchmesser.

Da könntest Du aber Probleme bekommen.
Eine Lochblende im Laserstrahl bewirkt 2 Dinge:
1. Eine Verschmälerung des Strahldurchmessers, welcher gemäß der optischen Gesetze eine Vergrößerung des Fokusspots bewirkt.
2. Beugungseffekte (Airy Disk), welche zusätzlich den Fokus vergößern und unrgelmäßig machen (Ringe).

Wenn in einem Laser Lochblenden verbaut sind, dann wird damit entweder Streulicht beseitigt (das Loch ist aber dann so groß wie der Strahldurchmesser) oder sie fungiert als Spatialfilter (dann ist die Blende im Zentrum eines Fokuspunkts angeordnet).

Nochwas: Auch im Falle der Chopperscheibe bekommt man Beugungseffekte. Und zwar dann wenn die Scheibe den Strahl teilweise blockiert.
Allerdings gibt es einen Zustand, wo der Strahl komplett durch die Scheibe geht. Und da sind die optischen Eingenschaften nicht beeinflusst.
Die am Rand auftretenden Beugungseffekte können sich evtl. etwas negativ im Ergebnis auswirken, wenn das zu bearbeitende Material sehr empfindlich ist.

Gruß

Joachim

Zitat von Gewindestange

Oder den Laserstrahl durch einen schwarzen Aluklotz flitzen lassen, wo die Durchgangsöffnung kleiner ist, als der Strahldurchmesser.

Allerdings wird der Klotz warm bis heiß, da muss man dann ein bissle vorsichtig mit sein.

Das geht so, je nach Größe des Klotzes. Ich habe vor der Reparatur meines RF Lasers ja eine Test gemacht, wo ich das Kühlwasser auf 20 Grad bringen wollte um zu sehen, ob der Laser dann besser zündet.
Dafür habe ich ihn für 30min mit 35W auf einen schwarz lackierten Vorschlaghammer brutzeln lassen, der hat vielleicht 1kg.
Und der hatte nachher dann ca. 40 Grad, bei Raumtemperatur von 8 Grad, also plus 30 Grad.
Kann man jetzt hochrechnen. 500g - +60C, 250g - +120C.
Und wahrscheinlich geht das eher hoch je kleiner der Klotz, denn mein Hammer verlor bestimmt viel durch Abstrahlung in der halben Stunde.

Und Alu hätte eine größere spezifische Wärmekonstante, 0,9. Eisen hat 0,46.
Das heisst Alu nimmt doppelt soviel Energie auf für dieselbe Temperaturerhöhung.
Also würde ein 250g Alublock bei Bestrahlung mit 35W sich in 30min um 60C erwärmen.
Wenn man ihn nicht aktiv kühlt, zB mit einem Ventilator.

Und der Conny hat jetzt ein Loch im Hammer.

Grundsätzlich sei es so gesagt:

mit den 120W Papier schneiden und trotzdem zuverlässig zünden und arbeiten kann man wirtschaftlich nur so ermöglichen, indem man irgendwie Energie vernichtet.

Ich bin eher von der Lösung überzeugt, dass man den unfokussierten Laserstrahl durch einen "Trichter" schwächt (also eben ein einstellbarer Alublock mit Bohrung).
Die Chopperscheibe ist aufwändiger und du brauchst einen Stromanschluss.

Es wäre ja fast vernünftiger, einen K40 fürs Papier zu bestellen, wenn es oft gebraucht wird.

Zitat von wunderzwelch

Es wäre ja fast vernünftiger, einen K40 fürs Papier zu bestellen, wenn es oft gebraucht wird.

Oder die 120W Glasröhre durch eine 80 oder 100W RF-Röhre ersetzen.
Die könnte mann dann auch im Niedrig(st)leistungsbereich noch zuverlässig regeln.