E1701L Laser Controller

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1 E1701L Laser Controller Kurzanleitung 2015 by HALaser Systems 1

2 Inhaltsverzeichnis 1 Copyright Geschichte Sicherheit Überblick Features Position innerhalb des Systems Elektrische Anschlüsse Power User LEDs Micro-SD-Card Laser Signals Kommandoschnittstelle

3 1 Copyright Dieses Dokument ist by HALaser Systems. E1701 Base- und Extensionboards, die Hardware und deren Design sind Copyright / Handelsmarke von HALaser Systems / OpenAPC Project Group. IPG und andere sind Copyright / Handelsmarke der IPG Laser GmbH / IPG Photonics Corporation. Alle anderen Namen / Handelsmarken sind Copyright / Handelsmarken der jeweiligen Eigentümer. Teile der E1701L Firmware basieren auf lwip (oder neuer): Copyright (c) 2001, 2002 Swedish Institute of Computer Science. All rights reserved. Redistribution and use in source and binary forms, with or without modification, are permitted provided that the following conditions are met: 1. Redistributions of source code must retain the above copyright notice, this list of conditions and the following disclaimer. 1. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright notice, this list of conditions and the following disclaimer in the documentation and/or other materials provided with the distribution. 2. The name of the author may not be used to endorse or promote products derived from this software without specific prior written permission. THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE. Teile der E1701L Firmware basieren auf FatFS R0.10a (oder neuer): FatFs module is an open source software to implement FAT file system to small embedded systems. This is a free software and is opened for education, research and commercial developments under license policy of following terms. Copyright (C) 2014, ChaN, all right reserved. The FatFs module is a free software and there is NO WARRANTY. No restriction on use. You can use, modify and redistribute it for personal, non-profit or commercial product UNDER YOUR RESPONSIBILITY. Redistributions of source code must retain the above copyright notice. Teile der E1701L Firmware basieren auf StarterWare 2.0 (oder neuer): Copyright (C) 2010 Texas Instruments Incorporated - Redistribution and use in source and binary forms, with or without 3

4 modification, are permitted provided that the following conditions are met: Redistributions of source code must retain the above copyright notice, this list of conditions and the following disclaimer. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright notice, this list of conditions and the following disclaimer in the documentation and/or other materials provided with the distribution. Neither the name of Texas Instruments Incorporated nor the names of its contributors may be used to endorse or promote products derived from this software without specific prior written permission. THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE. Copyright (c) Texas Instruments Incorporated. All rights reserved. Software License Agreement Texas Instruments (TI) is supplying this software for use solely and exclusively on TI's microcontroller products. The software is owned by TI and/or its suppliers, and is protected under applicable copyright laws. You may not combine this software with "viral" open-source software in order to form a larger program. THIS SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND WITH ALL FAULTS. NO WARRANTIES, WHETHER EXPRESS, IMPLIED OR STATUTORY, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE APPLY TO THIS SOFTWARE. TI SHALL NOT, UNDER ANY CIRCUMSTANCES, BE LIABLE FOR SPECIAL, INCIDENTAL, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES, FOR ANY REASON WHATSOEVER. This is part of AM1808 Sitaraware USB Library and reused from revision 6288 of the Stellaris USB Library. 4

5 2 Geschichte Datum Änderungen im Dokument 09/2015 Erste Version 5

6 3 Sicherheit Die in diesem Dokument beschriebene Hardware dient der Steuerung eines Lasers. Laserstrahlen können gesundheitliche und andere Schäden verursachen. Vor Installation und Inbetriebnahme ist daher die Einhaltung aller relevanten Sicherheitsregeln zu gewährleisten. Es liegt im alleinigen Verantwortungsbereich des Anwenders, alle notwendigen und relevanten Sicherheitsregeln betreffend Installation und Betrieb des Systems zu jeder Zeit strikt einzuhalten. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass Laserequipment durch die Ansteuerung mit falschen Signalen beschädigt wird. Deshalb wird es dringend empfohlen, die von diesem Controller erzeugte Signale vor ihrer Verwendung zu überprüfen (z.b. mit einem Oszilloskop) um Fehlkonfigurationen oder sonstige Probleme vorab zu identifizieren. Das sollte vor jeder Erstinbetriebnahme und vor jeder Inbetriebnahme nach Softwareupdates gemacht werden. Die hier beschriebene Hardware wird ohne Gehäuse und ohne vorgefertigtes elektrisches Anschlussmaterial ausgeliefert. Sie ist für die Integration in Maschinen oder sonstige Geräte vorgesehen und nicht für den alleinstehenden Betrieb geeignet. Aus diesem Grund sind vor Inbetriebnahme alle Maßnahmen zur elektrischen Sicherheit und zur elektromagnetischen Verträglichkeit mit möglichen anderen Komponenten zu treffen. Das schließt zusätzliche, hardwaregestützte Sicherheitseinrichtungen (wie z.b. Notabschaltungen) mit ein. Es liegt im alleinigen Verantwortungsbereich des Anwenders, alle diesbezüglich notwendigen und relevanten Sicherheitsregeln zu jeder Zeit strikt einzuhalten. Fehler, Irrtümer, Änderungen und/oder Auslassungen in diesem Dokument bleiben vorbehalten. 6

7 4 Überblick Dieses Dokument beschreibt den E1701L Lasercontroller, seine elektrischen Eigenschaften und Anwendung. Das E1701L Lasercontrollerboard wurde entwickelt um einen Laser anzusteuern und alle dafür notwendigen Signale bereit zu stellen. Sein bevorzugter Einsatzbereich ist in Umgebungen, in denen nur einfache Steuersignale (wie Werkzeug an oder Werkzeug aus ) zur Verfügung stehen, in denen aber ein Laser mit seinen komplexen Steuersignalen verwendet werden soll. Dieser Controller arbeitet also als eine Art Signalkonverter für Maschinen, die nicht in der Lage sind ein so komplexes Werkzeug wie einen Laser anzusteuern. 7

8 5 Features Der E1701L Controller bietet die folgenden Features: LP8 8 Bit CMOS Level Parallelinterface um z.b. die Laserleistung zu steuern LP8 Latch CMOS Level Digitalausgang zur Verwendung mit IPG(tm) und kompatiblen Lasertypen Masteroszillator CMOS Level Digitalausgang zur Verwendung mit IPG(tm) und kompatiblen Lasertypen 8 Bit 0..5V Analogausgang z.b. um die Laserleistung zu steuern (dieser Ausgang arbeitet parallel zu den LP8-Ausgängen) zwei Laser-CMOS-Digitalausgänge zur Verwendung mit z.b. YAG, CO2, IPG(tm), SPI(tm) und kompatiblen Lasertypen (Ausgänge stellen PWM Frequenz, Q-Switch, FPK-Puls, CW/kontinuierliche Frequenz, stand-by Frequenz bereit); Frequenzen im Bereich 25 Hz.. 20 MHz USB 2.0 Anschluss Kommandoausführung in bis zu 0,5 Mikrosekunden Echtzeitverarbeitung von Lasersignalen Kann nahezu jeden Lasertyp ansteuern 512 MByte DDR3 RAM 1 GHz CPU Takt Support für Micro-SD und Micro-SDHC Karten 8

9 6 Position innerhalb des Systems Der E1701L Lasercontroller kann mit einem Host-PC über Ethernet oder USB verbunden werden, um von dort Steuerkommandos zu empfangen: Da die 100 MBit Ethernetschnittstelle deutlich schneller als USB arbeitet, ist diese Verbindung zu bevorzugen. Bei Verwendung von USB ist die Zeitspanne vom Absetzen eines Kommandos bis zu dessen Ausführung geringfügig länger was zu einer längeren Gesamtprozessdauer führen kann: In beiden Fällen ist das Board mit dem Laser verbunden. 9

10 7 Elektrische Anschlüsse Der E1701L Lasercontroller bietet folgende Anschlüsse und Schnittstellen:: 1. Ethernet zur Kommunikation mit dem Hostsystem und zur Übertragung von Steuerdaten und Laserparametern 2. USB über miniusb-anschluss zur optionalen Übertragung von Laserdaten (wenn Ethernet nicht verwendet wird) 3. Power Stromversorgungsanschluss 4. Power LED leuchtet, wenn die Spannungsversorgung in Ordnung ist 5. User LEDs zeigen Betriebs- und Fehlerzustände der Karte an 6. Reset-Knopf Onboard-Taster zum vollständigen Neustarten des Boards 7. Micro-SD-Karte Speicherplatz für Firmware, Konfigurationsdateien und zusätzliche Daten 8. Lasersignale 26-poliger Anschluss, welcher Lasersignale bereitstellt 9. MO-LED zeigt den Zustand des Masteroszillatorausganges an 7.1 Power Die Stromversorgung erfolgt über den runden Anschluss seitlich des Ethernetports über einen 2.1 mm x 5.5 mm Rundstecker mit 5V DC +/- 0.1V und 2.5A (geglättet und stabilisiert, positiver Pol auf dem inneren Kontakt). Abhängig von der Umgebung kann es notwendig sein, das Stromversorgungskabel mit Ferritkernen zu versehen, um Störeinstrahlungen zu vermeiden. Soll der A0 Analogausgang zur Leistungssteuerung des Lasers verwendet werden, so wird dringend empfohlen, diese Möglichkeit der Spannungsversorgung zusammen mit einer stabilisierten Spannungsquelle zu nutzen. Der USB-Anschluss liefert oftmals nur eine Spannung von 4,75 V (oder weniger), was dazu führen würde, dass es nicht möglich ist, den vollen Spannungsbereich von 0..5 V des A0-Ausganges zu benutzen 7.2 User LEDs Der Zustand der Karte wird über vier Zusatz-LEDs angezeigt: 10

11 1. Boot- und Alive-LED diese LED leuchtet während des Bootvorganges (Laden und Starten der Firmware) permanent. Wenn der Controller betriebsbereit ist blinkt diese LED langsam. Ist das für länger als 10 Sekunden nicht mehr der Fall, so muss der Controller neu gestartet werden. Zeigt die LED nach dem Einschalten der Stromversorgung kein Licht, so ist die Micro-SD-Karte und die darauf befindliche Firmware zu überprüfen. 2. Active LED diese LED leuchtet, sobald der Controller bereit ist, Steuerkommandos zu empfangen. 3. unbenutzt 4. Fehler-LED diese LED leuchtet im Fall eines fatalen Fehlers, der in der Regel dazu führt, dass der Controller nicht weiter betrieben werden kann. In diesem Fall sind die Firmware-Version, die zuletzt gesendete Kommandos sowie die letzten Änderungen an der Konfiguration zu überprüfen. 7.3 Micro-SD-Card Die Micro-SD-Karte dient als Speicherplatz für die Firmware (e1701.fwi und e1701.dat) und für die Konfigurationsdaten (e1701.cfg). Die Datei E1701.cfg ist dabei eine ASCII-Textdatei über welche die Karte konfiguriert werden kann (z.b. IP der Karten, Standard-Laserparameter und anderes mehr). 7.4 Laser Signals Der schwarze, 26-polige Anschluss stellt die Signale zur Verfügung, welche z.b., zusammen mit YAG, CO 2, IPG, fiber und kompatiblen Lasertypen verwendet werden können. Der Anschluss stellt folgende Signale zur Verfügung: Obere Signal Spannung Anmerkung Untere Signal Spannung Anmerkung Pinreihe Pinreihe 1 LP8_0 CMOS, 0/5V, 2 GND GND 3 LP8_1 CMOS, 0/5V, 4 5 LP8_2 CMOS, 0/5V, 6 5V 5V 7 LP8_3 CMOS, 0/5V, 8 MO CMOS, 0/5V, Master- 9 LP8_4 CMOS, 0/5V, 11 LP8_5 CMOS, 0/5V, 10 A0 0..5V, max 15 ma 12 oszillator Analogausgang, arbeitet parallel zu LP8- Ausgängen 11

12 13 LP8_6 CMOS, 0/5V, LP8_7 CMOS, 0/5V, LP8 Latch CMOS, 0/5V, 18 5V 5V 19 LaserB CMOS, 0/5V, max 14 ma FPK 20 mit Pin 21 verbunden 21 mit Pin 20 verbunden 22 LaserA CMOS, 0/5V, max 14 ma 23 GND GND V 5V 26 Laser Gate CMOS, 0/5V, max 14 ma PWM, Frequenz oder Q-Switch LaserGate wird unabhängig vom verwendeten Lasertyp immer geschaltet. Dieser ausgang ist HIGH so lange wie der Laser angeschaltet ist und kann deswegen verwendet werden um - den Laser zu schalten (bei Lasertypen die dieses Signal benötigen) - mit externem Equipment zu synchronisieren 12

13 8 Kommandoschnittstelle Die E1701L Controllerkarte kann auf verschiedenen Wegen aus eigenen Programmen oder externen Steuerungen heraus angesprochen werden. Eine umfassende Beschreibung aller Kommandos findet sich im englischsprachigen Handbuch. 13

14 Index A Active:... Alive:... B Boot:... C CO2:... F fiber:... FPK: I IPG:... L Laser Signals... LaserA: LaserB: Latch: LED LP8:... M Micro-SD-Card... Micro-SD:... MO:... P PWM: Q Q-Switch: Y YAG:... 14