Как работают эти системы лазерного шоу

По данным camtech , существует два типа конфигураций привода (подвижный магнит и подвижная катушка) и два типа систем определения положения (оптические и емкостные), обычно используемые для гальванометров с лазерными зеркалами:

Сам гальво состоит из двух основных частей: исполнительного механизма, управляющего нагрузкой зеркала, и встроенного детектора положения, который передает информацию о положении зеркала в замкнутую систему. Две конфигурации привода обычно используются в современных высокопроизводительных системах.

Подвижный магнит, в котором магнит является частью ротора, а катушка является частью статора, обеспечивает самые высокие резонансные частоты системы благодаря единообразной конструкции ротора. Подвижная катушка, в которой катушка является неотъемлемой частью ротора, а магнит является частью статора, обеспечивает самое высокое отношение крутящего момента к моменту инерции и самый высокий КПД по крутящему моменту.

В двух распространенных типах датчиков положения элемент датчика перемещается как часть конструкции гальванического ротора. В емкостной конструкции с подвижным диэлектриком источник радиочастоты приводит в действие два конденсатора переменной емкости, а результирующие выпрямленные дифференциальные токи сообщают о положении гальвопривода и зеркала. В новых конструкциях оптических детекторов положения источник света освещает части четырех фотоэлементов. Между источником света и приемниками движущаяся форма, похожая на бабочку, отбрасывает большую или меньшую тень на пары ячеек-приемников. Результирующие токи сообщают о положении гальвопривода и зеркала.

Конструкция детектора позиционирования во многом определяет точность позиционирования системы, а его инерционные и резонансные частотные характеристики влияют на скорость системы. Компактность, низкий уровень шума и низкая инерция запатентованных оптических детекторов положения Cambridge Technology Inc. обеспечивают более высокую скорость, меньшие размеры и меньшую стоимость по сравнению с емкостными устройствами без ущерба для точности или стабильности. Более того, некоторые емкостные детекторы могут излучать радиочастотные электрические помехи, которые могут создавать помехи для близлежащей электроники в системе, в то время как оптические детекторы положения устраняют этот шум.

На странице ebay, на которую вы ссылаетесь, не указано, какая внутренняя конструкция у гальванометров (ни тип привода, ни тип детектора положения), но там указан ПИД-регулятор для контура обратной связи.

Это не двигатель, это гальванометр: система, которая производит отклонение, пропорциональное току. Он сильно отличается от шагового двигателя, поскольку в нем нет дискретных «шагов».

Веб-страница примера профессионального гальванического агрегата: http://www.thorlabs.de/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=3770

Это любезно объясняет, как это работает

Угловая ориентация (положение) зеркала оптически кодируется с помощью массива фотоэлементов и источника света, которые встроены во внутреннюю часть корпуса гальванометра. Каждая ориентация зеркала соответствует уникальному соотношению сигналов от фотодиодов, что обеспечивает работу гальвозеркальной системы по замкнутому контуру.

...

Схема сервопривода с пропорциональной производной (PD) интерпретирует сигналы от оптической системы определения положения внутри двигателя, а затем вырабатывает управляющее напряжение, необходимое для поворота зеркала в нужное положение.

а также угловая точность 0,0008 ° (15 мкрад), если вы используете их специальный чистый источник питания.

Блок светового шоу не указывает угловое разрешение, а только скорость сканирования в «очках в секунду» .

По словам этого парня, гальванометр с обратной связью дает вам сигнал обратной связи, который вы можете использовать для определения текущего положения якоря.
Таким образом, вы отправляете сигнал на гальванометр, представляющий положение, которое он должен занять, затем усиливаете разницу между сигналом обратной связи и приложенным сигналом, чтобы скорректировать положение, пока оно не будет соответствовать желаемому положению.

В примере, на который я ссылался, используется емкостная обратная связь, но есть также оптические системы и системы на основе потенциометра.

Итак, это действительно гальванометр, а не какой-то сервопривод или другой двигатель.

На этом сайте также подробно описаны создание и использование детектора положения и необходимой петли обратной связи. Существует также множество технических терминов и сокращений, которые могут помочь в поиске более полезных спецификаций коммерческих устройств.

Точность и воспроизводимость будут зависеть от механических частей (подшипников), а также от уровня шума в схеме управления. Я ничего не мог найти об этом. Я думаю, вам нужно поискать информацию о тестовых шаблонах ILDA, чтобы начать работу в этом направлении.

Угловое разрешение будет зависеть (частично) от разрешения любого ЦАП, который вы используете для управления гальванометром, а также от управляющей электроники и схемы обратной связи. Это также будет зависеть от угла сканирования. Угол сканирования, разделенный на количество бит вашего ЦАП, даст вам теоретическое разрешение сканера.

Чтобы получить необходимые 50 микрон на расстоянии 3 см, вам потребуется угловая точность около 0,095 градуса. Учитывая максимальное отклонение в 40 градусов (я обнаружил, что это максимум для систем с замкнутым контуром), то это всего лишь около 420 шагов — 10-битного ЦАП должно быть достаточно, хотя я вижу доступные устройства, которые принимают цифровой ввод со скоростью до 24 бита.

Точки в секунду — это мера того, насколько быстро гальванометр может реагировать на изменения угла.