Лазерный проектор из нерабочих HDD, своими руками
20 июня 2020
Всем привет!
Сегодня публикую короткую статью о том, как я из старых жестких дисков собирал лазерный проектор. Который получился не очень интересным, а вот визуализатор звука, на удивление вышел потрясающим.
Если Вам интересны подробности, то смотрите видео или читайте статью под катом.
У меня в хламе давно валялись и занимали место, два неисправных жестких диска от известного бренда WD. И вот настало время воплотить свою старую идею в жизнь, попробовать собрать лазерный проектор из них. Так как считывающая головка HDD – это есть ничто иное как гальванометр и она как раз идеально подойдет для перемещения зеркала в заданную позицию одной оси.
Вооружившись инструментом приступаю к выполнению задуманной цели.
Для этого я сначала разбираю жесткие диски.
Далее, снимаю с него механизм перемещения головок и удаляю паковочный, магнитный штырь.
При помощи тестера или визуально, находим контакты к которым приходят проводники от электромагнитной катушки и припаиваем к ним провода.
Для уменьшения габаритов устройства, я распиливаю корпус жесткого диска на две части
Для того, что бы закрепить зеркала, я из двух латунных стоек и алюминиевого лепестка, собираю держатели для них.
Выпиливаю зеркало из алюминиевого диска от этого же HDD. Его размер получился 35 x 10 мм. Приклеиваю эти зеркала цианакрилатным клеем к гальванометру. При вклеивании учтите, что клей схватывается моментально. Лучше сначала установить зеркало в паз, а потом капнуть каплю клея в место соединения.
После того как собраны 2 гальванометра, я их соединяю на уголки от оконных рам, под углом 90°. Для этого пришлось просверлить по 2 отверстия в алюминиевом основании и закрепить к ним уголки
Установил китайский лазер, он очень слабенький и при дневном свете его слабо видно. Но для темного помещения вполне хватает.
Механическая часть проектора собрана, теперь подключаем его электромагниты к двухканальному усилителю мощности PAM8610. Мне быстрее хотелось проверить мое устройство в деле и я решил подать на вход усилителей музыку. И о чудо! Я увидел красивое зрелище, словно в одно мгновения я очутился в ночном клубе или на концерте своей любимой рок группы. Получилась крутая лазерная цветомузыка. Она рисует невероятные картинки в такт с музыкой, на которые можно смотреть не отрываясь. Что самое удивительное, то что получаемые изображения на столько разнообразные и не повторяются от трека к треку.
Теперь пробую включить с бесплатным софтом в режиме проектора и тут меня ждало разочарование. Без постоянной составлявшей с выхода звуковой карты невозможно отобразить хороших изображений или анимацию. Так как через разделительные конденсаторы все углы округляются, не возможно удерживать гальванометр в одном положении и он сразу стремится вернуться в среднее положение.
Используемый бесплатный софт:
Редактор ild файлов – Samogon_Laser_Editor
Проигрыватель ild файлов и анимации – LFI_Player
На этом я временно приостанавливаю проект, до получения нужных мне компонентов.
Так как в лазерных проекторах я не специалист, то жду от Вас помощи в виде консультаций.
Самодельный лазерный проектор
Вы успешно совершили заказ! Мы уже получили Вашу заявку! Ваш заказ будет отправлен в течении дней. Перед отправкой менеджер магазина свяжется с Вами! Приятного дня!
Поиск данных по Вашему запросу:
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
- Как сделать лазер своими руками в домашних условиях: советы. Лазерный интерферометр своими руками
- DIY самодельный лазерный проектор-спирограф с DMX-512
- Дешевый лазерный проектор
- Дешевый лазерный проектор
- Новые схемы 1
- Please turn JavaScript on and reload the page.
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как сделать лазерное шоу дома своими руками? / How to make a laser show at home?
Как сделать лазер своими руками в домашних условиях: советы. Лазерный интерферометр своими руками
Проекционный аппарат в обиходе — проектор — это оптико-механический прибор, с помощью которого на экран проецируется изображение с плоских освещенных объектов. Его устройство зависит от целей, для которых аппарат предназначен просмотр обычных слайдов либо видео-контента в высоком разрешении , и используемой технологии проецирования изображения. Однако конструкция простейших образцов не отличается повышенной сложностью.
Поэтому, чтобы получить своеобразный домашний кинотеатр, вполне реально собрать проектор своими руками. А как это сделать — описано в материале ниже. Еще совсем недавно на отечественном рынке можно было встретить проекторы, использующие для проецирования свет:. Существовали и универсальные модели, с помощью которых можно было проецировать на экран изображение как с непрозрачных, так и с прозрачных объектов. Их называют эпидиапроекторами эпидиаскопами.
Однако с развитием цифровых технологий на смену этим проекторам пришли мультимедийные проекционные аппараты, успешно конкурирующие на рынке с современными телевизорами Smart TV в сегменте домашних кинотеатров. Современный мультимедийный проектор представляет собой небольшую приставку, с помощью которой можно воспроизвести на большом экране изображение, полученное от различных цифровых устройств видеокамера, DVD-проигрыватель, USB-носитель и др.
Сегодня различают два вида мультимедийных проекторов, работа которых базируется на использовании разных цифровых технологий. Изображение в них получается посредством светового потока:. Конструктивно мультимедийные проекторы представляют собой достаточно сложные приборы, в которых синхронно функционируют оптические, электронные и механические узлы , обладающие высокоточными техническими параметрами. На заметку! Проекторы, работающие с использованием технологии DLP DMD обеспечивают высококонтастное изображение с оптимальной цветопередачей, а LCD — отличаются высокой яркостью изображения и насыщенностью цветов.
Соорудить высококачественный мультимедийный проекционный аппарат в домашних условиях практически невозможно. При этом собрать своими руками проектор простейшей конструкции вполне по силам человеку, обладающему базовыми знаниями в области электроники и навыками проведения электромонтажных работ.
Прежде, чем приступить к сборке домашнего проектора, необходимо определиться, как именно он будет использоваться. Например, если:. Самый простой видеопроектор можно сделать, из смартфона и линзы, способной обеспечить кратное увеличение.
Для этого дополнительно следует подготовить коробку из твердого картона, а из инструментов понадобятся:. Поэтому в мобильное устройство необходимо загрузить специальное приложение, которое позволяет переворачивать изображение на его экране.
Желательно сделать на задней стенке коробки отверстие для подключения кабелей от зарядного устройства и USB-переходника, с помощью которого можно будет подсоединить к смартфону флеш-память. Простое 3D-проекционное устройство можно изготовить из мобильного телефона и усеченной пластмассовой пирамиды с габаритными размерами:. ЗD-проектор базируется на конструкции, изготовление которой описывалось выше. Теперь, если закачать в память мобильного устройства специальные голографические видеотреки, установить в центр его дисплея перевернутую пирамиду и включить воспроизведение записанных видеороликов, то полученным изображением можно будет удивить зрителей.
Особенно это касается людей старшего поколения. Качественное изображение можно получить и без лупы. В этом случае для создания самодельного устройства понадобится диапроектор для слайдов, которые проецируются с листа белой бумаги размером х мм формат А4.
Преимущество этого проектора заключается в том, что все оптические узлы собраны и отрегулированы в заводских условиях, и пользователю остается озаботиться только поиском источника изображения. Лучше всего с трансляцией фото- или видео-контента справится матрица из планшета Правда, для этого ее необходимо будет аккуратно демонтировать из корпуса, не нарушив при этом работоспособности гаджета. Установив матрицу в проектор, ее подключают к планшету, который в данном случае выступает в качестве источника изображения, и включают диапроектор.
Наилучшее изображение получается, если использовать диапроектор, просвечивающий слайд в нашем случае матрицу. Если диапроектор для проецирования изображения использует отраженный пучок света, то качество картинки будет заметно хуже.
Можно сделать аналогичный проекционный аппарат на основе диапроектора для просмотра слайдов меньшего размера. Для этого понадобятся матрица из телефона или МР-видеоплеера, которые помещаются в окошко для слайдов. Для получения оригинальных движущихся картинок диапроектор вместо матрицы оснащают наборами специальных гобо-линз , которые легко изготовить своими руками.
В качестве источника света в этом случае можно использовать проектор из фильмоскопа. Такой вариант гобо-проекция чаще всего используется при проведении различного рода презентаций. Примечание: гобо-линза — проекционный фильтр трафарет, кадр , который устанавливается перед источником света. Достаточно часто любителей кино отпугивают высокие цены на комплект оборудования, который необходим для организации домашнего кинотеатра.
В этом случае можно попробовать изготовить достаточно хороший проектор самостоятельно, взяв за основу мощный светодиод и ЖК-матрицу от компьютерного монитора или из ноутбука. Дело это далеко не простое и требует инженерных знаний в области оптического приборостроения. Придется дома разрабатывать чертежи необходимых деталей, проводить регулировку оптических блоков и т. Чертежи корпусных деталей к такому проектору придется разрабатывать самостоятельно и заказывать их изготовление на стороне либо также, применяя собственные способности и умения.
Установка комплектующих в собранный корпус должна осуществляться в соответствии с приведенной схемой таким образом, чтобы свет по экрану распределялся равномерно. Для людей, которые обладают достаточными навыками, подкрепленными знаниями, и собираются самостоятельно изготовить проектор в домашних условиях, есть ряд рекомендаций от мастеров, которые имеют опыт в подобном производстве. Ну а целесообразность и экономическую обоснованность подобных поделок каждый определяет самостоятельно, исходя из собственных возможностей и умений.
В завершении следует обратить внимание, что аккуратно собранный и правильно отрегулированный проектор позволит получить достаточно качественное изображение на экране, расположенном на расстоянии 4-х метров от аппарата.
Это вполне приемлемое решение если не для просмотра видео в максимальном разрешении, то, как минимум, для совместного семейного времяпровождения за интересным фильмом. Выбираем лучшую машинку для стрижки детей. Как выбрать лучший триммер для ушей, носа и бровей. Особенности выбора триммера для зоны бикини.
Какой шланг высокого давления нужен для компрессора. Как выбрать компрессор для пескоструйного оборудования. Как сделать компрессор своими руками. Ресивер в компрессоре — назначение и изготовление. Возможные неисправности компрессора и их устранение. Как сделать проектор в домашних условиях Проекционный аппарат в обиходе — проектор — это оптико-механический прибор, с помощью которого на экран проецируется изображение с плоских освещенных объектов.
Принцип действия мультимедийных проекторов Еще совсем недавно на отечественном рынке можно было встретить проекторы, использующие для проецирования свет: проходящий сквозь прозрачный объект слайды, пленки — диапроекторы диаскопы ; отраженный от непрозрачного объекта страница книги и пр.
Изображение в них получается посредством светового потока: отражающегося через цветофильтры от матрицы из управляемых микроскопических зеркал — DLP DMD -технология; проходящего сквозь прозрачную матрицу из жидкокристаллических элементов — LCD-технология. Как самостоятельно собрать проектор Соорудить высококачественный мультимедийный проекционный аппарат в домашних условиях практически невозможно. Например, если: с помощью проектора будут демонстрироваться мультики для ребенка, то можно изготовить простейший мини-проектор даже из телефона; необходимо получить цветовые эффекты при прослушивании музыкальных треков цветомузыка , то понадобится самодельный лазерный проектор; возникнет желание удивить близких чем-то необычным, то можно самому сделать простой голографический проектор.
Простейший проектор Самый простой видеопроектор можно сделать, из смартфона и линзы, способной обеспечить кратное увеличение. Изготовление деталей и сборку проектора из коробки и лупы осуществляют в следующем порядке. Берут коробку соответствующего размера и по центру торца острым ножом аккуратно вырезают отверстие для помещения в него линзы. Устанавливают в вырезанное отверстие линзу, закрепляя ее любым подходящим способом изолента, клей и пр. Внутри коробки размещают подставку для смартфона, изготовив ее из большой скрепки или картонных обрезков.
Включают смартфон, устанавливают режим наибольшей яркости и экспериментально определяют наиболее подходящее расположение телефона, при котором на экран проецируется изображение нормального качества. При этом рекомендуется затемнить комнату. ЗD-проектор Простое 3D-проекционное устройство можно изготовить из мобильного телефона и усеченной пластмассовой пирамиды с габаритными размерами: основание, мм — 60х60; малый усеченный квадрат, мм — 10х10; высота, мм — Проекционный аппарат на базе устройства для слайдов Качественное изображение можно получить и без лупы.
Статья добавлена: 30 июля в Распечатать статью. Рейтинг статьи:. Отменить ответ. Свежие статьи. Обзоры Выбор. Vilkov Какой лучше нагревательный элемент для конвектора. Статью пора менять. Александр Т. Как демонтировать кондиционер своими руками. Как определить стиральную машину с разборным баком. Да ладно? Интересно как это? Радион Не работает индукционная плита — причины и ремонт своими руками. Что еще почитать:. Самое свежее:.
DIY самодельный лазерный проектор-спирограф с DMX-512
Неужели наконец-то самоделка на гиктаймсе на нормальном контроллере! А то как же задолбали эти камни глупости на букву «A.. Войдите , пожалуйста. Хабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Мегапосты: Криминальный квест HR-истории Путешествия гика. Войти Регистрация.
Простой дешевый лазерный проектор с разверткой по осям своими руками.
Дешевый лазерный проектор
Многим с детства знакомо это изделие — проектор, через который показывали сказки-диафильмы, а взрослые смотрели цветные слайды про свой отпуск. Проектор существует и сегодня, но работает он на других физических принципах и на другой технической базе. Развитие микроэлектроники и вычислительной техники определило новые пути совершенствования проекционной аппаратуры. А современные умельцы научились делать это чудо техники своими руками. Оказывается, изображение можно проектировать почти с любого современного источника, да ещё, при этом, разными способами. Изготовление простейшего видеопроектора на основе мобильного телефона доступно практически любому человеку, умеющему хоть немного работать руками. Разберём этапы работ подробно. Для начала подготовим инструменты. Далее, необходимо изготовить держатель для гаджета и установить его в коробку.
Дешевый лазерный проектор
Для начала вам необходим зеленый лазер. Я рекомендую что-нибудь мощностью мВт и больше. Для этой самоделки я использовал зеленый лазер Spartan мощностью мВт. Вам также необходимо дифракционное стекло, которое распределит зеленые лазерные лучи.
Управление: USB 5.
Новые схемы 1
Войдите , пожалуйста. Хабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Мегапосты: Криминальный квест HR-истории Путешествия гика. Войти Регистрация. Я пошел иным путем, так как в конечном счете мне нужно будет полностью автономное устройство, которое может работать без компьютера.
Please turn JavaScript on and reload the page.
Проекционный аппарат в обиходе — проектор — это оптико-механический прибор, с помощью которого на экран проецируется изображение с плоских освещенных объектов. Его устройство зависит от целей, для которых аппарат предназначен просмотр обычных слайдов либо видео-контента в высоком разрешении , и используемой технологии проецирования изображения. Однако конструкция простейших образцов не отличается повышенной сложностью. Поэтому, чтобы получить своеобразный домашний кинотеатр, вполне реально собрать проектор своими руками. А как это сделать — описано в материале ниже.
Давай-ка я сделаю растровый лазерный проектор, этакий гибрид суть проекта (домашний, самодельный, малобюджетный) — и один.
Я тоже большой любитель самоделок, только с годами все больше начал понимать, что наверное все же проще купить готовое устройство, нежели потратить кучу времени на создание рукотворного аналога методом кустарного производства, это сугубо личное мнение. У меня вопрос,можно ли подключить пины от lcd дисплея к видео микроконтроллеру от двд плеера? Привет друг.
Открытый портал лазеростроителей. Добро пожаловать, Гость. Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь. Не получили письмо с кодом активации?
Продaю Сaмодeльный лaзерный калейдoскoп прoeктоp. Блок питaния в комплекте.
Тема в разделе » Наши другие увлечения «, создана пользователем 5yoda5 , 6 фев Войти или зарегистрироваться. APM Copter Forum. Уважаемый Гость! При написании вопросов в раздел форума [ArduCopter] Вопросы, проблемы и решения обязательно придерживаться шаблона сообщения, оговоренного в правилах раздела! Если сообщение не будет оформлено должным образом, то и ответ на вопрос будет с наименьшим приоритетом. Старайтесь дать максимально полную информацию по вашей проблеме, чтобы можно было более детально рассматривать вопрос!
Просматривать видеосюжеты и кинофильмы лучше всего на большом экране, как в реальном кинозале — для этого необходим проектор и экран, все это стоит весьма дорого, и не каждой семье по карману. Но выход есть — можно сконструировать проектор своими руками в домашних условиях, а потом пригласить всех на первый просмотр. По утверждению компетентных специалистов, такое чудо самодельной техники практически не уступает стандартному изделию. Существует несколько вариантов изготовления — все они похожи, потому что в каждом используется специальная линза и коробки из картона различных размеров.
ELM — Домашний лазерный проектор
ELM — Домашний лазерный проекторФото 1. X-Y сканирующая головка
Думаю, все видели лазерные эффекты, которые показывают сцены, дискотеки или фестивали. Есть две категории лазерного эффекта. Один из них — эффект луча , он показывает зрителям лазерные лучи, летящие в воздухе. Другой — экранный эффект , он показывает лазерную графику, нарисованную на экране движущимся лазерным пятном. Первый лучевой эффект предпочтительнее экранного. Эффект луча очень захватывающий, так что многие лазерные световые шоу также проходят в дискотеке. Лазерное оборудование, работающее в лазерном световом шоу, называется лазерным проектором .
Этот проект предназначен для сборки лазерного проектора DIY профессионального уровня :-). Наиболее важным компонентом, используемым для лазерных проекторов, является лазерный блок. He-Ne лазер использовался в первые дни, а позже многоцветный лазер на смешанном газе используется для лазерного проектора высокого класса. Твердотельный лазер — это новое лазерное устройство, которое вскоре заменит газовый лазер. Однако лазерный блок стоил очень дорого, даже хлам, а газовый лазер нельзя модулировать напрямую, так что я не мог решиться купить лазерный блок и модулятор. В первом квартале 2004 года я нашел дешевый твердотельный лазерный модуль от Kyoritsu Denshi, и я начал этот проект, который давно планировал.
Внутри лазерного проектора
Рис. 1. Оптический стол типичного лазерного проектора
В основном лазерные проекторы используются в индустрии развлечений. Большинство высококачественных лазерных проекторов изготавливаются по индивидуальному заказу, и некоторые функции включаются в соответствии с требуемым типом эффекта. На рис. 1 показана функциональная оптическая схема типичного лазерного проектора. Кажется, что готовые лазерные проекторы имеют только XY-сканер, который можно использовать для самых общих эффектов. В этом проекте я выбрал только XY-сканер и стремился проецировать точную лазерную графику и анимацию.
Лазер
Раньше для лазерного искусства использовался красный гелий-неоновый лазер, а затем белый газовый лазер, который может генерировать несколько цветов одновременно. Газовый лазер имеет очень низкую эффективность и сложен в использовании. В последнее время на рынке оборудования для лазерного искусства появились компактные, высокоэффективные и простые в использовании твердотельные лазеры, такие как полупроводниковый лазер и лазер DPSS , повышающие его производительность. Большинство цветов твердотельного лазера в настоящее время красный и зеленый. Когда синий улучшит свои характеристики, устаревшие газовые лазеры будут заменены твердотельными лазерами.
Гашение/модулятор
Механизм гашения прерывает любой ненужный лазерный луч. Большинству газовых лазеров требуется этот механизм перед выходным окном лазера, потому что газовый лазер не может быстро модулировать выходную мощность. Гальванометр используется для механизма гашения в качестве привода для перемещения прерывателя. Для многоцветных систем, таких как лазер на смешанных газах, для управления каждой цветовой линией используется оптический модулятор, называемый PCAOM . Механическое закрытие, кроме защитного затвора, часто не используется в лазерном проекторе с использованием PCAOM или твердотельных лазеров, которые можно модулировать напрямую.
Переключатель луча/эффектор
Переключатель луча представляет собой механизм, который подает лазерный луч на выбранный эффектор, а эффектор прерывает лазерный луч любым оптическим фильтром. Поскольку скорость и точность переключения особо не требуются, для перемещения оптики используются гальванические цепи с разомкнутым контуром, шаговые двигатели и соленоиды. Оптический фильтр, используемый в эффекторе, предназначен для расширения или рассеивания лазерного луча. Для такого эффекта часто используются некоторые терочные диски. Лазерный луч, проходящий через эффектор, создает рассеянные лучи в виде эффекта луча и абстрактный узор в виде эффекта экрана.
Сканер X-Y
Рис. 2. Сканер X-Y
Сканер X-Y является наиболее универсальным компонентом, который может произвольно управлять вектором луча. На рис. 2 показан принцип XY-сканера. Два гальванических устройства установлены ортогонально, входящий лазерный луч отражается от гальванического зеркала по оси X и снова отражается от гальванического зеркала по оси Y, и луч попадает в пространство для визуализации. Направление луча можно определить комбинацией угла отклонения двух зеркал. Сканированный лазерный луч создает лазерные листы или туннели в качестве эффекта луча или рисует лазерную графику на экране. Для эффекта экрана скорость сканирования особенно важна для сканера X-Y, потому что он должен сканировать быстро и точно для получения хорошего качества изображения. В настоящее время для экранного эффекта используется только гальваника с обратной связью, а для простой абстрактной графики иногда используются гальво без обратной связи и резонансные гальво.
Прочие компоненты
Компоненты, помимо описанной выше оптики, включают драйвер сканера, источник питания лазера, систему охлаждения лазера, контроллер/консоль дисплея и другие. Лазерный проектор состоит из этих компонентов.
Создание лазерного модуля
Фото 2. Лазерный модуль с регулируемой температурой
Я купил зеленый лазерный модуль за 6720 иен в Kyoritsu Denshi. Это лазерный модуль DPSS с мощностью 532 нм/5 мВт (мин). Он может увеличить выходную мощность в несколько раз выше номинальной мощности, конечно, это не гарантийный случай. Результат измерения мощности составляет 15 мВт без какой-либо регулировки и 20 мВт с регулировкой подстроечного резистора. Это означает, что с лазерным модулем нельзя работать, не зная основ лазерной безопасности. Кажется, этот лазерный модуль предназначен для лазерной указки типа ручки, судя по ее форме, я думаю, что это будет очень опасная лазерная указка :-).
Однако есть не только хорошие черты. Когда лазерный модуль работает какое-то время, выходная мощность падает из-за повышения температуры. Большинство лазерных модулей DPSS общего назначения имеют температурный контроль для обеспечения стабильной работы. Этот лазерный модуль для дешевой лазерной указки, у него нет такой функции, поэтому я сделал лазерный блок с контролем температуры и внешней модуляцией. На фото 2 показан встроенный зеленый лазерный блок.
Поскольку точность регулирования температуры не требуется, используется простое ПИ-регулирование. MCU считывает сопротивление термистора, соединенного с лазерным модулем, преобразует его в температуру и управляет модулем Пельтье с ошибкой между температурой модуля и установленной температурой. Выходной сигнал лазера можно модулировать с помощью внешнего входа модуляции через MCU, и он отключается для защиты лазерного модуля, когда температура модуля выходит за установленные пределы.
Создание гальванометрических сканеров
Я искал существующий проект по созданию замкнутых гальванических систем, однако не смог найти такой проект в Интернете. Большинство самодельных сканеров сделаны из динамика без какой-либо обратной связи. Кажется, еще никто не пытался построить замкнутый гальванический контур. Я был вынужден начать проект с нуля, и я смог построить гальванические цепи замкнутого цикла с достаточной производительностью при некотором испытании. Я считаю, что этот отчет поможет лазеристам, у которых есть подобный проект.
Что такое гальванометр?
Гальванометр является одним из электрических приборов, используемых для обнаружения слабого тока, его условное обозначение (G) . При обнаружении очень малого тока гальванометр использовался с прикрепленным зеркалом и источником света вместо иглы, чтобы увеличить отклонение, и существующие гальванометры также унаследовали этот принцип. Гальво имеют очень тонкий ротор, чтобы свести к минимуму инерцию ротора для быстрого движения. Подвижная катушка заменяется высоким жестким твердым ротором, таким как подвижный магнит и подвижное железо, а катушка якоря перемещается к статору для увеличения теплового излучения. Эту структуру можно назвать «Серводвигатель», а не гальванометр.
Регулирование с обратной связью
Рис. 3. Переходная характеристика гальвосистемы
Вал гальвосистемы без обратной связи удерживается торсионной пружиной, ротор перемещается в положение, в котором балансируется между генерируемым крутящим моментом ротора и восстанавливающий момент торсионной пружины. Это тот же принцип, что и традиционный гальванометр. Им можно управлять в одну сторону, ротор перемещается в положение, пропорциональное току катушки. Однако полоса пропускания гальванических преобразователей с разомкнутым контуром ограничена, поскольку имеет резонансную частоту, определяемую инерцией ротора и жесткостью пружины.
При управлении с обратной связью положение ротора определяется детектором положения, оно сравнивается с заданным положением, и положение ротора контролируется для отслеживания заданного положения. Это также называется контроллер обратной связи или сервоуправление . Это может улучшить скорость и точность сканирования по сравнению с управлением без обратной связи ( Рисунок 3 ). Энергоэффективность также повышается, поскольку отсутствует потеря мощности из-за торсионной пружины. Однако управление с обратной связью требует затрат на детектор положения, сервоусилитель и т.п. Этот проект строит гальвоуправление с обратной связью.
Детектор положения
Рис. 4. Емкостный детектор положения
Детектор положения является наиболее важной частью системы управления с обратной связью. резольвер) и проводящие (потенциометр). Я выбрал простой емкостной метод, в котором используется принцип, заключающийся в том, что при подаче переменного напряжения на конденсатор ток, протекающий через конденсатор, пропорционален значению емкости. Его структура аналогична настроечному конденсатору, используемому в радио. В практической конструкции один электрод заземляется, поскольку это удобно с учетом конструкции, но при измерении тока конденсатора в такой конструкции необходимо учитывать схему схемы.
На схеме, показанной на Рис. 4a , генерируется составляющая постоянного тока, указанная стрелками, и открывается путь постоянного тока, как показано на Рис. 4b , выпрямленная составляющая постоянного тока может быть обнаружена гальванометром (G). На самом деле изменение емкости очень мало, и его невозможно стабильно обнаружить из-за паразитной емкости и любых помех. На рис. 4c показана схема, используемая для практического проектирования, два дифференциальных электрода и диоды соединены друг с другом в противоположной полярности. Сумма выпрямленных токов становится разницей между ними, любой фактор, влияющий на точность, может быть устранен, и его можно стабильно обнаружить. На этом рисунке, когда подвижный электрод перемещается влево, на Vo появляется положительное напряжение, и наоборот. Детектор положения, встроенный в этот проект, изменяет разностную емкость всего на несколько пФ в полной шкале (90° механического отклонения), и можно было получить достаточное изменение выходного напряжения.
Изготовление деталей и сборка
Фото 3. Детали гальво
Фото 3 показаны основные части гальво, которые предстоит построить. Объяснение каждой детали следующее:
- Базовая рама. Стеклянно-эпоксидные прото-платы нарезаются подходящего размера, две опорные доски устанавливаются на торцевые блоки и из них получается корпус гальванопластики.
- Обмотки статора. Намотайте UEW (уретановый эмалированный провод) диаметром 0,3 мм 60 витков на бобину и зафиксируйте форму лаком, а затем извлеките ее из бобины.
- Шариковые подшипники. Они являются дополнительными частями комплекта модели MINI-4WD (OD=5, ID=2, L=2,5) .
- Ротор с подвижным магнитом. Сплошной ротор жестче спирального, вредного резонанса не возникает. Вал из углеродистой стали взят из старьевщика (D=2, L=45), а неодимовые магниты взяты из вычищенных жестких дисков. Магниты вырезаются и прикрепляются к валу, а затем формуются с помощью шлифовального станка с водяным охлаждением. Вал должен быть максимально тонким и легким, чтобы свести к минимуму инерцию ротора.
- Подвижный электрод для частичного разряда. На тонкой стеклоэпоксидной плате (D=8, t=0,2) сформирован электрод в форме бабочки. Диапазон рабочих углов составляет 90° у электрода в форме бабочки и 180° у электрода в форме полумесяца. 90° достаточно для сканера гальванометра.
- Статорный электрод для частичного разряда. Это тот же материал, что и подвижный электрод, разделенный на четыре квадранта.
Фото 4. Виды крупным планом
Фото 4 показывает крупный план встроенного гальванометра, схема доступна в технических примечаниях.
- Гальво строится. Две катушки статора размещены и закреплены вокруг магнита ротора. Я не мог сделать точный сердечник статора, поэтому я принял полную конструкцию без сердечника, чтобы избежать ненужного реактивного момента. Это приводит к тому, что константа крутящего момента довольно мала, 2,5 мН-м/А.
- Сторона статора PD. Острая пружинная проволока (фосфористая бронза, диаметр 0,4 мм), прижимающая вал, создает потенциал земли для движущегося электрода и создает предварительное давление на подшипники для одновременного устранения вибрации. Точка контакта должна быть в центре вала, чтобы свести к минимуму трение, иначе это вызовет ошибку гистерезиса. Небольшое количество масла для электрических контактов увеличивает проводимость и стабильность.
- Сторона ротора ПД. Ротор ПД закреплен сзади, а электроды прикреплены к валу токопроводящей краской. Зазор между ротором и статором должен быть максимально близким и параллельным, иначе чувствительность и линейность будут хуже.
- Крепление для зеркала. Вырежьте первое поверхностное зеркало и прикрепите его к держателю зеркала из алюминиевого стержня (D=5).
Сборка сервоусилителей
Как работает сервопривод
Рис. 5. Схема работы сервопривода (упрощенная)
На рис. 5 показана блок-схема сервоусилителя для этого проекта. В позиционной сервосистеме порядок задержки на управляемом объекте становится высоким, и его нельзя стабильно контролировать, если не использовать фазовую компенсацию, подходящую для сервосистемы. Метод управления для гальванической системы с обратной связью — PD-управление, а для D-управления компенсация задержки тока-скорости и задержки скорости-положения выполняется отдельно. I-управление опущено, поскольку оно может повлиять на стабильность сервопривода. В этой системе почти нет ни трения, ни статического крутящего момента, поэтому кажется, что нет проблем с точностью позиционирования даже без I-управления.
Характеристики детектора положения
Рис. 6. Выход ЧР и положение ротора
Электрод статора детектора положения разделен на четыре квадранта, а рабочий диапазон углов становится ±45°, как показано на Рис. 6 . Сервосистема блокирует окрашенную область, чтобы полярность вращения и выходной сигнал PD соответствовали для правильной работы сервопривода. Он может зафиксироваться в серой области, что является неправильным положением, но при подаче питания сканера с командой положения центра ротор возвращается в центр, где бы он ни находился. Нормальный рабочий диапазон установлен на ±20° (оптическое отклонение ±40°), что достаточно для сканеров гальванометра.
Монтажные платы
Это встроенный сервоусилитель и принципиальная схема. Это простая и обычная схема на ОУ, в ней нет ничего сложного. Однако он имеет усилитель мощности и небольшой усилитель сигнала на плате вместе. Вы должны обратить внимание на непреднамеренное сцепление с конструкцией платы, иначе вы будете страдать от колебаний, искажений или нестабильности, а усиление сервопривода будет ограничено. В настоящее время схема частичного разряда немного зависит от усилителя мощности, может быть лучше переместить его на гальваническую цепь, как существующие гальванические цепи.
Для сервоусилителя требуется источник питания с двойным выходом ±20 вольт. Он генерируется с помощью простого преобразователя постоянного тока, питаемого от одного источника постоянного тока +12 вольт. Это не то, что должно регулироваться, традиционный блок питания типа трансформатор-мост-конденсатор также будет работать хорошо.
Это форма волны, которая представляет собой переходную характеристику сервоусилителя. Он должен регулироваться по току, однако выходное напряжение насыщается из-за индуктивности катушки. Напряжение питания должно быть как можно выше, чтобы свести к минимуму этот эффект. Также можно обнаружить падение напряжения при высоком выходном токе. Это связано с ограничением тока LM675, операционный усилитель высокой мощности, такой как LM12, может быть лучше, чем LM675. Однако такой сильный операционный усилитель может сжечь гальваническую катушку из-за перегрузки или колебаний, так что для гальванической защиты потребуется любая тепловая защита.
Сборка контроллера
Рис. 7. Блок-схема контроллера
Контроллер лазера должен генерировать как минимум два векторных сигнала (аналоговый ±1 В) для гальванических импульсов и сигнал гашения (TTL) для модуляции выходного сигнала лазера. Эти сигналы могут генерироваться любой платой микроконтроллера, найденной в мусорном ящике, или простым цифро-аналоговым адаптером, подключенным к параллельному порту ПК. В этом проекте я разработал и построил новую плату контроллера, чтобы минимизировать размер платы. Рисунок 7 показана блок-схема платы контроллера, а принципиальная схема доступна в технических примечаниях. Контроллер генерирует только векторные данные с сохраненным кадром, и управление больше не осуществляется. Нет необходимости объяснять каждую функцию платы контроллера и ее прошивки, потому что вы должны иметь навыки проектирования контроллера лазерного дисплея, если вы собираетесь собирать гальво.
Инструменты для создания кадра
Поскольку графические данные, используемые в лазерном проекторе, основаны на векторах, а не на основе растра, стандартные графические инструменты нельзя использовать для создания данных кадра. Любой векторный графический инструмент необходим для создания векторных кадров. Есть несколько инструментов для создания лазерных изображений, предназначенных для векторной графики, но они слишком дороги для хобби или временного проекта, поэтому я разработал простой инструмент для векторной трассировки. Он обрабатывает файлы кадров в общем формате csv, потому что я также хочу использовать его для любых других целей :-). Это бесплатное программное обеспечение, доступное в технических заметках. Сценарий для преобразования файла кадра ild в файл csv также включен.
Результаты
Встроенный лазерный проектор
Каждый компонент смонтирован на базовой плате из алюминия размером 240×150×5 мм.
Работа от батареи
Лазерный проектор с батареей и блоком питания можно хранить в кейсе.
Регулировка
При применении прямоугольной волны для оси Y и пилообразной волны для оси X будет проецироваться ступенчатая характеристика оси Y. Это означает меньшую фазовую компенсацию. Когда его слишком много, края импульсов будут притуплены.
Сведите к минимуму звоны с помощью триммера LFD для компенсации низких частот (1-й опрос). Левые небольшие звоны могут быть удалены с помощью триммера HFD для компенсации высоких частот (2-й опрос).
Ось Y настроена идеально. Теперь вы сможете найти асимметрию между передним и задним фронтами. Это происходит из-за асимметрии между возможностями источника и приемника LM675.
Отрегулируйте ось X таким же образом. Импульсный тест может выразить ступенчатую характеристику лучше, чем квадратичный тест. Ширина импульса для этих тестов составляет 8 мс.
ILDA 12K@20°
Это магический круг… скорее тестовый шаблон ILDA. Дополнительные сведения об этом см. по ссылке в технических примечаниях.
ILDA 30K@8°
Мой сканер не соответствует стандарту ILDA 30K. Кто первым достигнет этой цели? 🙂
ILDA 18K@8°
Кажется, предел моего сканера — ILDA 18K, но для хобби этого достаточно.
Различная лазерная графика
Буква в квадрате (51fps)
Приложение (28 кадров в секунду)
Гико-кот проецируется на стену с расстояния 60 м (38 кадров в секунду)
Он также может проецироваться в облако!
Юки Котономия (12 кадров в секунду)
Для внутреннего светового шоу используются генераторы масляного тумана под названием Hazer, чтобы улучшить видимость луча и минимизировать мощность лазера. Спирали от комаров тоже хорошо работают 🙂
Образец набора рамок от International Laser Production. (frasamp.avi)
Сгенерированный 3D кадр. (корона.avi)
Технические примечания и связанные ссылки
Контроллер | MCU: ATmega64 (Atmel) Память данных: MMC/SD LCD, выходы X-Y, выход модуляции |
X-Y сканер | Скорость: ILDA 18K @8°, ILDA 12K @20° Рабочее отклонение: 80° (оптическое) Размер зеркала: 5×8 [мм] |
Power Requirement | Controller/Laser: 5V/1. 5A X-Y Scanner: ±20V/1A |
Power Consumption | Idle: 7W Рабочая: 22 Вт (ILDA 18K @8°) |
Размеры | 240 (W), 150 (D), 40 (H) [MM] |
Вес | 1,0KG |
Основная информация
- Базовая лазерная безопасность (LaserFX)
- Около ILDA Тестовая таблица (LaserFX)
Похожие проекты
- Самодельное лазерное шоу Norm
Делаем текстовый лазерный проектор своими руками / Хабр
Давайте узнаем, как сделать достаточно простой лазерный проектор из электроники, которую можно найти дома.
Введение
Существует два способа создания изображения с помощью лазера — векторное сканирование и растровое сканирование.
При векторном сканировании лазер перемещается по контурам изображения, отключаясь только при переходе от одного контура к другому. Это означает, что лазер работает большую часть времени, что обеспечивает довольно яркое изображение.
Этот метод чаще всего используется в крупных промышленных лазерных проекторах, но он требует использования довольно сложного электромеханического устройства — гальванометра — для быстрого перемещения лазера. Цены начинаются от 80 долларов за пару, и это очень непрактично (хотя и возможно) сделать дома.
Второй способ — растровое сканирование. Там лазерный луч движется из стороны в сторону, рисуя изображение строка за строкой. Этот метод использовался в старых ЭЛТ-телевизорах и мониторах.
Поскольку как вертикальные, так и горизонтальные перемещения выполняются неоднократно, требуется гораздо более простая механическая настройка, чем векторное сканирование. Кроме того, поскольку изображение разделено на отдельные элементы, его намного проще программировать.
Основным недостатком растрового сканирования является то, что луч проходит через каждый элемент изображения, даже те, которые не нуждаются в освещении, в результате чего изображение становится более тусклым. Но из-за простоты именно этот метод я выбрал для своего лазерного проектора.
Для перемещения лазерного луча вдоль линии (горизонтально) есть очень удобный прием — использовать зеркало, вращающееся с постоянной скоростью. Поскольку вращение непрерывное, вы можете перемещать луч довольно быстро. А вот переместить луч на другую линию сложнее.
Самый простой вариант — использовать несколько лазеров, направленных на вращающееся зеркало. Недостатком является то, что количество отображаемых линий будет определяться количеством используемых лазеров, что усложняет настройку, плюс вам потребуется довольно высокое зеркало. Но есть и положительные стороны: единственной движущейся частью всей системы является зеркало (меньше вещей, которые можно разбить), а использование нескольких лазеров может сделать изображение ярче. Вот пример проектора, построенного таким образом.
Другой метод сканирования, часто встречающийся в Интернете, представляет собой объединение вертикального и горизонтального сканирования с помощью вращающегося зеркального барабана, в котором отдельные «грани» расположены под разными углами к оси вращения. Эта конфигурация зеркала заставляет лазерный луч отражаться под разными вертикальными углами, когда зеркало вращается, создавая вертикальное сканирование.
Несмотря на то, что получившийся проектор довольно прост по своей сути (нужен только лазер, зеркало с мотором и датчик синхронизации), у этого метода есть большой минус — построить многогранное зеркало в домашних условиях очень сложно. Обычно наклон «граней» должен быть идеально отрегулирован во время строительства, и уровень требуемой точности безумно высок.
Вот пример такого проектора.
Чтобы облегчить себе задачу, я использовал другой метод сканирования — постоянно вращающееся зеркало для формирования горизонтальной развертки и периодически колеблющееся зеркало для вертикальной развертки.
Реализация
Горизонтальное сканирование
Где найти быстровращающееся зеркало? В старом лазерном принтере, конечно! В лазерных принтерах используется многоугольное зеркало, установленное поверх бесщеточного двигателя для сканирования лазерным лучом бумаги. Двигатель обычно устанавливается поверх печатной платы, которая им управляет.
У меня уже был зеркальный модуль от старого принтера:
Я не смог найти документацию на модуль или чип внутри него, поэтому для определения разводки выводов модуля мне пришлось его реконструировать. Линии питания легко найти — они подключены к единственному электролитическому конденсатору на печатной плате. Но просто подать питание на двигатель недостаточно, чтобы заставить его вращаться — вам также нужно подать синхронизирующий сигнал, чтобы установить скорость вращения. Сигнал представляет собой простой меандр частоты от 20 до 500-1000 Гц.
Чтобы найти нужную линию, я взял генератор импульсов, настроенный на 100 Гц, и подключил его (через резистор) к каждой доступной линии порта лазерного модуля. Как только сигнал поступает на правильную линию, двигатель начинает вращаться. Зеркало вращается достаточно быстро для наших целей — как позже было измерено, оно вращается со скоростью более 250 RPS. Но, к сожалению, вращение двигателя делало его довольно шумным. Это не проблема для моих экспериментов, но, безусловно, было бы заметно, когда проектор собран и работает. Возможно, это можно смягчить, используя более новый зеркальный модуль или просто поместив модуль в коробку.
Лазер
Для предварительных тестов я использовал лазер от дешевой лазерной указки. Модуль нужно настроить так, чтобы он имел несколько степеней свободы — чтобы правильно наводить лазер на зеркало.
Так как мы используем растровое сканирование, лазерный свет распространяется по всей площади изображения, из-за чего изображение довольно тусклое — видно только в темноте.
Итак, много позже, после того, как я успешно нарисовал изображение, я заменил лазерный модуль на более мощный — лазерный диод от DVD-плеера.
Предупреждение: DVD-лазеры очень опасны и могут ослепить вас! При работе с лазером всегда используйте защитные очки!
И лазер, и многоугольные зеркальные модули были установлены на небольшой деревянной дощечке. После подачи тактового сигнала на мотор и питания на лазер следует направить лазер так, чтобы луч попадал на края зеркала. В результате, пока зеркало вращается, получается длинная горизонтальная линия.
Фотодатчик синхронизации
Чтобы микроконтроллер мог отслеживать положение движущегося лазерного луча, нам нужен фотодатчик. Но для этой цели я использовал фотодиод, закрытый куском картона с небольшим отверстием посередине. Это необходимо для более точного отслеживания момента попадания луча на фотодиод.
Вот система крепления фотодиода (без картона):
При нормальной работе отраженный лазерный луч должен попасть сначала на фотодиод, а только потом — на зеркало вертикальной развертки.
После установки датчика протестировал его, подав напряжение через резистор и наблюдая за сигналом на осциллографе — его амплитуды хватило для подключения датчика напрямую к GPIO-входу микроконтроллера.
Вертикальное сканирование
Как я упоминал ранее, я использовал периодически колеблющееся зеркало для формирования вертикальной развертки. Как вы на нем ездите? Самый простой способ — использовать электромагнит. Иногда люди просто монтируют зеркала поверх компьютерных динамиков, но это не особенно желательный вариант (результаты непостоянны, их слишком сложно откалибровать).
В своей сборке я использовал двигатель BLDC от DVD-плеера для управления зеркалом вертикального сканирования. Поскольку проектор предназначался для вывода текста, линий для рисования было немного, а это означало, что зеркало должно быть лишь слегка наклонено.
Электродвигатель BLDC состоит из трех катушек, которые вместе образуют статор. Если одну из катушек подключить к положительно заряженному источнику питания, а две другие поочередно подключить к отрицательно заряженному источнику, ротор двигателя будет колебаться. Максимальный угловой размах определяется конфигурацией двигателя, а именно — количеством полюсов. Для DVD-мотора она не превышает 30 градусов. Поскольку этот двигатель довольно мощный и им легко управлять (требуются только два ключа), он очень хорошо подходит для нашей цели создания текстового лазерного проектора.
Вот так выглядит мотор с подключенным зеркалом:
Обратите внимание, что отражающая поверхность зеркала должна быть спереди — то есть оно не закрыто стеклом.
Обзор
Вот так проектор выглядит в собранном виде:
Проекционный модуль вблизи:
Многоугольное зеркало движется по часовой стрелке, поэтому лазерный луч движется слева направо.
Мощный лазерный диод DVD уже установлен (внутри коллиматора). Зеркало вертикального сканирования настроено таким образом, что проецируемое изображение направлено вверх — в моем случае к потолку моей комнаты.
Как видно из рисунка, лазер и механические части проектора управляются микроконтроллером STM32F103, установленным на небольшой отладочной плате (Blue Pill). Эта плата устанавливается в макетную плату.
Схема устройства:
Как я уже упоминал ранее, для управления двигателем многоугольного зеркала нам нужен только один сигнал — тактовый сигнал (POLY_CLOCK), который вырабатывается одним из таймеров STM32, работающих в режиме PWM. Его частота и коэффициент заполнения не изменяются во время работы проектора. Для питания мотора использую отдельный блок питания 12В.
Два ШИМ-сигнала для управления зеркалом вертикальной развертки генерируются другим таймером микроконтроллера. Эти сигналы проходят через микросхему ULN2003A, которая управляет приводом DVD. Таким образом, устанавливая различные коэффициенты заполнения каналов ШИМ того времени, мы можем изменить угол поворота двигателя.
К сожалению, текущая версия проектора не дает обратной связи по расположению зеркала. Это означает, что микроконтроллер может управлять зеркалами, но не «знает» их текущее положение. Инерция ротора и индуктивность катушек создают некоторые задержки при изменении направления вращения.
Благодаря всему этому есть два основных следствия:
- Плотность линий непостоянна, потому что скорость вращения зеркала нельзя контролировать;
- Многие линии не работают. Зеркало вертикальной развертки колеблется циклами, поэтому часть строк могла выводиться в перевернутом виде, а другая — в перевернутом. В результате, поскольку мы не можем отслеживать положение, линии могут отображаться только тогда, когда двигатель вращается определенным образом. Поскольку отображается только половина строк, яркость изображения уменьшается вдвое.
Тем не менее, отсутствие обратной связи делает устройство довольно простым в сборке.
Процесс формирования изображения тоже достаточно прост:
- Каждый раз, когда луч лазера попадает на фотодиод, микроконтроллер генерирует прерывание. При этом прерывании MCU рассчитывает текущую скорость горизонтальной развертки. После этого специальный таймер синхронизации сбрасывается.
- Этот таймер синхронизации генерирует собственные прерывания в определенные моменты горизонтальной развертки.
- В частности, через некоторое время после синхронизации необходимо сформировать сигнал управления лазером. Мое устройство формирует его комбинацией DMA+SPI. По сути, эти модули передают строку изображения на выходе MOSI SPI в нужное время, по одному биту за раз.
- После окончания вывода изображения лазер следует снова включить, чтобы фотодиод снова мог принять его луч.
Модуляция лазера осуществляется через один из ключей микросхемы ULN2003A. Резистор R3 нужен для защиты лазерного диода от перегрузки по току. Он установлен прямо на конце лазерного кабеля, изолирован. Для питания лазера я использовал внешний блок питания. Важно контролировать потребление лазерного тока и следить за тем, чтобы оно находилось в допустимом диапазоне для конкретного лазерного диода.
Пример изображения (высота 8 строк):
Текст несколько непропорциональный, поскольку проектор направлен на стену под углом. В настоящее время каждый цикл вертикального сканирования составляет 32 шага (1 шаг означает поворот многоугольного зеркала на 1 ребро).
Проектор может отображать 14 отдельных линий: все, что идет дальше, начинает смешиваться с другими линиями, портя изображение.
На фото в начале тоже используется 8-строчный шрифт, что позволяет несколько хорошо отображать даже две строки текста.