Levný laserový projektor

Výhody projektoru:

• Skenování se provádí pomocí zrcadel v X a Y.
  
• 2x 35mm krokový motor s krokem 0,9 stupně - 400 kroků/ot. - 5 V.
  
• Automatická kalibrace zrcátek.
  
• Dálkové ovládání (volitelně přes bluetooth).
  
• Automatický režim.
  
• Aplikace pro dálkové ovládání s grafickým rozhraním.
  
• Open source.

Laserové projektory lze rozdělit do dvou hlavních kategorií. Buď používají k promítání vzoru difrakční sklo/fólii, nebo mají systém, který pohybuje laserovým paprskem ve směrech XY, tedy klasické rozmítání CRT televizorů. Druhá možnost má vždy velké výhody, protože můžete naprogramovat vzor, ​​který se bude promítat. Zatímco v prvním případě laserový paprsek promítá statický obraz, ve druhém se laser stále skládá z jediného paprsku, který se velmi rychle pohybuje, čímž kreslí obraz. Pokud se laserový paprsek pohybuje velmi rychle, pak vnímáme obraz jako jeden celek.Obvykle se toto skenování provádí pomocí dvou kolmých zrcadel, z nichž každé je schopné pohybovat laserovým paprskem podél své vlastní osy. Kombinací budeme moci umístit trám, kam budeme chtít.

Profesionální projektory obvykle používají galvanometrické skenery. Mohou umístit laserový paprsek na 60 000 různých míst za 1 sekundu. To vytváří skutečně plynulou projekci bez stroboskopického efektu. Takové projektory jsou však velmi drahé. Ve svém projektoru jsem použil krokové motory. Nejsou samozřejmě tak rychlé, ale jsou levné.

Laser kreslí design otáčením podél čar stále dokola při velmi vysoké rychlosti. Někdy existuje několik částí šablony, které spolu nesouvisí. V tomto případě je každé písmeno odděleno, nicméně když se laser pohybuje od jednoho písmene k druhému, vytvoří nežádoucí čáru. To lze vyřešit vypnutím laseru na krátkou dobu. Celá myšlenka spočívá v tom, že laser se přepíná, když jde z jednoho do druhého. To se provádí pomocí vysokorychlostní řídicí jednotky, která musí být synchronizována se snímacím systémem.
Zjednodušeně řečeno, krokové motory se otáčejí danou synchronizační rychlostí a procházejí celou projekční plochou. A laser se střídavě vypíná a zapíná a promítá požadované oblasti.

V seznamu níže najdete komponenty, které jsem použil, a odkazy na obchod, kde jsem je zakoupil.

• Arduino Uno - AliExpress
  
• Adafruit Motor Shield V2- AliExpress
  
• Laserový modul zelený - AliExpress
  
• 2x 35mm krokový motor 0,9° - 400 kroků/ot. - 5 V - AliExpress
  
• Světelná dioda 3 kusy - AliExpress
  
• Modul HC-06 Bluetooth sériový modul - AliExpress
  
• fotodioda - AliExpress
  
• Tranzistor BC547B - AliExpress
  
• 2K variabilní odpor dva kusy - AliExpress
  
• přepínač - AliExpress
  

A pak nějaké materiály a nástroje, které budete potřebovat.

• Zrcadlo je obousměrné (nejlépe kovové zrcadlo, např. HDD).
  
• Hliníkový plech (nebo železo).
  
• Horké lepidlo.
  
• Dráty.
  
• Kleště.
  
• Vrtat.
  
• Distribuční krabice.
  

Sestavení projektoru

Začněme sestavovat „srdce“ našeho projektoru – stranu paprsku. K tomu potřebujeme nůžkami na kov vystřihnout z hliníkového plechu (nebo z cínu) stojan pro krokové motory ve tvaru „L“.
Vyvrtáme díru a namontujeme krokové motory. Krokové motory musí být přísně kolmé, ale výškově přesazené.

Vyrábíme zrcadla.

Abychom vytvořili zrcadlové prvky, musíme vzít disk z rozbitého pevného disku. Proč ne jednoduché zrcadlo? - ptáš se. Jednoduché zrcadlo nebude fungovat, protože je zrcadleno pouze na jedné straně a jak si pravděpodobně pamatujete, zrcadla v projektoru se otáčejí v kruhu. Můžete také použít běžné laserové disky, ale ty se tak dobře neodrážejí a část jasu se ztratí.
Disk pevného disku je potřeba oříznout, nejlépe bruskou.
Výsledná zrcadla nalepíme horkým lepidlem na krokové motory.

Elektronika

Projektor ovládá Arduino Uno plus ovladač krokového motoru od stejné společnosti. Ovládání probíhá přes Bluetooth, ale lze jej provádět i přímo přes uart adaptér.
Pro ty, kteří alespoň jednou pracovali s Arduinem, myslím, že není třeba vysvětlovat, jak co připojit, ale pro ty, kteří nepracovali, nevidím smysl.
Laserová dioda je také napájena přes Arduino s nastavením jasu. Dodatečně vám ukážu, kde je připojena fotodioda. Tato fotodioda je potřeba pro počáteční kalibraci projektoru.Instaluje se kolmo k hornímu motoru, věnujte pozornost otvoru nad spodním motorem.

Kalibrace

Poté, co jste vše sestavili a odladili, musíte projektor zkalibrovat. K tomu nám poslouží fotodioda umístěná v otvoru na středové ose přímo nad krokovým motorem v ose X. Pro získání přesnějších měření bylo zapotřebí zapojení s proměnným odporem. Při kalibraci čteme hodnoty z fotodiody a když hodnota překročí určitou hodnotu (laser do ní svítí přímo), motory se zastaví a vrátí se do původní polohy.
Kód, kalibrační programy.

pseudo kód pro kalibraci

// 1krok = 0,9° / 400kroků = 360° = plná rotace

laserOn();

for (int a=0; a<=400; a++) {

for (int b=0; b<=400; b++) {

photodiodeValue = readValue();

if (photodiodeValue >= photodiodeThreshold) {

laserOff();

vrátit se domů();

}

krokY(1,1);

}

krokX(1,1);

}

laserOff();

neúspěšné();

Konečná montáž

Celý projektor byl umístěn v plastové spojovací krabici a utažen šrouby. Projektor je přenosný, stačí zapojit zdroj energie, přepnout vypínač a máte vlastní laserovou show.

Aplikace laserového ovládání

Ovládací aplikace byla vytvořena v C# a umožňuje přepínat mezi šablonami, upravovat rychlost a vidět aktuální akce.

Program a podobný kód s firmwarem

Stáhnout si ho můžete zde.
Ujistěte se, že máte na svém počítači nainstalovaný .NET framework 4.5.2, který je nutný ke spuštění aplikace.

Video z práce projektoru

Původní článek v angličtině