Günstiger Laserprojektor

Vorteile des Projektors:

• Das Scannen erfolgt über Spiegel in X und Y.
  
• 2x 35-mm-Schrittmotor mit 0,9-Grad-Schritten – 400 Schritte/Umdrehung. - 5 V.
  
• Automatische Spiegelkalibrierung.
  
• Fernbedienung (über Bluetooth optional).
  
• Automatikmodus.
  
• Fernbedienungsanwendung mit grafischer Oberfläche.
  
• Open Source.

Laserprojektoren können in zwei Hauptkategorien unterteilt werden. Entweder verwenden sie Beugungsglas/-folie, um das Muster zu projizieren, oder sie verfügen über ein System, das den Laserstrahl in die XY-Richtung bewegt, also den klassischen Schwenk von Röhrenfernsehern. Die zweite Option hat immer große Vorteile, da Sie das projizierte Muster programmieren können. Während im ersten Fall der Laserstrahl ein statisches Bild projiziert, besteht der Laser im zweiten Fall noch aus einem einzelnen Strahl, der sich sehr schnell bewegt und so das Bild zeichnet. Bewegt sich der Laserstrahl sehr schnell, nehmen wir das Bild als Ganzes wahr.Typischerweise erfolgt dieses Scannen mithilfe zweier senkrechter Spiegel, von denen jeder den Laserstrahl entlang seiner eigenen Achse bewegen kann. Durch die Kombination können wir den Balken an der gewünschten Stelle platzieren.

Professionelle Projektoren verwenden typischerweise galvanometrische Scanner. Sie können den Laserstrahl in einer Sekunde an 60.000 verschiedenen Orten positionieren. Dadurch entsteht eine wirklich gleichmäßige Projektion ohne Strobe-Effekt. Allerdings sind solche Projektoren sehr teuer. Ich habe in meinem Projektor Schrittmotoren verwendet. Sie sind natürlich nicht so schnell, aber günstig.

Der Laser zeichnet das Design, indem er mit sehr hoher Geschwindigkeit immer wieder entlang der Linien rotiert. Manchmal gibt es mehrere Teile einer Vorlage, die nicht miteinander in Zusammenhang stehen. In diesem Fall wird jeder Buchstabe getrennt. Wenn sich der Laser jedoch von einem Buchstaben zum anderen bewegt, entsteht eine unerwünschte Linie. Dies kann durch kurzzeitiges Ausschalten des Lasers behoben werden. Die ganze Idee besteht darin, dass der Laser wechselt, wenn er von einem zum anderen wechselt. Dies geschieht über eine Hochgeschwindigkeitssteuereinheit, die mit dem Scansystem synchronisiert werden muss.
Vereinfacht ausgedrückt rotieren Schrittmotoren mit einer vorgegebenen Synchronisationsgeschwindigkeit und durchlaufen dabei die gesamte Projektionsfläche. Und der Laser schaltet sich abwechselnd aus und wieder ein und projiziert so die gewünschten Bereiche.

In der Liste unten finden Sie die von mir verwendeten Komponenten und Links zu dem Geschäft, in dem ich sie gekauft habe.

• Arduino Uno - AliExpress
  
• Adafruit Motor Shield V2- AliExpress
  
• Lasermodul grün - AliExpress
  
• 2x 35mm Schrittmotor 0,9° - 400 Schritte/Umdrehung. - 5 V - AliExpress
  
• Leuchtdiode 3 Stück - AliExpress
  
• Modul HC-06 Bluetooth-Seriellmodul - AliExpress
  
• Fotodiode - AliExpress
  
• Transistor BC547B - AliExpress
  
• 2K variabler Widerstand zweiteilig - AliExpress
  
• Schalten - AliExpress
  

Und dann einige Materialien und Werkzeuge, die Sie benötigen.

• Der Spiegel ist bidirektional (der beste Metallspiegel, z. B. HDD).
  
• Aluminiumblech (oder Eisen).
  
• Heißkleber.
  
• Drähte.
  
• Zange.
  
• Bohren.
  
• Verteilerkasten.
  

Projektormontage

Beginnen wir mit dem Zusammenbau des „Herzens“ unseres Projektors – der Seite des Strahlschwenks. Dazu müssen wir mit einer Metallschere einen „L“-förmigen Ständer für Schrittmotoren aus einem Aluminiumblech (oder aus Blech) schneiden.
Wir bohren ein Loch und installieren Schrittmotoren. Schrittmotoren müssen streng senkrecht, aber in der Höhe versetzt sein.

Wir machen Spiegel.

Um Spiegelelemente herzustellen, müssen wir eine Diskette von einer kaputten Festplatte nehmen. Warum nicht ein einfacher Spiegel? - du fragst. Ein einfacher Spiegel funktioniert nicht, da er nur auf einer Seite gespiegelt ist und sich die Spiegel im Projektor, wie Sie sich wahrscheinlich erinnern, im Kreis drehen. Sie können auch normale Laserscheiben verwenden, diese reflektieren jedoch nicht so gut und es geht ein Teil der Helligkeit verloren.
Die Festplatte muss zerschnitten werden, am besten mit einer Schleifmaschine.
Die entstandenen Spiegel kleben wir mit Heißkleber auf die Schrittmotoren.

Elektronik

Der Projektor wird von einem Arduino Uno plus einem Schrittmotortreiber derselben Firma gesteuert. Die Steuerung erfolgt über Bluetooth, kann aber auch direkt über einen UART-Adapter erfolgen.
Für diejenigen, die mindestens einmal mit Arduino gearbeitet haben, besteht meiner Meinung nach keine Notwendigkeit zu erklären, wie man was verbindet, aber für diejenigen, die noch nicht gearbeitet haben, sehe ich keinen Sinn darin.
Die Laserdiode wird ebenfalls über einen Arduino mit Helligkeitsanpassung betrieben. Außerdem zeige ich Ihnen, wo die Fotodiode angeschlossen ist. Diese Fotodiode wird für die Erstkalibrierung des Projektors benötigt.Der Einbau erfolgt senkrecht zum oberen Motor, achten Sie auf das Loch über dem unteren Motor.

Kalibrierung

Nachdem Sie alles zusammengebaut und debuggt haben, müssen Sie den Projektor kalibrieren. Dazu verwenden wir eine Fotodiode, die in einem Loch auf der Mittelachse direkt über dem X-Achsen-Schrittmotor platziert ist. Um genauere Messungen zu erhalten, war eine Schaltung mit variablem Widerstand erforderlich. Bei der Kalibrierung lesen wir die Werte von der Fotodiode ab und wenn der Wert einen bestimmten Wert überschreitet (der Laser scheint direkt hinein), stoppen die Motoren und kehren in ihre ursprüngliche Position zurück.
Code, Kalibrierungsprogramme.

Pseudocode zur Kalibrierung

// 1 Schritt = 0,9° / 400 Schritte = 360° = volle Drehung

laserOn();

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

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

photodiodeValue = readValue();

if (photodiodeValue >= photodiodeThreshold) {

laserOff();

nach Hause zurückkehren();

}

SchrittY(1,1);

}

SchrittX(1,1);

}

laserOff();

erfolglos();

Endmontage

Der gesamte Projektor wurde in eine Kunststoff-Anschlussdose gelegt und mit Schrauben befestigt. Der Projektor ist tragbar. Schließen Sie einfach die Stromquelle an, betätigen Sie den Schalter und schon haben Sie Ihre eigene Lasershow.

Lasersteuerungsanwendung

Die Steuerungsanwendung wurde in C# erstellt und ermöglicht es Ihnen, zwischen Vorlagen zu wechseln, die Geschwindigkeit anzupassen und aktuelle Aktionen anzuzeigen.

Programm und ähnlicher Code mit Firmware

Sie können es hier herunterladen.
Stellen Sie sicher, dass auf Ihrem Computer .NET Framework 4.5.2 installiert ist, das zum Ausführen der Anwendung erforderlich ist.

Video des Projektorbetriebs

Originalartikel auf Englisch