Φτηνός προβολέας λέιζερ

Πλεονεκτήματα του προβολέα:

• Η σάρωση πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας καθρέφτες στα X και Y.
  
• Βηματικός κινητήρας 2x 35mm με βήματα 0,9 μοιρών - 400 βήματα/στροφές. - 5 V.
  
• Αυτόματη βαθμονόμηση καθρέφτη.
  
• Τηλεχειριστήριο (μέσω bluetooth προαιρετικό).
  
• Αυτόματη λειτουργία.
  
• Εφαρμογή τηλεχειρισμού με γραφικό περιβάλλον.
  
• Ανοιχτή πηγή.

Οι προβολείς λέιζερ μπορούν να χωριστούν σε δύο κύριες κατηγορίες. Είτε χρησιμοποιούν γυαλί/φύλλο περίθλασης για την προβολή του μοτίβου είτε διαθέτουν σύστημα που κινεί τη δέσμη λέιζερ προς τις κατευθύνσεις XY, δηλαδή την κλασική σάρωση των τηλεοράσεων CRT. Η δεύτερη επιλογή έχει πάντα μεγάλα πλεονεκτήματα γιατί μπορείτε να προγραμματίσετε το μοτίβο που θα προβληθεί. Ενώ στην πρώτη περίπτωση η δέσμη λέιζερ προβάλλει μια στατική εικόνα, στη δεύτερη το λέιζερ εξακολουθεί να αποτελείται από μια ενιαία δέσμη που κινείται πολύ γρήγορα, σχεδιάζοντας έτσι την εικόνα. Εάν η δέσμη λέιζερ κινείται πολύ γρήγορα, τότε αντιλαμβανόμαστε την εικόνα ως ένα ενιαίο σύνολο.Συνήθως αυτή η σάρωση γίνεται χρησιμοποιώντας δύο κάθετους καθρέπτες, καθένας από τους οποίους μπορεί να μετακινήσει τη δέσμη λέιζερ κατά μήκος του άξονά του. Συνδυάζοντας, θα μπορούμε να τοποθετήσουμε τη δοκό όπου θέλουμε.

Οι επαγγελματικοί προβολείς χρησιμοποιούν συνήθως γαλβανομετρικούς σαρωτές. Μπορούν να τοποθετήσουν την ακτίνα λέιζερ σε 60.000 διαφορετικές θέσεις σε 1 δευτερόλεπτο. Αυτό δημιουργεί μια πραγματικά ομαλή προβολή χωρίς το εφέ στροβοσκοπίου. Ωστόσο, τέτοιοι προβολείς είναι πολύ ακριβοί. Χρησιμοποίησα βηματικούς κινητήρες στον προβολέα μου. Δεν είναι, φυσικά, τόσο γρήγορα, αλλά είναι φθηνά.

Το λέιζερ σχεδιάζει το σχέδιο περιστρέφοντας κατά μήκος των γραμμών ξανά και ξανά με πολύ υψηλή ταχύτητα. Μερικές φορές υπάρχουν πολλά μέρη ενός προτύπου που δεν σχετίζονται μεταξύ τους. Σε αυτή την περίπτωση, κάθε γράμμα διαχωρίζεται, ωστόσο, όταν το λέιζερ μετακινείται από το ένα γράμμα στο άλλο, δημιουργεί μια ανεπιθύμητη γραμμή. Αυτό μπορεί να λυθεί με την απενεργοποίηση του λέιζερ για σύντομο χρονικό διάστημα. Η όλη ιδέα είναι ότι το λέιζερ αλλάζει καθώς πηγαίνει από το ένα στο άλλο. Αυτό γίνεται χρησιμοποιώντας μια μονάδα ελέγχου υψηλής ταχύτητας που πρέπει να συγχρονιστεί με το σύστημα σάρωσης.
Για να το θέσω απλά, οι βηματικοί κινητήρες περιστρέφονται με δεδομένη ταχύτητα συγχρονισμού, περνώντας από ολόκληρη την περιοχή προβολής. Και το λέιζερ σβήνει και ανάβει εναλλάξ, προβάλλοντας τις επιθυμητές περιοχές.

Στην παρακάτω λίστα μπορείτε να βρείτε τα εξαρτήματα που χρησιμοποίησα και συνδέσμους προς το κατάστημα από όπου τα αγόρασα.

• Arduino Uno - AliExpress
  
• Adafruit Motor Shield V2- AliExpress
  
• Πράσινη μονάδα λέιζερ - AliExpress
  
• Βηματικός κινητήρας 2x 35mm 0,9° - 400 βήματα/στροφ. - 5 V - AliExpress
  
• Δίοδος εκπομπής φωτός 3 κομμάτια - AliExpress
  
• Module HC-06 Bluetooth Serial Module - AliExpress
  
• Φωτοδίοδος - AliExpress
  
• Τρανζίστορ BC547B - AliExpress
  
• Μεταβλητή αντίσταση 2K δύο τεμαχίων - AliExpress
  
• Διακόπτης - AliExpress
  

Και μετά κάποια υλικά και εργαλεία που θα χρειαστείτε.

• Ο καθρέφτης είναι αμφίδρομος (ο καλύτερος μεταλλικός καθρέφτης, όπως ο HDD).
  
• Φύλλο αλουμινίου (ή σίδερο).
  
• Ζεστή κόλλα.
  
• Σύρματα.
  
• Πένσα.
  
• Τρυπάνι.
  
• Κουτί διανομής.
  

Συναρμολόγηση προβολέα

Ας αρχίσουμε να συναρμολογούμε την «καρδιά» του προβολέα μας - την πλευρά του σκουπίσματος της δέσμης. Για να γίνει αυτό, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε μεταλλικό ψαλίδι για να κόψουμε μια βάση σε σχήμα "L" για βηματικούς κινητήρες από φύλλο αλουμινίου (ή από κασσίτερο).
Ανοίγουμε μια τρύπα και τοποθετούμε βηματικούς κινητήρες. Οι βηματικοί κινητήρες πρέπει να είναι αυστηρά κάθετοι, αλλά μετατοπισμένοι σε ύψος.

Κάνουμε καθρέφτες.

Για να φτιάξουμε στοιχεία καθρέφτη πρέπει να πάρουμε έναν δίσκο από έναν σπασμένο σκληρό δίσκο. Γιατί όχι ένας απλός καθρέφτης; - εσύ ρωτάς. Ένας απλός καθρέφτης δεν θα λειτουργήσει, αφού αντικατοπτρίζεται μόνο στη μία πλευρά, και όπως ίσως θυμάστε, οι καθρέφτες στον προβολέα περιστρέφονται κυκλικά. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε κανονικούς δίσκους λέιζερ, αλλά δεν αντανακλούν το ίδιο καλά και θα χαθεί μέρος της φωτεινότητας.
Ο σκληρός δίσκος πρέπει να κοπεί, κατά προτίμηση με μύλο.
Κολλάμε τους καθρέφτες που προκύπτουν με ζεστή κόλλα στους βηματικούς κινητήρες.

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΙΔΗ

Ο προβολέας ελέγχεται από ένα Arduino Uno συν ένα πρόγραμμα οδήγησης βηματικού κινητήρα από την ίδια εταιρεία. Ο έλεγχος πραγματοποιείται μέσω Bluetooth, αλλά μπορεί επίσης να γίνει απευθείας μέσω προσαρμογέα uart.
Για όσους έχουν εργαστεί τουλάχιστον μία φορά με το Arduino, νομίζω ότι δεν χρειάζεται να εξηγήσω πώς να συνδέσετε τι, αλλά για όσους δεν έχουν εργαστεί, δεν βλέπω το νόημα.
Η δίοδος λέιζερ τροφοδοτείται επίσης μέσω ενός Arduino με ρύθμιση φωτεινότητας. Επιπλέον, θα σας δείξω πού είναι συνδεδεμένη η φωτογραφική δίοδος. Αυτή η φωτογραφική δίοδος χρειάζεται για την αρχική βαθμονόμηση του προβολέα.Τοποθετείται κάθετα στον επάνω κινητήρα, προσέξτε την τρύπα πάνω από τον κάτω κινητήρα.

Βαθμονόμηση

Αφού συναρμολογήσετε και διορθώσετε τα πάντα, πρέπει να βαθμονομήσετε τον προβολέα. Για να γίνει αυτό, θα χρησιμοποιήσουμε μια φωτοδίοδο τοποθετημένη σε μια οπή στον κεντρικό άξονα ακριβώς πάνω από τον βηματικό κινητήρα του άξονα Χ. Για να λάβουμε πιο ακριβείς μετρήσεις, χρειάστηκε ένα κύκλωμα μεταβλητής αντίστασης. Στη βαθμονόμηση, διαβάζουμε τις τιμές από τη φωτοδίοδο και όταν η τιμή υπερβαίνει μια ορισμένη τιμή (το λέιζερ λάμπει απευθείας σε αυτήν), οι κινητήρες σταματούν και επιστρέφουν στην αρχική τους θέση.
Κώδικας, προγράμματα βαθμονόμησης.

ψευδοκώδικας για βαθμονόμηση

// 1 βήμα = 0,9° / 400 βήματα = 360° = πλήρης περιστροφή

laserOn();

για (int a=0; a<=400; a++) {

για (int b=0; b<=400; b++) {

photodiodeValue = readValue();

if (photodiodeValue >= photodiodeThreshold) {

laserOff();

returnHome();

}

βήμαΥ(1,1);

}

βήμαΧ(1,1);

}

laserOff();

unsuccessful();

Τελική συναρμολόγηση

Ολόκληρος ο προβολέας τοποθετήθηκε σε ένα πλαστικό κουτί σύνδεσης και σφίχτηκε με βίδες. Ο προβολέας είναι φορητός, απλώς συνδέστε την πηγή ρεύματος, γυρίστε τον διακόπτη και έχετε τη δική σας εκπομπή λέιζερ.

Εφαρμογή ελέγχου λέιζερ

Η εφαρμογή ελέγχου δημιουργήθηκε σε C# και σας επιτρέπει να κάνετε εναλλαγή μεταξύ προτύπων, να ρυθμίζετε την ταχύτητα και να βλέπετε τις τρέχουσες ενέργειες.

Πρόγραμμα και παρόμοιος κώδικας με υλικολογισμικό

Μπορείτε να το κατεβάσετε εδώ.
Βεβαιωθείτε ότι έχετε εγκαταστήσει στον υπολογιστή σας το .NET Framework 4.5.2 το οποίο απαιτείται για την εκτέλεση της εφαρμογής.

Βίντεο από τη λειτουργία του προβολέα

Πρωτότυπο άρθρο στα αγγλικά