Proiettore laser economico

Vantaggi del proiettore:

• La scansione viene eseguita utilizzando specchi in X e Y.
  
• 2 motori passo-passo da 35 mm con incrementi di 0,9 gradi - 400 passi/giro. - 5 V.
  
• Calibrazione automatica dello specchio.
  
• Controllo remoto (tramite bluetooth opzionale).
  
• Modalità automatica.
  
• Applicazione di controllo remoto con interfaccia grafica.
  
• Fonte aperta.

I proiettori laser possono essere suddivisi in due categorie principali. O usano un vetro/lamina di diffrazione per proiettare il disegno, oppure hanno un sistema che sposta il raggio laser nelle direzioni XY, ovvero la classica scansione dei televisori CRT. La seconda opzione presenta sempre grandi vantaggi poiché è possibile programmare il pattern che verrà proiettato. Mentre nel primo caso il raggio laser proietta un'immagine statica, nel secondo il laser è ancora costituito da un unico raggio che si muove molto velocemente disegnando l'immagine. Se il raggio laser si muove molto rapidamente, percepiamo l'immagine come un tutt'uno.Tipicamente questa scansione viene eseguita utilizzando due specchi perpendicolari, ciascuno dei quali è in grado di spostare il raggio laser lungo il proprio asse. Combinando potremo posizionare la trave dove vogliamo.

I proiettori professionali utilizzano tipicamente scanner galvanometrici. Possono posizionare il raggio laser in 60.000 posizioni diverse in 1 secondo. Ciò crea una proiezione davvero fluida senza l'effetto stroboscopico. Tuttavia, tali proiettori sono molto costosi. Ho usato motori passo-passo nel mio proiettore. Ovviamente non sono così veloci, ma sono economici.

Il laser disegna il disegno ruotando ripetutamente lungo le linee ad altissima velocità. A volte ci sono diverse parti di un modello che non sono correlate tra loro. In questo caso ogni lettera è separata, tuttavia, quando il laser si sposta da una lettera all'altra, crea una linea indesiderata. Questo può essere risolto spegnendo il laser per un breve periodo. L'idea è che il laser cambi mentre passa dall'uno all'altro. Ciò avviene utilizzando un'unità di controllo ad alta velocità che deve essere sincronizzata con il sistema di scansione.
In parole povere, i motori passo-passo ruotano ad una determinata velocità di sincronizzazione, attraversando l'intera area di proiezione. E il laser si spegne e si accende alternativamente, proiettando le aree desiderate.

Nell'elenco qui sotto potete trovare i componenti che ho utilizzato e i link al negozio dove li ho acquistati.

• ArduinoUno- AliExpress
  
• Adafruit Motor Shield V2- AliExpress
  
• Modulo laser verde - AliExpress
  
• 2 motori passo-passo da 35 mm 0,9° - 400 passi/giro. - 5 V - AliExpress
  
• Diodo ad emissione luminosa 3 pezzi - AliExpress
  
• Modulo HC-06 Modulo seriale Bluetooth - AliExpress
  
• Fotodiodo - AliExpress
  
• Transistor BC547B - AliExpress
  
• Resistore variabile 2K due pezzi - AliExpress
  
• Interruttore - AliExpress
  

E poi alcuni materiali e strumenti di cui avrai bisogno.

• Lo specchio è a due vie (il miglior specchio in metallo, come l'HDD).
  
• Lamiera di alluminio (o ferro).
  
• Colla calda.
  
• Fili.
  
• Pinze.
  
• Trapano.
  
• Scatola di distribuzione.
  

Assemblaggio del proiettore

Iniziamo ad assemblare il "cuore" del nostro proiettore: il lato del fascio. Per fare questo, dobbiamo tagliare con delle forbici metalliche un supporto a forma di “L” per motori passo-passo da un foglio di alluminio (o da stagno).
Facciamo un foro e installiamo motori passo-passo. I motori passo-passo devono essere rigorosamente perpendicolari, ma sfalsati in altezza.

Realizziamo specchi.

Per creare elementi speculari dobbiamo prendere un disco da un disco rigido rotto. Perché non un semplice specchio? - tu chiedi. Un semplice specchio non funzionerà, poiché è specchiato solo su un lato e, come probabilmente ricorderai, gli specchi nel proiettore ruotano in cerchio. È inoltre possibile utilizzare normali dischi laser, ma non riflettono bene e parte della luminosità andrà persa.
Il disco del disco rigido deve essere tagliato, preferibilmente con una smerigliatrice.
Incolliamo gli specchi risultanti con colla a caldo sui motori passo-passo.

Elettronica

Il proiettore è controllato da un Arduino Uno più un driver per motore passo-passo della stessa azienda. Il controllo avviene tramite Bluetooth, ma può anche essere effettuato direttamente tramite un adattatore uart.
Per chi ha lavorato almeno una volta con Arduino, penso che non ci sia bisogno di spiegare come collegare cosa, ma per chi non ha lavorato non ne vedo il senso.
Il diodo laser è alimentato anche tramite un Arduino con regolazione della luminosità. Inoltre, ti mostrerò dove è collegato il fotodiodo. Questo fotodiodo è necessario per la calibrazione iniziale del proiettore.Si installa perpendicolarmente al motore superiore, prestare attenzione al foro sopra il motore inferiore.

Calibrazione

Dopo aver assemblato ed eseguito il debug di tutto, è necessario calibrare il proiettore. Per fare ciò, utilizzeremo un fotodiodo posizionato in un foro sull'asse centrale direttamente sopra il motore passo-passo dell'asse X. Per ottenere misurazioni più accurate, era necessario un circuito a resistore variabile. Durante la calibrazione, leggiamo i valori dal fotodiodo e quando il valore supera un certo valore (il laser lo colpisce direttamente), i motori si fermano e tornano nella posizione originale.
Codice, programmi di calibrazione.

pseudocodice per la calibrazione

// 1 passo = 0,9° / 400 passi = 360° = rotazione completa

laserOn();

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

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

fotodiodoValue = readValue();

if (valorefotodiodo >= soglia fotodiodo) {

laserspento();

torna a casa();

}

passoY(1,1);

}

passaggioX(1,1);

}

laserspento();

senza successo();

Assemblea finale

L'intero proiettore è stato collocato in una scatola di giunzione di plastica e serrato con viti. Il proiettore è portatile, basta collegare la fonte di alimentazione, premere l'interruttore e avrai il tuo spettacolo laser.

Applicazione di controllo laser

L'applicazione di controllo è stata creata in C# e consente di passare da un modello all'altro, regolare la velocità e visualizzare le azioni correnti.

Programma e codice simile con firmware

Potete scaricarlo qui.
Assicurati di avere .NET framework 4.5.2 installato sul tuo computer, necessario per eseguire l'applicazione.

Video del proiettore funzionante

Articolo originale in inglese