Lacný laserový projektor

Výhody projektora:

• Skenovanie sa vykonáva pomocou zrkadiel v X a Y.
  
• 2x 35mm krokový motor s krokom 0,9 stupňa - 400 krokov/ot. - 5 V.
  
• Automatická kalibrácia zrkadiel.
  
• Diaľkové ovládanie (voliteľné cez bluetooth).
  
• Automatický režim.
  
• Aplikácia na diaľkové ovládanie s grafickým rozhraním.
  
• Open source.

Laserové projektory možno rozdeliť do dvoch hlavných kategórií. Buď používajú na premietanie vzoru difrakčné sklo/fóliu, alebo majú systém, ktorý posúva laserový lúč v smeroch XY, teda klasické zametanie CRT televízorov. Druhá možnosť má vždy veľké výhody, pretože môžete naprogramovať vzor, ​​ktorý sa bude premietať. Zatiaľ čo v prvom prípade laserový lúč premieta statický obraz, v druhom prípade laser stále pozostáva z jediného lúča, ktorý sa pohybuje veľmi rýchlo, čím kreslí obraz. Ak sa laserový lúč pohybuje veľmi rýchlo, potom vnímame obraz ako jeden celok.Toto skenovanie sa zvyčajne vykonáva pomocou dvoch kolmých zrkadiel, z ktorých každé je schopné pohybovať laserovým lúčom pozdĺž svojej vlastnej osi. Kombináciou sa nám podarí umiestniť trám kam len budeme chcieť.

Profesionálne projektory zvyčajne používajú galvanometrické skenery. Dokážu umiestniť laserový lúč na 60 000 rôznych miest za 1 sekundu. To vytvára skutočne hladkú projekciu bez stroboskopického efektu. Takéto projektory sú však veľmi drahé. V projektore som použil krokové motory. Nie sú, samozrejme, také rýchle, ale sú lacné.

Laser kreslí dizajn otáčaním pozdĺž čiar znova a znova veľmi vysokou rýchlosťou. Niekedy existuje niekoľko častí šablóny, ktoré spolu nesúvisia. V tomto prípade je každé písmeno oddelené, avšak keď sa laser pohybuje od jedného písmena k druhému, vytvorí nežiaducu čiaru. Dá sa to vyriešiť krátkym vypnutím lasera. Celá myšlienka spočíva v tom, že laser sa pri prechode z jedného na druhý prepína. To sa vykonáva pomocou vysokorýchlostnej riadiacej jednotky, ktorá musí byť synchronizovaná so systémom skenovania.
Zjednodušene povedané, krokové motory sa otáčajú danou synchronizačnou rýchlosťou, pričom prechádzajú celou projekčnou plochou. A laser sa striedavo vypína a zapína a premieta požadované oblasti.

V zozname nižšie nájdete komponenty, ktoré som použil a odkazy na obchod, kde som ich kúpil.

• Arduino Uno - AliExpress
  
• Adafruit Motor Shield V2- AliExpress
  
• Laserový modul zelený - AliExpress
  
• 2x 35mm krokový motor 0,9° - 400 krokov/ot. - 5 V - AliExpress
  
• Dióda vyžarujúca svetlo 3 kusy - AliExpress
  
• Modul HC-06 Bluetooth sériový modul - AliExpress
  
• fotodióda - AliExpress
  
• Tranzistor BC547B - AliExpress
  
• 2K variabilný odpor dva kusy - AliExpress
  
• Prepínač - AliExpress
  

A potom nejaké materiály a nástroje, ktoré budete potrebovať.

• Zrkadlo je obojsmerné (najlepšie kovové zrkadlo, napr. HDD).
  
• Hliníkový plech (alebo železo).
  
• Horúce lepidlo.
  
• Drôty.
  
• Kliešte.
  
• Vŕtajte.
  
• Distribučná krabica.
  

Zostava projektora

Začnime zostavovať „srdce“ nášho projektora - stranu lúča. K tomu potrebujeme kovovými nožnicami vystrihnúť z hliníkového plechu (alebo z plechu) stojan pre krokové motory v tvare „L“.
Vyvŕtame dieru a namontujeme krokové motory. Krokové motory musia byť striktne kolmé, ale výškovo posunuté.

Vyrábame zrkadlá.

Na vytvorenie zrkadlových prvkov musíme vybrať disk z rozbitého pevného disku. Prečo nie jednoduché zrkadlo? - pýtaš sa. Jednoduché zrkadlo nebude fungovať, pretože je zrkadlové iba na jednej strane a ako si určite pamätáte, zrkadlá v projektore sa otáčajú v kruhu. Môžete použiť aj bežné laserové disky, ktoré sa však tak dobre neodrážajú a časť jasu sa stratí.
Disk pevného disku je potrebné odrezať, najlepšie brúskou.
Výsledné zrkadlá nalepíme horúcim lepidlom na krokové motory.

Elektronika

Projektor ovláda Arduino Uno plus ovládač krokového motora od rovnakej spoločnosti. Ovládanie prebieha cez Bluetooth, ale dá sa aj priamo cez uart adaptér.
Pre tých, ktorí aspoň raz pracovali s Arduinom, myslím, že nie je potrebné vysvetľovať, ako čo pripojiť, ale pre tých, ktorí nepracovali, nevidím zmysel.
Laserová dióda je tiež napájaná cez Arduino s nastavením jasu. Dodatočne vám ukážem, kde je zapojená fotodióda. Táto fotodióda je potrebná na úvodnú kalibráciu projektora.Inštaluje sa kolmo na horný motor, dávajte pozor na otvor nad spodným motorom.

Kalibrácia

Po zložení a odladení všetkého musíte projektor kalibrovať. Na to nám poslúži fotodióda umiestnená v otvore na stredovej osi priamo nad krokovým motorom osi X. Na získanie presnejších meraní bol potrebný obvod s premenlivým odporom. Pri kalibrácii načítame hodnoty z fotodiódy a keď hodnota prekročí určitú hodnotu (laser do nej svieti priamo), motory sa zastavia a vrátia sa do pôvodnej polohy.
Kód, kalibračné programy.

pseudo kód pre kalibráciu

// 1krok = 0,9° / 400 krokov = 360° = úplná rotácia

laserOn();

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

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

photodiodeValue = readValue();

if (fotodiodaValue >= photodiodeThreshold) {

laserOff();

vrátiť sa domov();

}

krokY(1,1);

}

krok X(1,1);

}

laserOff();

neúspešné();

Konečná montáž

Celý projektor bol umiestnený v plastovej spojovacej skrinke a utiahnutý skrutkami. Projektor je prenosný, stačí zapojiť napájací zdroj, prepnúť vypínač a máte vlastnú laserovú show.

Aplikácia laserového ovládania

Ovládacia aplikácia bola vytvorená v C# a umožňuje prepínať medzi šablónami, upravovať rýchlosť a vidieť aktuálne akcie.

Program a podobný kód s firmvérom

Môžete si ho stiahnuť tu.
Uistite sa, že máte na svojom počítači nainštalovaný .NET framework 4.5.2, ktorý je potrebný na spustenie aplikácie.

Video z práce projektora

Pôvodný článok v angličtine