Arduino лазерное шоу своими руками на обычных динамиках [DMX-512.RU]

Самый простой способ сделать дома лазерный проектор и создать свое шоу с помощью ардуино. Нам понадобятся самые обычные дешевые звуковые динамики вместо гальванометров.

Собрать устройство не составляет большого труда, в основном большинство компонентов найдется у каждого(кроме Arduino, ее можно заказать на Alliexpress). С помощью гальванометров — динамиков можно создавать красивые фигуры, писать любой текст и даже воспроизводить небольшие анимации и картинки.

Если вы дружите с паяльником и можете загрузить скетч прошивку в Ардуино, то собрать проект не составит особого труда!

Демонстрацию возможностей проектора, смотрите на видео ниже!

Введение

Во всех современных профессиональных и полупрофессиональных лазерных проекторах используются гальванометры(Маленькие электромеханические устройства)

Гальванометры

представляют собой электромеханические устройства, которые вращаются под разными углами в зависимости от того, какое напряжение на них подается. Используются как минимум два гальванометра: один для «X» (горизонтальный) и один для «Y» (вертикальное направление). Управляющая электроника лазерного проектора быстро подстраивает напряжения на гальванометр и включает и выключает лазер, перемещая его так быстро, что, создает полноценную картинку. Коммерческие гальванометры могут перемещаться до 50 000 различных точек в секунду. Гальванометры как правило дорогие, и поэтому мы будем делать их из звуковых динамиков!

Подготовка и материалы к лазерному проектору

Arduino Board

Этот проект был протестирован на Arduino Duemilanove (Atmega 328). Другие платы с 16MHZ Arduino и Atmega 328 (например, Uno) должны работать нормально.

Arduino с Atmega 168 должен работать, но имейте в виду, что проект почти полностью заполняет его память, поэтому вы можете столкнуться с ограничением записи шоу.

Предполагается, что у вас есть кабель для программирования, компьютер с установленной окружением Arduino и т. Д.

Красная лазерная указка

С этим сложности быть не должно. Указки продаются во многих магазинах игрушек и всяких хозяйственных магазинах. Можно так-же заказать на Алиэкспрессе.

12В 3а Напряжение питания усилителя

Может быть немного выше или ниже, но оно должно обеспечивать ток не менее 3 ампер. Вы можете найти старый адаптер питания от ноутбука или купить на барахолке. Как альтернатива— вы можете взять источник питания от ПК, ATX. Если вы не можете найти источник питания — вы можете заказать его через Алиэкспресс примерно за 15 долларов.

2 x 8-Ом, 20-ваттные неиндуктивные резисторы

20 Ватные неиндуктивные резисторы вы можете заказать на Алиэкспресс, эта одна из тех частей которых трудно достать.

2 x 100- Ом Резисторы

Не обязательно должны быть точного сопротивления / мощности. Найдется так-же практически у каждого.

2 x TIP120 Дарлингтонские транзисторы

Так-же доступны на Алиэкспресс или можно купить в радиомагазине.

276-2068 2 x TO-220 Теплоотводы (для транзисторов)

Теплоотводы можно так-же купить на Алиэкспрессе или изготовить из куска алюминия или другого металла самому.

Без радиаторов транзисторы быстро перегреваются!

2 x 470uF 35V Электролитический конденсатор с радиальным электродом

Конденсаторы доступные на Алиэкспрессе.

2 x Зажима аллигатора

Это упрощает подключение к проводам для лазерных модулей.

Провода

Провода берем потолще 2.5 мм

Теперь о динамиках

Динамики возьмем с диагональю от 4 до 6 дюймов!

Качество динамиков действительно влияет на производительность.

Я нашел динамики с большими магнитами и мощностью 80 Вт, которые работают лучше всего. Вы должны легко нажимать конус динамика примерно на 1/4, если такой динамик найден берите его. Можете не использовать динамики более 6« это не обязательно поможет (и может повредить) производительности.

Влияние динамиков как гальво

Существует как минимум две переменные, которые влияют на то, насколько хорошо драйвер динамиков будет работать для лазерного шоу.

1. Резонансная частота: частота, с которой динамик будет вибрировать, наиболее легко сам по себе.

2. Qts или Q: Это число описывает, как частотная характеристика динамика изменяется вокруг резонансной частоты.

3. Изображенные динамики имели резонансную частоту 63 Гц и Qts .55. Они работали хорошо. Мне также повезло с динамиками, имеющими резонансную частоту 81 Гц и Qts 0,96.

Я также испытал набор динамиков с резонансной частотой 120 Гц и Qts 1,4 — что привело к плохим результатам. Мое предположение- искать динамики по Qts между ними. 5 и 1 и с резонансной частотой между 50 Гц и 85 Гц. Другие параметры динамиков (например, Vas) могут как влиять на производительность или не влиять совсем.

Материал и инструменты, которые нам понадобятся

• Паяльник

• Скотч лента

• Термо-клеевой пистолет

• Пила, ножовка

• Стеклорез(если у вас обычное зеркало)

• Болты гайки(для монтажа радиаторов на транзисторы)

• Зеркало(можно из акрила) чем тоньше тем лучше

Отрежьте стеклорезом или ножовкой по металлу зеркало(акриловое зеркало) так чтобы у нас получился квадрат

Будьте осторожны при резке зеркала. Под зеркало лучше всего подложить кусочек ткани, так как отражающая слюда слезает со стекла

Используйте термоклеевой пистолет, чтобы монтировать блоки Lego на противоположных сторонах одного из динамиков, как показано на рисунке. Верхняя часть кубика Лего должна чуть

выпирать на 0.5 мм над кромкой динамика. Кроме Лего вы можете приклеить и другой обьект, главное чтобы расстояние соблюдалось.

Для того чтобы зеркало свободно вращалось на динамике, необходимо сделать шарнир. В Принципе можно выбрать любой прямой стержень. Главное чтобы он не был слишком тяжелым. Крепим термоклеем его к концам нашего конструктора лего. После того как клей застынет, мы можем клеить зеркало на шарниш. Далее крепим зеркало к диффузору Сделаем таких гальвосканеров две штуки, и наклеим на них два лейбла X и Y

На этой схеме

показаны электрические соединения, которые мы будем делать в течение следующих нескольких шагов.

Для начала обклеим скотчем кнопку лазера(должен быть постоянно включен). Открутите торцевую крышку. Большинство китайских указок будут иметь пружину, которая является отрицательной клеммой. Подключать будем крокодильчиками. Подключим одну клемму(плюсовой) к центральной пружине лазера, а вторую(минусовою) подключим к корпусу или резьбе лазера.

Некоторые лазерные указки могут быть сделаны иначе, так что импровизируйте!

Ну вот мы добрались до подключения лазера к Arduino. Плюсовой провод от нашего лазера подключите к выходу 13 на Arduino, а минусовой провод подключите к земле (

GND)

Прошивка

Arduino лазерное шоу своими руками на обычных динамиках [DMX-512.RU]

Самый простой способ сделать дома лазерный проектор и создать свое шоу с помощью ардуино. Нам понадобятся самые обычные дешевые звуковые динамики вместо гальванометров.

Собрать устройство не составляет большого труда, в основном большинство компонентов найдется у каждого(кроме Arduino, ее можно заказать на Alliexpress). С помощью гальванометров — динамиков можно создавать красивые фигуры, писать любой текст и даже воспроизводить небольшие анимации и картинки.

Если вы дружите с паяльником и можете загрузить скетч прошивку в Ардуино, то собрать проект не составит особого труда!

Демонстрацию возможностей проектора, смотрите на видео ниже!

Введение

Во всех современных профессиональных и полупрофессиональных лазерных проекторах используются гальванометры(Маленькие электромеханические устройства)

Гальванометры представляют собой электромеханические устройства, которые вращаются под разными углами в зависимости от того, какое напряжение на них подается.Используются как минимум два гальванометра: один для «X» (горизонтальный) и один для «Y» (вертикальное направление). Управляющая электроника лазерного проектора быстро подстраивает напряжения на

гальванометр и включает и выключает лазер, перемещая его так быстро, что, создает полноценную картинку. Коммерческие гальванометры могут перемещаться до 50 000 различных точек в секунду. Гальванометры как правило дорогие, и поэтому мы будем делать их из звуковых динамиков!

Подготовка и материалы к лазерному проектору

Arduino Board

Этот проект был протестирован на Arduino Duemilanove (Atmega 328). Другие платы с 16MHZ Arduino и Atmega 328 (например, Uno) должны работать

нормально.

Arduino с Atmega 168 должен работать, но имейте в виду, что проект почти полностью заполняет его память, поэтому вы можете столкнуться с ограничением записи шоу.

Предполагается, что у вас есть кабель для программирования, компьютер с установленной окружением Arduino и т. Д.

Красная лазерная указка

С этим сложности быть не должно. Указки продаются во многих магазинах игрушек и всяких хозяйственных магазинах. Можно так-же заказать на Алиэкспрессе.

12В 3а Напряжение питания усилителя

Может быть немного выше или ниже, но оно должно обеспечивать ток не менее 3 ампер. Вы можете найти старый адаптер питания от ноутбука или купить на барахолке. Как альтернатива— вы можете взять источник питания от ПК, ATX. Если вы не можете найти источник питания — вы можете заказать его через Алиэкспресс примерно за 15 долларов.

2 x 8-Ом, 20-ваттные неиндуктивные резисторы

20 Ватные неиндуктивные резисторы вы можете заказать на Алиэкспресс, эта одна из тех частей которых трудно достать.

2 x 100- Ом Резисторы

Не обязательно должны быть точного сопротивления / мощности. Найдется так-же практически у каждого.

2 x TIP120 Дарлингтонские транзисторы

Так-же доступны на Алиэкспресс или можно купить в радиомагазине.

276-2068 2 x TO-220 Теплоотводы (для транзисторов)

Теплоотводы можно так-же купить на Алиэкспрессе или изготовить из куска алюминия или другого металла самому.

Без радиаторов транзисторы быстро перегреваются!

2 x 470uF 35V Электролитический конденсатор с радиальным электродом

Конденсаторы доступные на Алиэкспрессе.

2 x Зажима аллигатора

Это упрощает подключение к проводам для лазерных модулей.

Провода

Провода берем потолще 2.5 мм

Теперь о динамиках

Динамики возьмем с диагональю от 4 до 6 дюймов!

Качество динамиков действительно влияет на производительность.

Я нашел динамики с большими магнитами и мощностью 80 Вт, которые работают лучше всего. Вы должны легко нажимать конус динамика примерно на 1/4, если такой динамик найден берите его. Можете не использовать динамики более 6« это не обязательно поможет (и может повредить) производительности.

Влияние динамиков как гальво

Существует как минимум две переменные, которые влияют на то, насколько хорошо драйвер динамиков будет работать для лазерного шоу.

1. Резонансная частота: частота, с которой динамик будет вибрировать, наиболее легко сам по себе.

2. Qts или Q: Это число описывает, как частотная характеристика динамика изменяется вокруг резонансной частоты.

3. Изображенные динамики имели резонансную частоту 63 Гц и Qts .55. Они работали хорошо. Мне также повезло с динамиками, имеющими резонансную частоту 81 Гц и Qts 0,96.

Я также испытал набор динамиков с резонансной частотой 120 Гц и Qts 1,4 — что привело к плохим результатам. Мое предположение- искать динамики по Qts между ними. 5 и 1 и с резонансной частотой между 50 Гц и 85 Гц. Другие параметры динамиков (например, Vas) могут как влиять на производительность или не влиять совсем.

Материал и инструменты, которые нам понадобятся

• Паяльник

• Скотч лента

• Термо-клеевой пистолет

• Пила, ножовка

• Стеклорез(если у вас обычное зеркало)

• Болты гайки(для монтажа радиаторов на транзисторы)

• Зеркало(можно из акрила) чем тоньше тем лучше

Отрежьте стеклорезом или ножовкой по металлу зеркало(акриловое зеркало) так чтобы у нас получился квадрат

Будьте осторожны при резке зеркала. Под зеркало лучше всего подложить кусочек ткани, так как отражающая слюда слезает со стекла

Используйте термоклеевой пистолет, чтобы монтировать блоки Lego на противоположных сторонах одного из динамиков, как показано на рисунке. Верхняя часть кубика Лего должна чуть выпирать на 0.5 мм над кромкой динамика. Кроме Лего вы можете приклеить и другой обьект, главное чтобы расстояние соблюдалось.

Для того чтобы зеркало свободно вращалось на динамике, необходимо сделать шарнир. В Принципе можно выбрать любой прямой стержень. Главное чтобы он не был слишком тяжелым. Крепим термоклеем его к концам нашего конструктора лего. После того как клей застынет, мы можем клеить зеркало на шарниш. Далее крепим зеркало к диффузору Сделаем таких гальвосканеров две штуки, и наклеим на них два лейбла X и Y

На этой схеме показаны электрические соединения, которые мы будем делать в течение следующих нескольких шагов.

Для начала обклеим скотчем кнопку лазера(должен быть постоянно включен). Открутите торцевую крышку. Большинство китайских указок будут иметь пружину, которая является отрицательной клеммой. Подключать будем крокодильчиками. Подключим одну клемму(плюсовой) к центральной пружине лазера, а вторую(минусовою) подключим к корпусу или резьбе лазера.

Некоторые лазерные указки могут быть сделаны иначе, так что импровизируйте!

Ну вот мы добрались до подключения лазера к Arduino. Плюсовой провод от нашего лазера подключите к выходу 13 на Arduino, а минусовой провод подключите к земле (GND)

Прошивка

Arduino лазерное шоу своими руками на обычных динамиках [DMX-512.RU]

Самый простой способ сделать дома лазерный проектор и создать свое шоу с помощью ардуино. Нам понадобятся самые обычные дешевые звуковые динамики вместо гальванометров.

Собрать устройство не составляет большого труда, в основном большинство компонентов найдется у каждого(кроме Arduino, ее можно заказать на Alliexpress). С помощью гальванометров — динамиков можно создавать красивые фигуры, писать любой текст и даже воспроизводить небольшие анимации и картинки.

Если вы дружите с паяльником и можете загрузить скетч прошивку в Ардуино, то собрать проект не составит особого труда!

Демонстрацию возможностей проектора, смотрите на видео ниже!

Введение

Во всех современных профессиональных и полупрофессиональных лазерных проекторах используются гальванометры(Маленькие электромеханические устройства)

Гальванометры представляют собой электромеханические устройства, которые вращаются под разными углами в зависимости от того, какое напряжение на них подается.Используются как минимум два гальванометра: один для «X» (горизонтальный) и один для «Y» (вертикальное направление). Управляющая электроника лазерного проектора быстро подстраивает напряжения на гальванометр и включает и выключает лазер, перемещая его так быстро, что, создает полноценную картинку. Коммерческие гальванометры могут перемещаться до 50 000 различных точек в секунду. Гальванометры как правило дорогие, и поэтому мы будем делать их из звуковых динамиков!

Подготовка и материалы к лазерному проектору

Arduino Board

Этот проект был протестирован на Arduino Duemilanove (Atmega 328). Другие платы с 16MHZ Arduino и Atmega 328 (например, Uno) должны работать нормально.

Arduino с Atmega 168 должен работать, но имейте в виду, что проект почти полностью заполняет его память, поэтому вы можете столкнуться с ограничением записи шоу.

Предполагается, что у вас есть кабель для программирования, компьютер с установленной окружением Arduino и т. Д.

Красная лазерная указка

С этим сложности быть не должно. Указки продаются во многих магазинах игрушек и всяких хозяйственных магазинах. Можно так-же заказать на Алиэкспрессе.

12В 3а Напряжение питания усилителя

Может быть немного выше или ниже, но оно должно обеспечивать ток не менее 3 ампер. Вы можете найти старый адаптер питания от ноутбука или купить на барахолке. Как альтернатива— вы можете взять источник питания от ПК, ATX. Если вы не можете найти источник питания — вы можете заказать его через Алиэкспресс примерно за 15 долларов.

2 x 8-Ом, 20-ваттные неиндуктивные резисторы

20 Ватные неиндуктивные резисторы вы можете заказать на Алиэкспресс, эта одна из тех частей которых трудно достать.

2 x 100- Ом Резисторы

Не обязательно должны быть точного сопротивления / мощности. Найдется так-же практически у каждого.

2 x TIP120 Дарлингтонские транзисторы

Так-же доступны на Алиэкспресс или можно купить в радиомагазине.

276-2068 2 x TO-220 Теплоотводы (для транзисторов)

Теплоотводы можно так-же купить на Алиэкспрессе или изготовить из куска алюминия или другого металла самому.

Без радиаторов транзисторы быстро перегреваются!

2 x 470uF 35V Электролитический конденсатор с радиальным электродом

Конденсаторы доступные на Алиэкспрессе.

2 x Зажима аллигатора

Это упрощает подключение к проводам для лазерных модулей.

Провода

Провода берем потолще 2.5 мм

Теперь о динамиках

Динамики возьмем с диагональю от 4 до 6 дюймов!

Качество динамиков действительно влияет на производительность.

Я нашел динамики с большими магнитами и мощностью 80 Вт, которые работают лучше всего. Вы должны легко нажимать конус динамика примерно на 1/4, если такой динамик найден берите его. Можете не использовать динамики более 6« это не обязательно поможет (и может повредить) производительности.

Влияние динамиков как гальво

Существует как минимум две переменные, которые влияют на то, насколько хорошо драйвер динамиков будет работать для лазерного шоу.

1. Резонансная частота: частота, с которой динамик будет вибрировать, наиболее легко сам по себе.

2. Qts или Q: Это число описывает, как частотная характеристика динамика изменяется вокруг резонансной частоты.

3. Изображенные динамики имели резонансную частоту 63 Гц и Qts .55. Они работали хорошо. Мне также повезло с динамиками, имеющими резонансную частоту 81 Гц и Qts 0,96.

Я также испытал набор динамиков с резонансной частотой 120 Гц и Qts 1,4 — что привело к плохим результатам. Мое предположение- искать динамики по Qts между ними. 5 и 1 и с резонансной частотой между 50 Гц и 85 Гц. Другие параметры динамиков (например, Vas) могут как влиять на производительность или не влиять совсем.

Материал и инструменты, которые нам понадобятся

• Паяльник

• Скотч лента

• Термо-клеевой пистолет

• Пила, ножовка

• Стеклорез(если у вас обычное зеркало)

• Болты гайки(для монтажа радиаторов на транзисторы)

• Зеркало(можно из акрила) чем тоньше тем лучше

Отрежьте стеклорезом или ножовкой по металлу зеркало(акриловое зеркало) так чтобы у нас получился квадрат

Будьте осторожны при резке зеркала. Под зеркало лучше всего подложить кусочек ткани, так как отражающая слюда слезает со стекла

Используйте термоклеевой пистолет, чтобы монтировать блоки Lego на противоположных сторонах одного из динамиков, как показано на рисунке. Верхняя часть кубика Лего должна чуть выпирать на 0.5 мм над кромкой динамика. Кроме Лего вы можете приклеить и другой обьект, главное чтобы расстояние соблюдалось.

Для того чтобы зеркало свободно вращалось на динамике, необходимо сделать шарнир. В Принципе можно выбрать любой прямой стержень. Главное чтобы он не был слишком тяжелым. Крепим термоклеем его к концам нашего конструктора лего. После того как клей застынет, мы можем клеить зеркало на шарниш. Далее крепим зеркало к диффузору Сделаем таких гальвосканеров две штуки, и наклеим на них два лейбла X и Y

На этой схеме показаны электрические соединения, которые мы будем делать в течение следующих нескольких шагов.

Для начала обклеим скотчем кнопку лазера(должен быть постоянно включен). Открутите торцевую крышку. Большинство китайских указок будут иметь пружину, которая является отрицательной клеммой. Подключать будем крокодильчиками. Подключим одну клемму(плюсовой) к центральной пружине лазера, а вторую(минусовою) подключим к корпусу или резьбе лазера.

Некоторые лазерные указки могут быть сделаны иначе, так что импровизируйте!

Ну вот мы добрались до подключения лазера к Arduino. Плюсовой провод от нашего лазера подключите к выходу 13 на Arduino, а минусовой провод подключите к земле (GND)

Прошивка

ELM — Домашний лазерный проектор

ELM — Домашний лазерный проектор

Фото 1. X-Y сканирующая головка

Думаю, все видели лазерные эффекты, которые показывают сцены, дискотеки или фестивали. Есть две категории лазерного эффекта. Один из них — эффект луча , он показывает зрителям лазерные лучи, летящие в воздухе. Другой — экранный эффект , он показывает лазерную графику, нарисованную на экране движущимся лазерным пятном. Первый лучевой эффект предпочтительнее экранного. Эффект луча очень захватывающий, так что многие лазерные световые шоу также проходят в дискотеке. Лазерное оборудование, работающее в лазерном световом шоу, называется лазерным проектором .

Этот проект предназначен для сборки лазерного проектора DIY профессионального уровня :-). Наиболее важным компонентом, используемым для лазерных проекторов, является лазерный блок. He-Ne лазер использовался в первые дни, а позже многоцветный лазер на смешанном газе используется для лазерного проектора высокого класса. Твердотельный лазер — это новое лазерное устройство, которое вскоре заменит газовый лазер. Однако лазерный блок стоил очень дорого, даже хлам, а газовый лазер нельзя модулировать напрямую, так что я не мог решиться купить лазерный блок и модулятор. В первом квартале 2004 года я нашел дешевый твердотельный лазерный модуль от Kyoritsu Denshi, и я начал этот проект, который давно планировал.

Внутри лазерного проектора

Рис. 1. Оптический стол типичного лазерного проектора

В основном лазерные проекторы используются в индустрии развлечений. Большинство высококачественных лазерных проекторов изготавливаются по индивидуальному заказу, и некоторые функции включаются в соответствии с требуемым типом эффекта. На рис. 1 показана функциональная оптическая схема типичного лазерного проектора. Кажется, что готовые лазерные проекторы имеют только XY-сканер, который можно использовать для самых общих эффектов. В этом проекте я выбрал только XY-сканер и стремился проецировать точную лазерную графику и анимацию.

Лазер

Раньше для лазерного искусства использовался красный гелий-неоновый лазер, а затем белый газовый лазер, который может генерировать несколько цветов одновременно. Газовый лазер имеет очень низкую эффективность и сложен в использовании. В последнее время на рынке оборудования для лазерного искусства появились компактные, высокоэффективные и простые в использовании твердотельные лазеры, такие как полупроводниковый лазер и лазер DPSS , повышающие его производительность. Большинство цветов твердотельного лазера в настоящее время красный и зеленый. Когда синий улучшит свои характеристики, устаревшие газовые лазеры будут заменены твердотельными лазерами.

Гашение/модулятор

Механизм гашения прерывает любой ненужный лазерный луч. Большинству газовых лазеров требуется этот механизм перед выходным окном лазера, потому что газовый лазер не может быстро модулировать выходную мощность. Гальванометр используется для механизма гашения в качестве привода для перемещения прерывателя. Для многоцветных систем, таких как лазер на смешанных газах, для управления каждой цветовой линией используется оптический модулятор, называемый PCAOM . Механическое закрытие, кроме защитного затвора, часто не используется в лазерном проекторе с использованием PCAOM или твердотельных лазеров, которые можно модулировать напрямую.

Переключатель луча/эффектор

Переключатель луча представляет собой механизм, который подает лазерный луч на выбранный эффектор, а эффектор прерывает лазерный луч любым оптическим фильтром. Поскольку скорость и точность переключения особо не требуются, для перемещения оптики используются гальванические цепи с разомкнутым контуром, шаговые двигатели и соленоиды. Оптический фильтр, используемый в эффекторе, предназначен для расширения или рассеивания лазерного луча. Для такого эффекта часто используются некоторые терочные диски. Лазерный луч, проходящий через эффектор, создает рассеянные лучи в виде эффекта луча и абстрактный узор в виде эффекта экрана.

Сканер X-Y

Рис. 2. Сканер X-Y

Сканер X-Y является наиболее универсальным компонентом, который может произвольно управлять вектором луча. На рис. 2 показан принцип XY-сканера. Два гальванических устройства установлены ортогонально, входящий лазерный луч отражается от гальванического зеркала по оси X и снова отражается от гальванического зеркала по оси Y, и луч попадает в пространство для визуализации. Направление луча можно определить комбинацией угла отклонения двух зеркал. Сканированный лазерный луч создает лазерные листы или туннели в качестве эффекта луча или рисует лазерную графику на экране. Для эффекта экрана скорость сканирования особенно важна для сканера X-Y, потому что он должен сканировать быстро и точно для получения хорошего качества изображения. В настоящее время для экранного эффекта используется только гальваника с обратной связью, а для простой абстрактной графики иногда используются гальво без обратной связи и резонансные гальво.

Прочие компоненты

Компоненты, помимо описанной выше оптики, включают драйвер сканера, блок питания лазера, систему охлаждения лазера, контроллер/консоль дисплея и другие. Лазерный проектор состоит из этих компонентов.

Сборка лазерного модуля

Фото 2. Лазерный модуль с регулируемой температурой

Я купил зеленый лазерный модуль за 6720 иен в Kyoritsu Denshi. Это лазерный модуль DPSS с мощностью 532 нм/5 мВт (мин). Он может увеличить выходную мощность в несколько раз выше номинальной мощности, конечно, это не гарантийный случай. Результат измерения мощности составляет 15 мВт без какой-либо регулировки и 20 мВт с регулировкой подстроечного резистора. Это означает, что с лазерным модулем нельзя работать, не зная основ лазерной безопасности. Кажется, этот лазерный модуль предназначен для лазерной указки типа ручки, судя по ее форме, я думаю, что это будет очень опасная лазерная указка :-).

Однако есть не только хорошие черты. Когда лазерный модуль работает какое-то время, выходная мощность падает из-за повышения температуры. Большинство лазерных модулей DPSS общего назначения имеют температурный контроль для обеспечения стабильной работы. Этот лазерный модуль для дешевой лазерной указки, у него нет такой функции, поэтому я сделал лазерный блок с контролем температуры и внешней модуляцией. На фото 2 показан встроенный зеленый лазерный блок.

Поскольку точность регулирования температуры не требуется, используется простое ПИ-регулирование. MCU считывает сопротивление термистора, соединенного с лазерным модулем, преобразует его в температуру и управляет модулем Пельтье с ошибкой между температурой модуля и заданной температурой. Выходной сигнал лазера можно модулировать с помощью внешнего входа модуляции через MCU, и он отключается для защиты лазерного модуля, когда температура модуля выходит за установленные пределы.

Создание сканеров гальванометров

Я искал существующий проект по созданию замкнутых гальванических систем, однако не смог найти такой проект в Интернете. Большинство самодельных сканеров сделаны из динамика без какой-либо обратной связи. Кажется, еще никто не пытался построить замкнутый гальванический контур. Я был вынужден начать проект с нуля, и я смог построить гальванические цепи замкнутого цикла с достаточной производительностью при некотором испытании. Я считаю, что этот отчет поможет лазеристам, у которых есть подобный проект.

Что такое гальванометр?

Гальванометр является одним из электрических приборов, используемых для обнаружения слабого тока, его условное обозначение (G) . При обнаружении очень малого тока гальванометр использовался с прикрепленным зеркалом и источником света вместо иглы, чтобы увеличить отклонение, и существующие гальванометры также унаследовали этот принцип. Гальво имеют очень тонкий ротор, чтобы свести к минимуму инерцию ротора для быстрого движения. Подвижная катушка заменяется высоким жестким твердым ротором, таким как подвижный магнит и подвижное железо, а катушка якоря перемещается к статору для увеличения теплового излучения. Эту структуру можно назвать «Серводвигатель», а не гальванометр.

Регулирование с обратной связью

Рис. 3. Переходная характеристика гальвосистемы

Вал гальвосистемы без обратной связи удерживается торсионной пружиной, ротор перемещается в положение, в котором балансируется между генерируемым крутящим моментом ротора и восстанавливающий момент торсионной пружины. Это тот же принцип, что и традиционный гальванометр. Им можно управлять в одну сторону, ротор перемещается в положение, пропорциональное току катушки. Однако полоса пропускания гальванических преобразователей с разомкнутым контуром ограничена, поскольку имеет резонансную частоту, определяемую инерцией ротора и жесткостью пружины.

При управлении с обратной связью положение ротора определяется детектором положения, оно сравнивается с заданным положением, и положение ротора контролируется для отслеживания заданного положения. Это также называется контроллер обратной связи или сервоуправление . Это может улучшить скорость и точность сканирования по сравнению с управлением без обратной связи ( Рисунок 3 ). Энергоэффективность также повышается, поскольку отсутствует потеря мощности из-за торсионной пружины. Однако управление с обратной связью требует затрат на детектор положения, сервоусилитель и т.п. Этот проект строит гальвоуправление с обратной связью.

Детектор положения

Рис. 4. Емкостный детектор положения

Детектор положения является наиболее важной частью системы управления с обратной связью. резольвер) и проводящие (потенциометр). Я выбрал простой емкостной метод, в котором используется принцип, заключающийся в том, что при подаче переменного напряжения на конденсатор ток, протекающий через конденсатор, пропорционален значению емкости. Его структура аналогична настроечному конденсатору, используемому в радио. В практической конструкции один электрод заземляется, поскольку это удобно с учетом конструкции, но при измерении тока конденсатора в такой конструкции необходимо учитывать схему схемы.

На схеме, показанной на Рис. 4a , генерируется составляющая постоянного тока, указанная стрелками, и открывается путь постоянного тока, как показано на Рис. 4b , выпрямленная составляющая постоянного тока может быть обнаружена гальванометром (G). На самом деле изменение емкости очень мало, и его невозможно стабильно обнаружить из-за паразитной емкости и любых помех. На рис. 4c показана схема, используемая для практического проектирования, два дифференциальных электрода и диоды соединены друг с другом в противоположной полярности. Сумма выпрямленных токов становится разницей между ними, любой фактор, влияющий на точность, может быть устранен, и его можно стабильно обнаружить. На этом рисунке, когда подвижный электрод перемещается влево, на Vo появляется положительное напряжение, и наоборот. Детектор положения, встроенный в этот проект, изменяет разностную емкость всего на несколько пФ в полной шкале (90° механического отклонения), и можно было получить достаточное изменение выходного напряжения.

Изготовление деталей и сборка

Фото 3. Детали гальво

Фото 3 показаны основные части гальво, которые предстоит построить. Объяснение каждой детали следующее:

1. Базовая рама. Стеклянно-эпоксидные прото-платы нарезаются подходящего размера, две опорные доски устанавливаются на торцевые блоки и из них получается корпус гальванопластики.
2. Обмотки статора. Намотайте UEW (уретановый эмалированный провод) диаметром 0,3 мм 60 витков на бобину и зафиксируйте форму лаком, а затем извлеките ее из бобины.
3. Шариковые подшипники. Они являются дополнительными частями комплекта модели MINI-4WD (OD=5, ID=2, L=2,5)
.
4. Ротор с подвижным магнитом. Сплошной ротор жестче спирального, вредного резонанса не возникает. Вал из углеродистой стали взят из старьевщика (D=2, L=45), а неодимовые магниты взяты из вычищенных жестких дисков. Магниты вырезаются и прикрепляются к валу, а затем формуются с помощью шлифовального станка с водяным охлаждением. Вал должен быть максимально тонким и легким, чтобы свести к минимуму инерцию ротора.
5. Подвижный электрод для частичного разряда. На тонкой стеклоэпоксидной плате (D=8, t=0,2) сформирован электрод в форме бабочки. Диапазон рабочих углов составляет 90° у электрода в форме бабочки и 180° у электрода в форме полумесяца. 90° достаточно для сканера гальванометра.
6. Статорный электрод для частичного разряда. Это тот же материал, что и подвижный электрод, разделенный на четыре квадранта.

Фото 4. Виды крупным планом

Фото 4 показывает крупный план встроенного гальванометра, схема доступна в технических примечаниях.

1. Гальво строится. Две катушки статора размещены и закреплены вокруг магнита ротора. Я не мог сделать точный сердечник статора, поэтому я принял полную конструкцию без сердечника, чтобы избежать ненужного реактивного момента. Это приводит к тому, что константа крутящего момента довольно мала, 2,5 мН-м/А.
2. Сторона статора PD. Острая пружинная проволока (фосфористая бронза, диаметр 0,4 мм), прижимающая вал, создает потенциал земли для движущегося электрода и создает предварительное давление на подшипники для одновременного устранения вибрации. Точка контакта должна быть в центре вала, чтобы свести к минимуму трение, иначе это вызовет ошибку гистерезиса. Небольшое количество масла для электрических контактов увеличивает проводимость и стабильность.
3. Сторона ротора ПД. Ротор ПД закреплен сзади, а электроды прикреплены к валу токопроводящей краской. Зазор между ротором и статором должен быть максимально близким и параллельным, иначе чувствительность и линейность будут хуже.
4. Крепление для зеркала. Вырежьте первое поверхностное зеркало и прикрепите его к держателю зеркала из алюминиевого стержня (D=5).

Сборка сервоусилителей

Как работает сервопривод

Рис. 5. Схема работы сервопривода (упрощенная)

На рис. 5 показана блок-схема сервоусилителя для этого проекта. В позиционной сервосистеме порядок задержки на управляемом объекте становится высоким, и его нельзя стабильно контролировать, если не использовать фазовую компенсацию, подходящую для сервосистемы. Метод управления для гальванической системы с обратной связью — PD-управление, а для D-управления компенсация задержки тока-скорости и задержки скорости-положения выполняется отдельно. I-управление опущено, поскольку оно может повлиять на стабильность сервопривода. В этой системе почти нет ни трения, ни статического крутящего момента, поэтому кажется, что нет проблем с точностью позиционирования даже без I-управления.

Характеристики детектора положения

Рис. 6. Выход ЧР и положение ротора

Электрод статора детектора положения разделен на четыре квадранта, а рабочий диапазон углов становится ±45°, как показано на Рис. 6 . Сервосистема блокирует окрашенную область, чтобы полярность вращения и выходной сигнал PD соответствовали для правильной работы сервопривода. Он может зафиксироваться в серой области, что является неправильным положением, но при подаче питания сканера с командой положения центра ротор возвращается в центр, где бы он ни находился. Нормальный рабочий диапазон установлен на ±20° (оптическое отклонение ±40°), что достаточно для сканеров гальванометра.

Монтажные платы

Это встроенный сервоусилитель и принципиальная схема. Это простая и обычная схема на ОУ, в ней нет ничего сложного. Однако он имеет усилитель мощности и небольшой усилитель сигнала на плате вместе. Вы должны обратить внимание на непреднамеренную связь с конструкцией платы, иначе вы будете страдать от колебаний, искажений или нестабильности, а усиление сервопривода будет ограничено. В настоящее время схема частичного разряда немного зависит от усилителя мощности, может быть лучше переместить его на гальваническую цепь, как существующие гальванические цепи.

Для сервоусилителя требуется источник питания с двойным выходом ±20 вольт. Он генерируется с помощью простого преобразователя постоянного тока, питаемого от одного источника постоянного тока +12 вольт. Это не то, что должно регулироваться, традиционный блок питания типа трансформатор-мост-конденсатор также будет работать хорошо.

Это форма волны, которая представляет собой переходную характеристику сервоусилителя. Он должен регулироваться по току, однако выходное напряжение насыщается из-за индуктивности катушки. Напряжение питания должно быть как можно выше, чтобы свести к минимуму этот эффект. Также можно обнаружить падение напряжения при высоком выходном токе. Это связано с ограничением тока LM675, операционный усилитель высокой мощности, такой как LM12, может быть лучше, чем LM675. Однако такой сильный операционный усилитель может сжечь гальваническую катушку из-за перегрузки или колебаний, так что для гальванической защиты потребуется любая тепловая защита.

Сборка контроллера

Рис. 7. Блок-схема контроллера

Контроллер лазера должен генерировать как минимум два векторных сигнала (аналоговый ±1 В) для гальванических импульсов и сигнал гашения (TTL) для модуляции выходного сигнала лазера. Эти сигналы могут генерироваться любой платой микроконтроллера, найденной в мусорном ящике, или простым цифро-аналоговым адаптером, подключенным к параллельному порту ПК. В этом проекте я разработал и построил новую плату контроллера, чтобы минимизировать размер платы. Рисунок 7 показана блок-схема платы контроллера, а принципиальная схема доступна в технических примечаниях. Контроллер генерирует только векторные данные с сохраненным кадром, и управление больше не осуществляется. Нет необходимости объяснять каждую функцию платы контроллера и ее прошивки, потому что вы должны иметь навыки проектирования контроллера лазерного дисплея, если вы собираетесь собирать гальво.

Инструменты для создания кадра

Поскольку графические данные, используемые в лазерном проекторе, основаны на векторах, а не на основе растра, стандартные графические инструменты нельзя использовать для создания данных кадра. Любой векторный графический инструмент необходим для создания векторных кадров. Есть несколько инструментов для создания лазерных изображений, предназначенных для векторной графики, но они слишком дороги для хобби или временного проекта, поэтому я разработал простой инструмент для векторной трассировки. Он обрабатывает файлы кадров в общем формате csv, потому что я также хочу использовать его для любых других целей :-). Это бесплатное программное обеспечение, доступное в технических заметках. Сценарий для преобразования файла кадра ild в файл csv также включен.

Результаты

Встроенный лазерный проектор
Каждый компонент смонтирован на базовой плате из алюминия размером 240×150×5 мм.

Работа от батареи
Лазерный проектор с батареей и блоком питания можно хранить в кейсе.

Регулировка

При применении прямоугольной волны для оси Y и пилообразной волны для оси X будет проецироваться ступенчатая характеристика оси Y. Это означает меньшую фазовую компенсацию. Когда его слишком много, края импульсов будут притуплены.

Сведите к минимуму звоны с помощью триммера LFD для компенсации низких частот (1-й опрос). Левые небольшие звоны могут быть удалены с помощью триммера HFD для компенсации высоких частот (2-й опрос).

Ось Y настроена идеально. Теперь вы сможете найти асимметрию между передним и задним фронтами. Это происходит из-за асимметрии между возможностями источника и приемника LM675.

Отрегулируйте ось X таким же образом. Импульсный тест может выразить ступенчатую характеристику лучше, чем квадратичный тест. Ширина импульса для этих тестов составляет 8 мс.

ILDA 12K@20°
Это магический круг… скорее тестовый шаблон ILDA. Дополнительные сведения об этом см. по ссылке в технических примечаниях.

ILDA 30K@8°
Мой сканер не соответствует стандарту ILDA 30K. Кто первым достигнет этой цели? 🙂

ILDA 18K@8°
Кажется, предел моего сканера — ILDA 18K, но для хобби этого достаточно.

Различная лазерная графика

Буква в квадрате (51fps)

Приложение (28 кадров в секунду)

Гико-кот проецируется на стену с расстояния 60 м (38 кадров в секунду)
Он также может проецироваться в облако!

Юки Котономия (12 кадров в секунду)

Для внутреннего светового шоу используются генераторы масляного тумана под названием Hazer, чтобы улучшить видимость луча и минимизировать мощность лазера. Спирали от комаров тоже хорошо работают 🙂

Образец набора рамок от International Laser Production. (frasamp.avi)
Сгенерированный 3D кадр. (корона.avi)

Технические примечания и связанные ссылки

3 Длина волны 9 0234 Лазерный блок 9 0 : 532nm(Green)
Output Power: 20mW
Modulation Input: TTL

Технические характеристики (версия 2)

Контроллер	MCU: ATmega64 (Atmel) Память данных: MMC/SD LCD, выходы X-Y, выход модуляции
X-Y сканер	Скорость: ILDA 18K @8°, ILDA 12K @20° Рабочее отклонение: 80° (оптическое) Размер зеркала: 5×8 [мм]
Power Requirement	Controller/Laser: 5V/1. 5A X-Y Scanner: ±20V/1A
Power Consumption	Idle: 7W Рабочая: 22 Вт (ILDA 18K @8°)
Dimensions	240(W), 150(D), 40(H) [mm]
Weight	1.0kg

• Updates Feb 12, 2006
• Плата контроллера (версия 1), принципиальная схема и прошивка.
• Плата контроллера (версия 2), принципиальная схема и прошивка. 12 февраля 2006 г.
• Плата сервоусилителя (версия 1), принципиальная схема, переходная характеристика (P3.1:P3.2:TP4, @8°), переходная характеристика (TP4, @30°), прямоугольная характеристика 120 Гц (TP2:TP4, @8°), синусоидальная характеристика 400 Гц (TP2:TP4, @8°)
• Плата сервоусилителя (версия 2), принципиальная схема 12 февраля 2006 г.
• Схема блока питания сканера
• Гальванометр и его принципиальная схема
• Цепь управления зеленым лазерным блоком
• Редактор кадров для Win32 [mkv2. zip] 16 августа 2006 г.
• Исходные файлы для редактора кадров [mkvsrc.zip] 2 сентября 2011 г.
• Дневник разработки [ja]

Основная информация

• Базовая лазерная безопасность (LaserFX)
• Около ILDA Тестовая таблица (LaserFX)

Похожие проекты

• Самодельное лазерное шоу Norm

Световое шоу | Хакадей

26 сентября 2022 г., Эйб Коннелли

[Лаборатории Ликси] не привыкать к созданию многих проектов со светодиодами или другими дисплеями. Теперь они создали музыкальный визуализатор с малой задержкой под названием Sensory Bridge, который создает великолепные световые шоу из музыки.

Сенсорный мост может обновлять до 128 светодиодов RGB со скоростью 60 кадров в секунду. Устройство имеет встроенный MEMS-микрофон, который улавливает фоновую музыку для создания светового шоу. Чип представляет собой ESP32-S2, который выполняет трюк с быстрым преобразованием Фурье, чтобы обеспечить обновление массива RGB в реальном времени. Терминал для светодиодов поддерживает стандартные выводы светодиодов WS2812B (5 В, GND, DATA). Сенсорный мост также имеет «порт для аксессуаров», который можно использовать для аппаратных расширений, таких как база для их светодиодной «мини-мачты», длинной полоски печатной платы массива RGB.

Устройство питается от разъема USB-C 5 В, 2 А. Различные ручки на устройстве регулируют яркость, чувствительность микрофона и реактивность светодиодной ленты. Одной из приятных функций является «калибровка шума», которая может записывать окружающий звук и вычитать частотные компоненты фонового шума, чтобы получить более чистый музыкальный сигнал. Сенсорный мост все еще новый, и похоже, что некоторые функции еще не реализованы, например, связь по Wi-Fi, обновления портов для аксессуаров и аудиовход 3,5 мм для обхода встроенного микрофона.

Заявленные цели Сенсорного моста — предоставить открытую, мощную и гибкую платформу. Это видно по их стремлению выпустить проект как аппаратное обеспечение с открытым исходным кодом, предоставляя прошивку, файлы дизайна печатной платы и даже STL корпуса под свободной/свободной лицензией. Анализаторы звукового спектра — наши любимые, и мы видели много разных итераций, от тех, что используют Raspberry Pi, до других, использующих ESP32.

Видео после перерыва!

Продолжить чтение «Сенсорный мост — ваш путь к настольному рейву» →

Posted in Музыкальные хакиTagged аудио, fft, световое шоу, анализатор спектра, ws2812, ws2812b

11 июля 2021 г. Дэн Мэлони

Ну хоть аббревиатура останется прежней. Похоже, что черный — это новый синий цвет для Windows 11, так как экран BSOD впервые за последние годы изменился. Это, по общему признанию, незначительное изменение, поскольку текст на экране практически идентичен BSOD из последних версий Windows 10, а новый похоронный звон даже содержит те же смайлики с хмурым лицом и QR-код. На самом деле, цветовая схема «белое на черном» — единственное существенное отличие, которое мы видим — даже аббревиатура останется прежней. Мы полагаем, что на самом деле это не так уж и важно, хотя это заставляет нас скучать по чрезвычайно занятым BSODам еще во времена Windows NT.

Поскольку нехватка полупроводников продолжается, производители отчаянно нуждаются в деталях, необходимых для производства своей продукции. И если есть что-то столь же определенное, как смерть и налоги, так это то, что отчаяние дает преступникам возможности. Тема на EEVBlog подробно описывает встречу одной компании с предполагаемым мошенником, который отправил им незапрошенное предложение на большое количество обычно труднодоступных микропроцессоров по хорошей цене. Компания благоразумно изучила предложение и обнаружила, что «Брайана» (представителя, связавшегося с ними) на самом деле зовут Ник Мартин и, согласно статье на веб-сайте Международной ассоциации реселлеров электроники (ERAI), очевидно, он связан с количество мошеннических операций. Их список предположительно мошеннических сделок, совершенных г-ном Мартином, восходит к 2018 году и насчитывает более 300 000 долларов незаконно полученной прибыли.

В прошлом году друг Hackaday и лазерный художник Себ Ли-Делиль потратил много времени и сил на создание потрясающего интерактивного светового лазерного шоу для ночного неба над городами Великобритании. Laser Light City с мощными лазерами, установленными на крышах высоких зданий, имела ошеломляющий успех и немного развеселила то ужасное время. Но мы должны признать, что видео и другие материалы, освещающие Laser Light City, заставили нас хотеть большего — что-то подобное, с обширной установкой на крышах и возможностью для зрителей управлять всем этим со своего телефона, действительно нуждается в более глубоком Лечение «как это работает». К счастью, Себ выпустил видео, в котором рассказывается о деталях шоу, в том числе о смехотворно мощных лазерах с лучами, которые все еще можно увидеть средь бела дня.

Читать далее «Hackaday Links: 11 июля 2021 г. » →

Опубликовано в Колонки Hackaday, Ссылки HackadayTagged bsod, нехватка чипов, ссылки на Hackaday, интерактив, лазер, световое шоу, шум, мошенник, Windows 11

26 июня 2020 г., Свен Грегори

Дико мигающие светодиоды могут быть не идеальным освещением для среднего офиса, но они, несомненно, оживят любую вечеринку. А поскольку вечеринка без музыки — это просто встреча, синхронизация обоих — отличный способ создать настроение. Конечно, вместо этого вы можете просто развернуть свою стандартную светодиодную ленту, но это становится немного скучно, а также немного сложно, если вы хотите осветить несколько мест одинаково. [Геррит] мог бы найти идеальное решение с его (mus)sic (R)eactive (Li)ghts , или muRLi, которые представляют собой набор отдельных источников света, которые синхронизируют программируемый шаблон через WiFi.

Система состоит из самой muRLi в качестве базовой станции, которая определяет и отправляет световую картину через WebSockets, и нескольких узлов muRLi, в которых размещен набор светодиодов WS2812B для ее приема и отображения. Оба построены на основе Wemos D1 Mini, сконфигурированного для настройки ячеистой сети WiFi, и в зависимости от того, что находится в пределах досягаемости, узлы подключаются либо к базовой станции, либо к другим узлам, что дает системе определенно достаточную досягаемость для любого размера местоположения. Музыка улавливается микрофоном с усилителем MAX4466 внутри базовой станции, что повышает гибкость позиционирования системы, и анализируется на предмет громкости и звукового спектра, который также отображается на OLED-дисплее.

Но лучше всего то, как запрограммированы схемы освещения. Вместо жесткого кодирования в прошивке [Геррит] применил модульный подход с небольшими картриджами ПЗУ для подключения к базовой станции muRLi. Сам картридж содержит только I2C EEPROM, хранящий код JavaScript, который интерпретируется прошивкой с использованием mJS. Скрипты имеют доступ к проанализированным аудиоданным и количеству светодиодов в сети и могут таким образом динамически генерировать шаблоны по мере необходимости. Все аккуратно размещено в корпусах, напечатанных на 3D-принтере, а все файлы дизайна и исходники доступны на странице проекта на GitHub — но посмотрите сами на видео после перерыва.

Если вам не нужна беспроводная часть, но вам нравится свет, синхронизированный с музыкой, обратите внимание на простое MIDI-решение. Что касается [Геррита], мы определенно с нетерпением ждем его следующего проекта, так как нам также понравился его последний.

Продолжить чтение «Начните вечеринку со светового шоу Mesh WiFi» →

Posted in LED HacksTagged 3D-печатный корпус, javascript, световое шоу, ячеистая сеть, микрофон, музыка, oled, wemos d1 mini, ws2812b

6 июня 2020 г. Том Нарди

Если у вас намечается вечеринка и вы хотите добавить немного волнения, вам может быть интересен этот недавний проект от [Гэва Льюиса]. Сборка основана на имеющейся в продаже лампе для вечеринок, но с некоторыми модернизированными компонентами конечный продукт стал ярче и динамичнее, чем был на заводе.

На самом деле, [Gav] заменил почти все компоненты этого фонаря, кроме корпуса и передней линзы. Первоначальная 5-миллиметровая светодиодная матрица была заменена новой панелью 8×8 WS2812B, а электроника полностью заменена на Arduino Nano. Он по-прежнему использует оригинальный блок питания фонаря, но, поскольку он выдает только около 4,2 В, он добавил повышающий преобразователь, чтобы обеспечить стабильное напряжение 5 В для нового оборудования. Он также добавил небольшой вентилятор охлаждения на 12 В, который, по его словам, практически бесшумный, поскольку на него подается только половина номинального напряжения.

Компания [Gav] разработала несколько схем освещения с помощью FastLED, которые хорошо имитируют то, что вы могли бы увидеть на гораздо более дорогом лазерном сканере. На видео после перерыва видно, как из корпуса выходят сразу несколько цветных лучей света, проецируя узоры на противоположную стену. Он говорит, что хотел бы восстановить исходный режим звуковой активации устройства, но пока не разобрался с кодом.

В этом проекте используется готовая матрица 8×8 светодиодов WS2812B, но если вам когда-нибудь понадобится собрать собственную матрицу из отдельных светодиодов, мы недавно дали отличный совет, как упростить эту задачу.

Продолжить чтение «Дешевый свет для вечеринок получает обновление Arduino» →

Posted in Arduino Hacks, LED HacksTagged свет для дискотеки, fastLED, светодиод, световое шоу

13 февраля 2019 г. Брайан Кокфилд

Золотым стандартом лазерных световых шоу во время рок-концертов является Pink Floyd, чьи шоу славятся визуальными эффектами, а также отличной музыкой. Не у всех из нас есть средства, необходимые для производства таких эпических гобеленов света и звука, но с небольшим количеством оборудования мы можем получить что-то близкое. Последний проект [Джеймса] примерно такой: недавно он создал лазерный графический эквалайзер, который можно использовать, когда его группа играет на концертах.

Чтобы создать лазерные линии для полос эквалайзера, [Джеймс] использовал серию зеркал, установленных на вращающемся валу. Когда лазер проецируется на вращающиеся зеркала, он создает линию. Отсюда ему нужен был способ управлять высотой каждой из семи строк. Он использовал серию кожухов с серводвигателями, которые могут закрывать лазерные линии на соответствующей высоте.

Заключительной частью проекта стало программирование. Мозгом этого проекта является MSGEQ7, который принимает входной аудиосигнал и разбивает его на семь частот для эквалайзера. Каждая из семи частот подается на одну из семи заслонок с сервоприводом, которые контролируют высоту каждой лазерной линии с помощью Arduino. Это отличный проект, и [Джеймс], возможно, уже на пути к использованию лазеров для других интересных музыкальных целей.

Читать далее «Лазерное шоу превратилось в графический эквалайзер» →

Posted in Музыкальные хакиTagged arduino, эквалайзер, лазер, световое шоу, музыка, сервопривод, затвор

3 апреля 2018 г. Джеймс Хобсон

На второй день рождения своей племянницы [Стефан] задался вопросом, что понравится малышу больше всего? Как оказалось, коробка с подсветкой, циферблатами и другими гаджетами для развлечения и развлечения.

Для развлечения маленькой Альмы три потенциометра управляют центральным светодиодом, ряд кнопок переключает парный ряд дополнительных ламп, поворотный энкодер для прокрутки светового рисунка указанного ряда влево и вправо, а также несколько разъемов для подключения кабеля для Дополнительные световые эффекты. Довольно много работы, поэтому [Стефан] сделал прототип, используя Arduino — хотя для окончательного проекта он выбрал ATmega 328 — собирая каждую часть проекта на отдельных платах и ​​соединяя их ленточными кабелями, чтобы упростить любые будущие модификации. .

[Стефан] попытался интегрировать батарею, оставив Лихтшпиль без привязки для простоты использования, и включив функцию ожидания для продления срока службы батареи. Блок питания казался хорошим вариантом для удовлетворения необходимых 5 В светодиодов, но всякий раз, когда Lichtspiel переключался в режим ожидания, блок питания полностью отключался, что требовало снятия передней панели для отключения и повторного подключения аккумулятора каждый раз. Более простым решением было полностью отказаться от этой идеи и вместо этого использовать зарядный порт в качестве порта питания — к большому удовольствию его племянницы, которая, по-видимому, любит его подключать.0005

Продолжить чтение «Лихтшпиль: непростая детская игрушка». →

Posted in LED Hacks, Toy HacksTagged atmega328, день рождения, ребенок, дети, световое шоу, игрушка

9 января 2017 г., Левин Дэй

Каждый год приносит новые рождественские световые шоу с синхронизированной музыкой и дикими мерцающими украшениями, которые зажгут ваши глаза. Теперь многие из нас баловались темным искусством мерцания, возясь со светодиодами или мигая неоновой лампочкой или двумя. Существует множество руководств по управлению всевозможными источниками света, но они часто написаны для новичков. Изучение основ электроники в энный раз, когда вам просто нужно знать особенности протокола или какая микросхема вам нужна, может быть полным бременем. Вот почему [Билл Портер] написал «Руководство инженера по созданию праздничных огней с компьютерным управлением своими руками».

[Билл] охватывает тему от начала до конца — не только техническую сторону дела, но и практические соображения о том, где найти компоненты и сроки, необходимые для выполнения проекта. Это не совпадение, что он выходит в январе — если вы хотите создать что-то большое и работающее к Рождеству, самое время начать прямо сейчас! Руководство содержит ссылки на сообщества форумов, которые заблаговременно размещают большие групповые заказы на детали и отправляют их медленно, чтобы сэкономить деньги.

Другие охватываемые области включают программное обеспечение для создания расширенных последовательностей для вашей настройки освещения, которые позволяют отображать анимацию по всему макету. Там также есть советы о том, какое аппаратное обеспечение контроллера использовать для ламп накаливания и теперь вездесущие струны WS2811. Более того, [Билл] делится конкретными советами о том, как избежать распространенных проблем, таких как падение напряжения при длительном использовании пикселей и проблемы со связью.

Это свидетельство [Билла] и его опыта – это руководство – отличный способ быстро освоить современные рождественские световые шоу, сделанные своими руками, и убережет вас от всевозможных ловушек. Если вам нужно построить что-то большое в этом году и вы не хотите изобретать велосипед, это для вас.

Мы тоже не в первый раз слышим от [Билла] — посмотрите на его потрясающие свадебные приглашения или на его ремонт экспоната в музее науки.

Опубликовано в Holiday Hacks, LED HacksTagged рождество, рождественское световое шоу, рождественские огни, светодиод, световое шоу, ws2811

Делаем текстовый лазерный проектор своими руками / Хабр

Давайте узнаем, как сделать достаточно простой лазерный проектор из электроники, которую можно найти дома.

Введение

Существует два способа создания изображения с помощью лазера — векторное сканирование и растровое сканирование.

При векторном сканировании лазер перемещается по контурам изображения, отключаясь только при переходе от одного контура к другому. Это означает, что лазер работает большую часть времени, что обеспечивает довольно яркое изображение.

Этот метод чаще всего используется в крупных промышленных лазерных проекторах, но он требует использования довольно сложного электромеханического устройства — гальванометра — для быстрого перемещения лазера. Цены начинаются от 80 долларов за пару, и это очень непрактично (хотя и возможно) сделать дома.

Второй способ — растровое сканирование. Там лазерный луч движется из стороны в сторону, рисуя изображение строка за строкой. Этот метод использовался в старых ЭЛТ-телевизорах и мониторах.

Поскольку как вертикальные, так и горизонтальные перемещения выполняются неоднократно, требуется гораздо более простая механическая настройка, чем векторное сканирование. Кроме того, поскольку изображение разделено на отдельные элементы, его намного проще программировать.

Основным недостатком растрового сканирования является то, что луч проходит через каждый элемент изображения, даже те, которые не нуждаются в освещении, в результате чего изображение становится более тусклым. Но из-за простоты именно этот метод я выбрал для своего лазерного проектора.

Для перемещения лазерного луча вдоль линии (горизонтально) есть очень удобный прием — использовать зеркало, вращающееся с постоянной скоростью. Поскольку вращение непрерывное, вы можете перемещать луч довольно быстро. А вот переместить луч на другую линию сложнее.

Самый простой вариант — использовать несколько лазеров, направленных на вращающееся зеркало. Недостатком является то, что количество отображаемых линий будет определяться количеством используемых лазеров, что усложняет настройку, плюс вам потребуется довольно высокое зеркало. Но есть и положительные стороны: единственной движущейся частью всей системы является зеркало (меньше вещей, которые можно разбить), а использование нескольких лазеров может сделать изображение ярче. Вот пример проектора, построенного таким образом.

Другой метод сканирования, часто встречающийся в Интернете, представляет собой объединение вертикального и горизонтального сканирования с помощью вращающегося зеркального барабана, в котором отдельные «грани» расположены под разными углами к оси вращения. Эта конфигурация зеркала заставляет лазерный луч отражаться под разными вертикальными углами, когда зеркало вращается, создавая вертикальное сканирование.

Несмотря на то, что получившийся проектор довольно прост по своей сути (нужен только лазер, зеркало с мотором и датчик синхронизации), у этого метода есть большой минус — построить многогранное зеркало в домашних условиях очень сложно. Обычно наклон «граней» должен быть идеально отрегулирован во время строительства, и уровень требуемой точности безумно высок.

Вот пример такого проектора.

Чтобы облегчить себе задачу, я использовал другой метод сканирования — постоянно вращающееся зеркало для формирования горизонтальной развертки и периодически колеблющееся зеркало для вертикальной развертки.

Реализация

Горизонтальное сканирование

Где найти быстровращающееся зеркало? В старом лазерном принтере, конечно! В лазерных принтерах используется многоугольное зеркало, установленное поверх бесщеточного двигателя для сканирования лазерным лучом бумаги. Двигатель обычно устанавливается поверх печатной платы, которая им управляет.

У меня уже был зеркальный модуль от старого принтера:

Я не смог найти документацию на модуль или чип внутри него, поэтому для определения разводки выводов модуля мне пришлось его реконструировать. Линии питания легко найти — они подключены к единственному электролитическому конденсатору на печатной плате. Но просто подать питание на двигатель недостаточно, чтобы заставить его вращаться — вам также нужно подать синхронизирующий сигнал, чтобы установить скорость вращения. Сигнал представляет собой простой меандр частоты от 20 до 500-1000 Гц.

Чтобы найти нужную линию, я взял генератор импульсов, настроенный на 100 Гц, и подключил его (через резистор) к каждой доступной линии порта лазерного модуля. Как только сигнал поступает на правильную линию, двигатель начинает вращаться. Зеркало вращается достаточно быстро для наших целей — как позже было измерено, оно вращается со скоростью более 250 RPS. Но, к сожалению, вращение двигателя делало его довольно шумным. Это не проблема для моих экспериментов, но, безусловно, было бы заметно, когда проектор собран и работает. Возможно, это можно смягчить, используя более новый зеркальный модуль или просто поместив модуль в коробку.

Лазер

Для предварительных тестов я использовал лазер от дешевой лазерной указки. Модуль нужно настроить так, чтобы он имел несколько степеней свободы — чтобы правильно наводить лазер на зеркало.

Так как мы используем растровое сканирование, лазерный свет распределяется по всей площади изображения, из-за чего изображение становится довольно тусклым — его видно только в темноте.

Итак, много позже, после того, как я успешно нарисовал изображение, я заменил лазерный модуль на более мощный — лазерный диод от DVD-плеера.

Предупреждение: DVD-лазеры очень опасны и могут ослепить вас! При работе с лазером всегда используйте защитные очки!

И лазер, и многоугольные зеркальные модули были установлены на небольшой деревянной дощечке. После подачи тактового сигнала на мотор и питания на лазер следует направить лазер так, чтобы луч попадал на края зеркала. В результате, пока зеркало вращается, получается длинная горизонтальная линия.

Фотодатчик синхронизации

Чтобы микроконтроллер мог отслеживать положение движущегося лазерного луча, нам нужен фотодатчик. Но для этой цели я использовал фотодиод, закрытый куском картона с небольшим отверстием посередине. Это необходимо для более точного отслеживания момента попадания луча на фотодиод.

Вот система крепления фотодиода (без картона):

При нормальной работе отраженный лазерный луч должен попасть сначала на фотодиод, а только потом — на зеркало вертикальной развертки.

После установки датчика протестировал его, подав напряжение через резистор и наблюдая за сигналом на осциллографе — его амплитуды хватило для подключения датчика напрямую к GPIO-входу микроконтроллера.

Вертикальное сканирование

Как я упоминал ранее, я использовал периодически колеблющееся зеркало для формирования вертикальной развертки. Как вы на нем ездите? Самый простой способ — использовать электромагнит. Иногда люди просто монтируют зеркала поверх компьютерных динамиков, но это не особенно желательный вариант (результаты непостоянны, их слишком сложно откалибровать).

В своей сборке я использовал двигатель BLDC от DVD-плеера для управления зеркалом вертикального сканирования. Поскольку проектор предназначался для вывода текста, линий для рисования было немного, а это означало, что зеркало должно быть лишь слегка наклонено.

Электродвигатель BLDC состоит из трех катушек, которые вместе образуют статор. Если одну из катушек подключить к положительно заряженному источнику питания, а две другие поочередно подключить к отрицательно заряженному источнику, ротор двигателя будет колебаться. Максимальный угловой размах определяется конфигурацией двигателя, а именно — количеством полюсов. Для DVD-мотора она не превышает 30 градусов. Поскольку этот двигатель довольно мощный и им легко управлять (требуются только два ключа), он очень хорошо подходит для нашей цели создания текстового лазерного проектора.

Вот так выглядит мотор с подключенным зеркалом:

Обратите внимание, что отражающая поверхность зеркала должна быть спереди — то есть оно не закрыто стеклом.

Обзор

Вот так проектор выглядит в собранном виде:

Проекционный модуль вблизи:

Многоугольное зеркало движется по часовой стрелке, поэтому лазерный луч движется слева направо.

Мощный лазерный диод DVD уже установлен (внутри коллиматора). Зеркало вертикального сканирования настроено таким образом, что проецируемое изображение направлено вверх — в моем случае к потолку моей комнаты.

Как видно из рисунка, лазер и механические части проектора управляются микроконтроллером STM32F103, установленным на небольшой отладочной плате (Blue Pill). Эта плата устанавливается в макетную плату.

Схема устройства:

Как я уже упоминал ранее, для управления двигателем многоугольного зеркала нам нужен только один сигнал — тактовый сигнал (POLY_CLOCK), который вырабатывается одним из таймеров STM32, работающих в режиме PWM. Его частота и коэффициент заполнения не изменяются во время работы проектора. Для питания мотора использую отдельный блок питания 12В.

Два ШИМ-сигнала для управления зеркалом вертикальной развертки генерируются другим таймером микроконтроллера. Эти сигналы проходят через микросхему ULN2003A, которая управляет приводом DVD. Таким образом, устанавливая различные коэффициенты заполнения каналов ШИМ того времени, мы можем изменить угол поворота двигателя.

К сожалению, текущая версия проектора не дает обратной связи по расположению зеркала. Это означает, что микроконтроллер может управлять зеркалами, но не «знает» их текущее положение. Инерция ротора и индуктивность катушек создают некоторые задержки при изменении направления вращения.

Благодаря всему этому есть два основных следствия:

• Плотность линий непостоянна, потому что скорость вращения зеркала нельзя контролировать;
• Многие линии не работают. Зеркало вертикальной развертки колеблется циклами, поэтому часть строк могла выводиться в перевернутом виде, а другая — в перевернутом. В результате, поскольку мы не можем отслеживать положение, линии могут отображаться только тогда, когда двигатель вращается определенным образом. Поскольку отображается только половина строк, яркость изображения уменьшается вдвое.

Тем не менее, отсутствие обратной связи делает устройство довольно простым в сборке.

Процесс формирования изображения тоже достаточно прост:

• Каждый раз, когда луч лазера попадает на фотодиод, микроконтроллер генерирует прерывание. При этом прерывании MCU рассчитывает текущую скорость горизонтальной развертки. После этого специальный таймер синхронизации сбрасывается.
• Этот таймер синхронизации генерирует собственные прерывания в определенные моменты горизонтальной развертки.
  
• В частности, через некоторое время после синхронизации необходимо сформировать сигнал управления лазером. Мое устройство формирует его комбинацией DMA+SPI. По сути, эти модули передают строку изображения на выходе MOSI SPI в нужное время, по одному биту за раз.
• После окончания вывода изображения лазер следует снова включить, чтобы фотодиод снова мог принять его луч.

Модуляция лазера осуществляется через один из ключей микросхемы ULN2003A. Резистор R3 нужен для защиты лазерного диода от перегрузки по току. Он установлен прямо на конце лазерного кабеля, изолирован. Для питания лазера я использовал внешний блок питания. Важно контролировать потребление лазерного тока и следить за тем, чтобы оно находилось в допустимом диапазоне для конкретного лазерного диода.

Пример изображения (высота 8 строк):

Текст несколько непропорциональный, поскольку проектор направлен на стену под углом.