Aplikace Arduino Laser Projector + Control: 8 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

• XY - dvourozměrné laserové skenování
• 2x 35mm krokový motor 0,9 ° - 400 kroků/ot
• Automatická kalibrace zrcátek
• Dálkové sériové ovládání (přes bluetooth)
• Automatický režim
• Aplikace pro dálkové ovládání s GUI
• Otevřený zdroj

Stažení:

github.com/stanleyondrus

stanleyprojects.com

Krok 1:

Krok 2: Teorie

Laserové projektory lze rozdělit do dvou hlavních kategorií. Buď používají k projekci vzoru difrakční sklo/fólii, nebo mají systém, který pohybuje laserovým paprskem ve směru osy XY. Druhá možnost obvykle vypadá mnohem lépe, protože je možné naprogramovat vzor, který má být promítán. Zatímco v prvním případě dochází k difrakci laserového paprsku a promítání statického obrazu, v druhém případě se laser stále skládá pouze z jednoho paprsku, který se pohybuje velmi rychle. Pokud je tento pohyb dostatečně rychlý, vnímáme jej jako vzor kvůli přetrvávání vidění (POV). To se obvykle provádí pomocí dvou kolmých zrcadel, z nichž každé je schopno pohybovat laserovým paprskem v jedné ose. Jejich kombinací je možné umístit laserový paprsek na přesné místo.

Pro profesionální aplikace se obvykle používají skenery galvanometru. Některé z těchto skenerů jsou schopné pracovat rychlostí 60 kpps (kilobodů za sekundu). To znamená, že mohou během 1 sekundy umístit laserový paprsek na 60 000 různých míst. To vytváří opravdu hladkou projekci bez stroboskopického efektu. Mohou však být opravdu drahé. Použil jsem krokové motory, což je levná, ne tak rychlá alternativa.

Laser kreslí obrazec tím, že obíhá čáry znovu a znovu opravdu vysokou rychlostí. Někdy existuje více částí vzoru, které nejsou spojeny dohromady. V tomto případě je každé písmeno odděleno, ale když se laser přesune z jednoho písmene na druhé, vytvoří nežádoucí čáru. To řeší technologie zvaná zatemňování. Celá myšlenka spočívá v tom, že se laser přepne při přechodu z jednoho na jiný vzor. K tomu slouží vysokorychlostní řídicí jednotka, kterou je třeba synchronizovat se skenovacím systémem.

Krok 3: Získání komponent

V níže uvedeném seznamu najdete komponenty, které jsem použil, a odkazy, kde jsem je koupil.

• 1x Arduino Uno
• 1x Adafruit Motor Shield V2
• 1x laserový modul
• 2x 35mm krokový motor 0,9 ° - 400 kroků/ot - 5V - eBay
• 3x LED - AliExpress
• 1x HC -06 Bluetooth sériový modul - AliExpress
• 1x fotodioda - AliExpress
• 1x NPN tranzistor BC547B - AliExpress
• 2x 2K trimr - AliExpress
• 1x DC zásuvkový držák na panel - eBay
• 1x Přepínač - AliExpress

A pak nějaký materiál a nástroje, které můžete najít doma. Doufejme;)

• Zrcadlo (nejlepší je kovové zrcadlo jako HDD Platter)
• Hliníkový plech
• Stříhá
• Horké lepidlo (nebo Pattex Repair Express)
• Dráty
• Kleště
• Vrták (nebo v mém případě nůžky: D)
• Krabice (např. Spojovací krabice)

Krok 4: Montáž stepperů

Hliníkový plech bylo třeba nařezat a ohnout do správného tvaru. Poté byly vyvrtány otvory a připevněny stepery.

Krok 5: Laserové zatemnění + kalibrace zrcadla

Motor Shield má malou oblast prototypování, která byla použita pro dva malé obvody.

Laserové zatemnění

Chceme ovládat náš laser pomocí Arduina. Musíme však omezit proud tekoucí do laseru a také řídit jej přímo z digitálního výstupního kolíku není dobrý nápad. Můj laserový modul již měl aktuální ochranu. Proto jsem postavil jen jednoduchý obvod, kde tranzistor zapíná a vypíná laser. Základní proud lze regulovat trimrem a regulovat jas laseru.

Kalibrace zrcadla

Fotodioda byla umístěna do otvoru ve střední ose přímo nad steperem osy X. K získání přesných měření byl nutný obvod stahovacího odporu. Při kalibraci čteme hodnoty z fotodiody a když hodnota překročí určitou hodnotu (laser do ní přímo svítí), steppery se zastaví a vrátí se do výchozí polohy.

pseudokód pro kalibraci

// 1step = 0,9 ° / 400steps = 360 ° = plný rotační laserOn (); for (int a = 0; a <= 400; a ++) {for (int b = 0; b = photodiodeThreshold) {laserOff (); vrátit se domů(); } stepY (1, 1); } stepX (1, 1); } laserOff (); neúspěšný ();

Krok 6: Konečná montáž

Celý obvod byl vložen do plastové spojovací skříňky a utažen šrouby. Celý projektor je opravdu přenosný, stačí připojit napájení, přepnout přepínač a máme laserovou show.

Krok 7: Aplikace Laser Control

Ovládací aplikace byla vytvořena v C# a umožňuje přepínat mezi vzory, upravovat rychlost a sledovat aktuální akce. Je zdarma ke stažení společně s kódem Arduino (viz úvod).

Krok 8: Video