Содержание
Шаг 1
Для начала вам необходим зеленый лазер. Я рекомендую что-нибудь мощностью 125 мВт и больше. Для этой самоделки я использовал зеленый лазер Spartan мощностью 250 мВт. Вам также необходимо дифракционное стекло, которое распределит зеленые лазерные лучи. Мне повезло, что лазер Spartan идет с таким стеклом в комплекте. Вы можете, вероятно, использовать те дешевые дифракционные стекла от трехмерных очков.
Во-вторых, вам нужен эпоксидный клей. (На видео я говорю, что вам нужно две вещи, но в действительности вам нужен только эпоксидный клей, поскольку он действительно работает лучше всего.)
В-третьих, вам нужен набор труб. Я пошел на склад и купил связку дешевых гальванизированных труб в сумме приблизительно за 10 дол. США.
Шаг 2
Вы должны просверлить отверстие в центре дифракционного стекла, затем приклеить его эпоксидным клеем на двигатель. Я случайно сломал стекло, пришлось клеить и его тоже. Убедитесь, что используете достаточно тонкое сверло и работайте медленно, так вы не повторите моих ошибок. Затем приклейте эпоксидным клеем задний конец двигателя к рукаву трубы под углом 90 градусов. (Не забудьте припаять 2 провода к двигателю!) (Жаль, я забыл сделать снимок, когда делал это. )
Шаг 3
Стройте ваш зеленый лазерный проектор, соединяя трубы и части труб так, как показано ниже. Пропуская все провода через трубы, таким образом, чтобы они вышли с другого конца. (Жаль, я снова забыл снять этот шаг.) Потом соберите все вместе. Вы можете приспособить к зеленому лазеру часть T-трубы. (Я использовал часть T-трубы большего размера, потом обмотал трубы изолентой, чтобы зафиксировать их.)
Шаг 4
У вас есть два провода, выходящих с другой стороны трубы. Просто подключите их к батарейкам на 1,5 В или можете использовать адаптер постоянного тока.
Шаг 5
Как только мотор заработал, просто регулируете ваш зеленый лазер, и получаете простой зеленый лазерный проектор.
У вас должен получиться симпатичный набор из двух водоворотов зеленых лазерных лучей. Теперь можно вероятно поменять ось и использовать другой двигатель, чтобы получить еще более живые эффекты.
Я планирую в будущем добавить микроконтроллер, подобный CUBLOC или Basic Stamp. Это изделие изготовлено в качестве эксперимента с зеленым лазером, так что не ругайте меня, если получился не высокотехнологичный прибор. Он достаточно прост, поэтому любой человек может сделать его. Но я обещаю, в следующий раз это будет приспособление более высокого технического уровня.
Многим с детства знакомо это изделие – проектор, через который показывали сказки-диафильмы, а взрослые смотрели цветные слайды про свой отпуск. Проектор существует и сегодня, но работает он на других физических принципах и на другой технической базе. Развитие микроэлектроники и вычислительной техники определило новые пути совершенствования проекционной аппаратуры. А современные умельцы научились делать это чудо техники своими руками.
Диапроектор «СВЕТ», шестидесятые годы ХХ века
ФОТО: yandex.ru
Как сделать проектор своими руками
Оказывается, изображение можно проектировать почти с любого современного источника, да ещё, при этом, разными способами.
Как сделать из телефона проектор
Изготовление простейшего видеопроектора на основе мобильного телефона доступно практически любому человеку, умеющему хоть немного работать руками.
Разберём этапы работ подробно. Для начала подготовим инструменты. Нам понадобятся: обувная коробка, острый нож, клей, лупа, обрезки пенопласта.
А теперь этапы работ:
- Приложить лупу к торцу коробки и обрисовать её.
- Вырезать отверстие и закрепить в нём лупу.
Отверстие для лупы
ФОТО: youtube.com
Лупа в торце коробки
ФОТО: youtube.com
Далее, необходимо изготовить держатель для гаджета и установить его в коробку. Прорезать в стенке коробки отверстие для шнура питания телефона. Подключить устройство к сети.
В коробку установлен держатель для телефона
ФОТО: youtube.com
А теперь монтируем лупу в отверстие и закрепляем её скотчем или клеем. Необходимо установить телефон на держателе внутри коробки. Место установки подобрать по лучшему изображению.
Проектор включён, можно наводить на экран
ФОТО: youtube.com
Проектор на основе ноутбука
Простейшая версия самодельного проектора на основе ноутбука или планшета изготавливается точно так же, как и на основе смартфона. Единственное принципиальное отличие состоит в том, что размер экрана-источника раза в три-четыре (по площади) больше, поэтому и все размеры нового изделия увеличиваются. Обувная коробка уже не подойдёт, надо взять коробку более солидного размера. Внутренность её необходимо покрасить матовой чёрной краской. Диаметр линзы должен быть примерно 100–120 мм, фокусное расстояние 20–30 мм.
При изготовлении такого проектора повторяются все те же шаги, что и при изготовлении проекционного устройства на основе смартфона.
Существуют и более сложные в изготовлении варианты. Они требуют разборки старого ноутбука или планшета, чтобы извлечь оттуда экран. Необходимо собрать систему охлаждения устройства, так же на основе деталей от старых вычислительных устройств. Самодельщик должен владеть навыками монтажа электроники. Съём изображения с довольно большого экрана производится с помощью оптической системы, изготовленной на основе линз Френеля.
Корпус для установки ноутбука или планшета
ФОТО: youtube.com
Проектор для слайдов своими руками в домашних условиях
Слайды у кого-то остались как исторический артефакт. Но посмотреть их хочется, а диапроектора нет. Приходится делать своими руками.
Изготовление простейшей версии слайдпроектора очень похоже на создание проектора для смартфона. Только вместо мобильника в коробку устанавливается рамка для протяжки позитивной фотоплёнки или рамок со слайдами. А позади рамки следует установить лампу мощностью порядка 100 Вт. Чтобы обезопасить конструкцию от перегрева, на задней стенке коробки следует смонтировать маленький компьютерный вентилятор.
Имеется ещё довольно простой вариант демонстрации старых слайдов на современной технике, заключающийся в сканировании или фотографировании позитивов цифровой камерой в режиме макросъёмки. Результаты загружаются в планшет и демонстрируются с помощью описанного выше проектора для телефона.
Блок-схема слайдпроектора
ФОТО: Леонид Шальман
Нюансы изготовления прочих моделей видеопроекторов своими руками
Видеопроекторы от самодельщиков используются не только для коллективного просмотра фильмов, но и для создания различных видеошоу.
Лазерный проектор своими руками
Самодельный лазерный проектор создаётся для демонстрации простейшего лазерного шоу в домашних условиях. Сюжетом действа являются фигуры Лиссажу, спроецированные на светлую стену. Изображение получается после многократного отражения луча лазерной указки от нескольких вращающихся зеркал. При этом зеркала установлены под углом 2-5º к оси вращения, а оси расположены под углом одна к другой.
Сами зеркала диаметром 30 мм вырезаются из старого CD-диска и закрепляются клеем на оси электромоторчика от детских игрушек.
Установка зеркала на ось электромотора
ФОТО: youtube.com
Достаточно подготовить два вращающихся зеркала, установить их под углом примерно 100º на плату. Рядом необходимо смонтировать два переменных резистора, подключить источник питания для моторчиков и спаять схему. На этой же плате крепится лазерная указка, направленная на одно из зеркал.
Самодельный лазерный проектор в сборе
ФОТО: youtube.com
Резисторами настраивается скорость вращения зеркал.
Гобо-проектор своими руками
Гобо-проектор является современным светотехническим средством для показа рекламы. Его преимущества перед обычной рекламой в том, что он позволяет демонстрировать на любой поверхности яркую картинку очень больших размеров. Место размещения не требует никаких согласований, так как картинку можно выключить в любой момент. Изображение можно проецировать на любую стену подходящих размеров.
Гобо-проектор делается своими руками, но в домашних условиях его компоненты изготовить сложно. Можно, в лучшем случае, провести сборку из составляющих фирменного изготовления.
Кулер для охлаждения устройства
ФОТО: youtube.com
Основными частями гобо-проектора являются: металлический корпус, лучше из нержавеющей стали; качественный проекционный объектив, желательно, снабжённый системой зуммирования; автоматизированная система установки и переключения демонстрируемых слайдов; источник света, потребляющий порядка 50 Вт; вентилятор для охлаждения.
Оптический блок гобо-проектора сменяемый, что позволяет работать на разных расстояниях от стены и с разными размерами изображения.
Голографический проектор своими руками
Такое устройство создаётся предельно просто.
| Иллюстрация | Описание действия |
ФОТО: youtube.com
ФОТО: youtube.com
Экран для проектора своими руками
Экраном для проектора может служить лист ватмана или белая натянутая ткань. Из-за того, что у самодельных устройств световой поток слабый, смотреть воспроизведение следует в абсолютно тёмной комнате, а проектор ставить недалеко от экрана.
Кронштейн для проектора своими руками
Проектор устанавливают по-разному. Можно перед каждым сеансом вытаскивать его из угла и располагать на столе. Но это хлопотно и неудобно. Поэтому стоит найти ему постоянное место, где он никому не будет мешать, не портить дизайн жилища и всегда находиться в боевой готовности. Такое место оказалось на потолке.
Потолочный кронштейн для проектора
ФОТО: youtube.com
Заключение
Всегда приятно пользоваться вещами, которые сделаны своими руками. И вдвойне приятней, если дело рук своих доставляет удовольствие другим людям. Вот проекторы и являются таким изделием. Смотреть зрелище в компании всегда веселей.
В этой статье я рассажу о том, как сделать достаточно простой лазерный проектор из подручных деталей.
Введение
Существуют два метода создания изображения при помощи лазера — это векторная и растровая развертка.
В случае векторной развертки луч лазера перемещается в пространстве вдоль контуров необходимого изображения, отключаясь только на время перехода от одного контура к другому.
Благодаря этому лазер оказывается большую часть времени включенным, за счет чего формируемая картинка получается достаточно яркой.
Именно этот метод обычно используется в различных промышленных лазерных проекторах. При этом для быстрого перемещения лазерного луча приходится использовать достаточно сложные электронно-механические устройства — гальванометры. Их цены обычно начинаются от 80$ за пару, а в домашних условиях гальванометры изготовить проблематично (хотя и реально).
Второй метод создания изображения — растровая развертка. В этом методе луч лазера последовательно движется вдоль всех строк изображения. Именно этот метод используется в ЭЛТ-трубках старых телевизоров и мониторов.
Благодаря тому, что оба вида движений (по вертикали и горизонтали) выполняются циклически, механику можно значительно упростить (по сравнению с векторной разверткой). Кроме того, так как формируемое изображение состоит из отдельных элементов, то его значительно проще формировать с программной точки зрения.
Недостаток растровой развертки — луч будет проходить вдоль всех элементов изображения, даже если их не нужно подсвечивать, что из-за чего падает яркость изображения.
Именно этот метод, из-за его простоты, я и захотел реализовать в своем проекторе.
Для перемещения лазерного луча вдоль линии (горизонтальной развертки) очень удобно использовать зеркало, вращающееся с постоянной скоростью. Благодаря тому, что вращение непрерывное, скорость движения луча может быть достаточно большой. А вот переход от одной линии к другой реализовать сложнее.
Самый простой вариант — использовать несколько лазеров, направленных на вращающееся зеркало. Недостатки этого метода — число отображаемых линий будет определятся числом использованных лазеров, что усложняет конструкцию, а ширина зеркала должна быть достаточно большой. Хотя есть и достоинства — единственный подвижный элемент в такой системе — это зеркало, а использование нескольких лазеров позволяет добиться достаточно высокой яркости изображения. Вот пример проектора, использующего такой принцип.
Еще один вариант развертки, который можно встретить в сети — объединение вертикальной и горизонтальной развертки за счет использования вращающегося многогранного зеркала, в котором отдельные зеркала-грани расположены под разным углом к оси вращения. Благодаря такой конструкции зеркала, при повороте зеркала от одной грани к другой луч лазера отклоняется на разные углы по вертикали, за счет чего и создается вертикальная развертка.
Несмотря на общую простоту получающегося проектора (нужны только лазер, зеркало с мотором и датчик синхронизации) у метода есть большой недостаток — большая сложность изготовления такого многогранного зеркала в домашних условиях. Обычно угол наклона зеркал-граней приходится подстраивать в процессе сборки, причем делать это нужно с большой точностью, что значительно усложняет конструкцию зеркала.
Для упрощения конструкции я решил использовать другой принцип развертки — постоянно вращающееся зеркало для формирования горизонтальной развертки и периодически колеблющееся зеркало для формирования вертикальной развертки.
Реализация
Горизонтальная развертка
Откуда можно взять быстро вращающееся зеркало? Из старого лазерного принтера!
В лазерных принтерах для развертки лазерного луча вдоль листа бумаги используется именно многогранное (полигональное) зеркало, установленное на валу скоростного бесколлекторного двигателя. Обычно этот двигатель закреплен на печатной плате, которая им и управляет.
У меня уже был подходящий зеркальный модуль из принтера:
Документацию на сам модуль и использованную в нем микросхему найти не удалось, так что для определения распиновки модуля мне пришлось провести простой реверс-инжиниринг. Линии питания на разъеме найти довольно просто — они подключены к единственному на плате электролитическому конденсатору. Однако просто при подаче питания двигатель вращаться не будет — на плату нужно подать сигнал тактирования, который определяет скорость вращения. Этот сигнал — простой меандр частотой от 20 до 500-1000 Гц (для разных моделей может быть по разному).
Чтобы найти нужную линию, я взял генератор импульсов, настроенный на частоту 100 Гц, и подсоединял его выход через резистор в 470 ко всем свободным линиям разъема лазерного модуля. При подаче сигнала на нужную линию мотор начал вращаться. Скорость вращения зеркала получается очень высокой, последующие измерения показали, что она может превышать 250 об/сек. Но, к сожалению, из-за большой скорости вращения мой лазерный модуль довольно громко шумел. Для экспериментов это не является проблемой, а вот для постоянной работы проектора это плохо. Возможно, что за счет использования более нового зеркального модуля или установки конструкции в коробку уровень шума можно значительно снизить.
Лазер
Для первых тестов я использовал лазерный модуль из дешевой указки. Модуль должен быть закреплен так, чтобы его можно было поворачивать по нескольким осям — это нужно для того, чтобы правильно направить лазер на зеркало:
Так как из-за использования растровой развертки свет лазера распределяется по всей площади изображения, то яркость формируемого изображения выходит довольно низкой — изображение можно видеть только в темноте.
Поэтому, уже после того, как я получил изображение, я заменил лазерный модуль на другой, в котором использован лазерный диод из DVD (пример изготовления такого модуля).
Внимание — лазер из DVD очень опасен для зрения, все работы с таким лазером нужно проводить в специальных защитных очках!
Конструкция крепления этого лазерного модуля такая же, как и у предыдущего.
Лазер и модуль полигонального зеркала я установил на небольшой дощечке из оргалита. Лазер должен быть закреплен в одной плоскости с зеркалом. После подачи питания с сигнала тактирования на мотор и питания на лазер нужно выставить лазер так, чтобы его луч попадал на грани зеркала. В результате при вращении полигонального зеркала формируется длинная горизонтальная лазерная линия.
Фотодатчик синхронизации
Для того, чтобы управляющий микроконтроллер мог отслеживать положение движущегося лазерного луча, нужен фотодатчик. В качестве фотодатчика я использовал фотодиод, закрытый кусочком картона с прорезью. Прорезь нужна для того, чтобы более точно обнаруживать момент попадания луча на фотодиод.
Вот так выглядит крепление фотодиода (без картона с прорезью):
При нормальной работе мотора отраженный луч лазера должен сначала попадать на фотодатчик, а потом уже — на зеркало вертикальной развертки.
После того, как датчик был установлен, я проверил его работу, подав на него напряжение через резистор. Сигнал с датчика я наблюдал осциллографом — его амплитуда оказалась достаточной для того, чтобы подключить датчик напрямую к GPIO входу микроконтроллера.
Вертикальная развертка
Как я уже упоминал ранее, для формирования вертикальной развертки я использовал периодически колеблющееся зеркало. Каким образом можно сделать привод такого зеркала?
Самый простой вариант — использовать подгруженный электромагнит. Иногда в простейших конструкциях лазерных проекторов используют зеркала, прикрепленные к обычным динамикам. Но такое решение обладает большим количеством недостатков (плохая повторяемость результатов, низкая технологичность конструкции, сложность в калибровке).
В своей конструкции проектора я решил использовать BLDC мотор из DVD для управления зеркалом вертикальной развертки. Поскольку проектор изначально планировался для вывода текста, это значило, что отображаемых линий будет немного, а значит, что зеркало нужно поворачивать на небольшой угол.
BLDC мотор из DVD содержит три обмотки, входящие в состав статора. Если одну из обмоток подключить к плюсу источнику напряжения, а две других поочередно соединять с его минусом, то ротор двигателя будет колебаться. Максимальный угловой размах колебаний определяется конструкцией мотора, в частности, числом его полюсов. Для мотора из DVD этот размах не превышает 30 градусов. Благодаря достаточно большой мощности такого мотора, простоте управления (нужно всего два ключа), вращательному движению этот мотор очень хорошо подходит для изготовления простого текстового лазерного проектора.
Вот так выглядит мой мотор с приклеенным к нему зеркалом:
Стоит обратить внимание на то, что отражающая поверхность зеркала должна быть впереди, то есть не закрыта стеклом.
Конструкция в целом
Вот так выглядит проектор целиком:
Проекционная часть крупным планом:
Полигональное зеркало вращается по часовой стрелке, так что луч лазера двигается слева направо.
Здесь уже установлен мощный лазерный диод из DVD (внутри коллиматора). Зеркало вертикальной развертки установлено таким образом, что проецируемое изображение оказывается направлено вверх — в моем случае, на потолок комнаты.
Как видно из фотографии, лазером и механикой проектора управляет микроконтроллер stm32f103, установленный на маленькой отладочной плате (Blue Pill). Эта плата вставлена в Breadboard.
Как я уже упоминал раньше, для управления мотором полигонального зеркала нужен только один сигнал — тактирования («POLY_CLOCK»), который вырабатывает один из таймеров stm32, работающий в режиме ШИМ. Частота и скважность этого сигнала остается неизменной в процессе работы проектора. Для питания платы мотора я использую отдельный блок питания на 12 В.
Два ШИМ сигнала для управления положением зеркала вертикальной развертки формирует другой таймер микроконтроллера. Эти сигналы заведены на микросхему ULN2003A, которая и управляет мотором от DVD. Таким образом, устанавливая различную скважность ШИМ каналов этого таймера, можно изменять угол поворота мотора.
К сожалению, в существующем виде конструкция не имеет обратной связи по положению зеркала. Это значит, что микроконтроллер может привести зеркала в движение, но его текущего положения он «знать» не будет. Из-за инерционности ротора двигателя и индуктивности катушек изменение направления движения зеркала тоже происходит с некоторой задержкой.
Все это приводит к двум последствиям:
- Плотность линий получается переменной. Это связано с тем, что скорость вращения зеркала не контролируется.
- Немалую часть линий использовать нельзя. Вертикальное зеркало колеблется циклично, так что часть времени линии можно было бы выводить сверху вниз, а другую часть — снизу вверх. В результате из-за отсутствия данных о положении приходится отображать линии только при движении мотора в одну строну. Так как отображается только часть линий, яркость изображения падает (то есть лазер используется не полностью).
Тем не менее, благодаря отсутствию обратной связи, конструкция получается очень простой.
Процесс формирования изображения проектором тоже довольно прост:
-
Каждый раз, когда луч лазера попадает на фотодиод, в микроконтроллере формируется прерывание.
В этом прерывании контроллер определяет текущую скорость горизонтальной развертки. После этого сбрасывается специальный таймер синхронизации. Это — момент синхронизации.
Модуляция лазера у меня также реализована при помощи одного из ключей микросхемы ULN2003A. Резистор R3 нужен для простейшей защиты лазерного диода от слишком большого тока. Он закреплен прямо на конце провода лазера и заизолирован. Для питания лазера я использовал отдельный регулируемый блок питания. Важно контролировать ток, потребляемый лазером, и следить, чтобы он не превышал максимально допустимого значения для использованного лазерного диода.
Пример формируемого изображения (шрифт высотой 8 линий):
Некоторое искажение пропорций текста связано с тем, что проектор светит на стену под углом.
Сейчас каждый цикл колебаний зеркала вертикальной развертки состоит из 32 шагов (один шаг соответствует повороту полигонального зеркала на 1 грань).
В текущей реализации проектор может выводить около 14 полноценных линий, остальные линии либо сливаются друг с другом, либо неправильно смешиваются с остальными.
В фотографии в начале статьи также используется шрифт высотой 8 линий. Как видно, даже две строки текста более-менее нормально отображаются.
В то же время таблица знакогенератора в этом проекте содержит шрифты высотой 12 и 6 линий:
На этой фотографии хорошо заметна переменная плотность линий.
Пример «бегущей строки», отображаемой таким проектором:
На видео изображение мерцает по вертикали, в реальности глазом этот эффект незаметен.
