Laserový projektor Arduino + aplikácia na ovládanie: 8 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

• XY - 2 -rozmerné laserové skenovanie
• 2x 35 mm krokový motor 0,9 ° - 400 krokov/ot
• Automatická kalibrácia zrkadla
• Diaľkové sériové ovládanie (cez bluetooth)
• Automatický režim
• Aplikácia na diaľkové ovládanie s GUI
• Otvorený zdroj

Stiahnuť ▼:

github.com/stanleyondrus

stanleyprojects.com

Krok 1:

Krok 2: Teória

Laserové projektory možno rozdeliť do dvoch hlavných kategórií. Buď na premietanie vzoru používajú difrakčné sklo/fóliu, alebo majú systém, ktorý pohybuje laserovým lúčom v smere osi XY. Druhá možnosť zvyčajne vyzerá oveľa lepšie, pretože je možné naprogramovať vzor, ktorý sa má premietať. Kým v prvom prípade dochádza k difrakcii laserového lúča a projekcii statického obrazu, v druhom prípade laser stále pozostáva iba z jedného lúča, ktorý sa pohybuje veľmi rýchlo. Ak je tento pohyb dostatočne rýchly, vnímame ho ako vzor kvôli pretrvávaniu videnia (POV). Obvykle sa to deje pomocou dvoch kolmých zrkadiel, z ktorých každé je schopné pohybovať laserovým lúčom v jednej osi. Ich kombináciou je možné umiestniť laserový lúč na presné miesto.

Na profesionálne aplikácie sa zvyčajne používajú skenery galvanometra. Niektoré z týchto skenerov sú schopné pracovať s rýchlosťou 60 kpps (kilobod za sekundu). To znamená, že môžu laserový lúč umiestniť na 60 000 rôznych miest počas 1 sekundy. To vytvára skutočne plynulú projekciu bez stroboskopického efektu. Môžu byť však poriadne drahé. Použil som krokové motory, čo je lacná, nie tak rýchla alternatíva.

Laser kreslí vzor obiehaním čiar znova a znova skutočne vysokou rýchlosťou. Niekedy existuje niekoľko častí vzoru, ktoré nie sú navzájom spojené. V tomto prípade je každé písmeno oddelené, ale keď sa laser pohybuje z jedného písmena na druhé, vytvára nechcenú čiaru. Rieši to technológia nazývaná zatemnenie. Celá myšlienka spočíva v tom, že laser sa vypne pri prechode z jedného vzoru na druhý. Vykonáva to vysokorýchlostná riadiaca jednotka, ktorú je potrebné synchronizovať so skenovacím systémom.

Krok 3: Získanie komponentov

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

• 1x Arduino Uno
• 1x Adafruit Motor Shield V2
• 1x laserový modul
• 2x 35mm krokové motory 0,9 ° - 400 krokov/ot - 5V - eBay
• 3x LED - AliExpress
• 1x sériový modul Bluetooth HC -06 - AliExpress
• 1x fotodióda - AliExpress
• 1x NPN tranzistor BC547B - AliExpress
• 2x 2K zastrihávač - AliExpress
• 1x Zásuvkový držiak na panel DC - eBay
• 1x prepínač - AliExpress

A potom nejaký materiál a nástroje, ktoré môžete nájsť doma. Dúfajme;)

• Zrkadlo (najlepšie je kovové zrkadlo ako tanier HDD)
• Hliníkový plech
• Útržky
• Horúce lepidlo (alebo expresný opravný prostriedok Pattex)
• Drôty
• Kliešte
• Vŕtačka (alebo v mojom prípade nožnice: D)
• Krabica (napr. Spojovacia skrinka)

Krok 4: Montáž stepperov

Hliníkový plech bolo potrebné narezať a ohnúť do správneho tvaru. Potom boli vyvŕtané diery a pripevnené stepery.

Krok 5: Laserové zatemnenie + kalibrácia zrkadla

Motor Shield má malú prototypovaciu plochu, ktorá bola použitá pre dva malé obvody.

Laserové zatemnenie

Chceme ovládať náš laser pomocou Arduina. Musíme však obmedziť tok prúdu do lasera a tiež jeho riadenie priamo z digitálneho výstupného kolíka nie je dobrý nápad. Môj laserový modul už mal aktuálnu ochranu. Preto som postavil len jednoduchý obvod, kde tranzistor zapína a vypína laser. Základný prúd je možné regulovať trimrom a ovládať jas lasera.

Kalibrácia zrkadla

Fotodióda bola umiestnená do otvoru v stredovej osi priamo nad stepperom osi X. Na získanie presných meraní bol potrebný obvod sťahovacieho odporu. Pri kalibrácii čítame hodnoty z fotodiódy a keď hodnota presiahne konkrétnu hodnotu (laser do nej priamo svieti), steppery sa zastavia a vrátia sa do východiskovej polohy.

pseudokód na kalibráciu

// 1step = 0,9 ° / 400steps = 360 ° = laser s plným otáčanímOn (); for (int a = 0; a <= 400; a ++) {for (int b = 0; b = photodiodeThreshold) {laserOff (); vrátiť sa domov(); } krokY (1, 1); } krokX (1, 1); } laserOff (); neúspešný ();

Krok 6: Konečná montáž

Celý obvod bol vložený do plastovej spojovacej skrinky a dotiahnutý skrutkami. Celý projektor je skutočne prenosný, stačí zapojiť napájanie, prepnúť prepínač a máme laserovú show.

Krok 7: Aplikácia Laser Control

Ovládacia aplikácia bola vytvorená v C# a umožňuje prepínať medzi vzormi, upravovať rýchlosť a zobrazovať aktuálne akcie. Je možné ho zadarmo stiahnuť spolu s kódom Arduino (pozri úvod).

Krok 8: Video