Projektor laserowy Arduino + aplikacja sterująca: 8 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

• XY - 2 wymiarowe skanowanie laserowe
• 2x 35mm silniki krokowe 0,9° - 400 kroków/obr
• Automatyczna kalibracja lustra
• Zdalne sterowanie szeregowe (przez bluetooth)
• Tryb automatyczny
• Aplikacja do zdalnego sterowania z graficznym interfejsem użytkownika
• Otwarte źródło

Pobierać:

github.com/stanleyondrus

stanleyprojects.com

Krok 1:

Krok 2: Teoria

Projektory laserowe można podzielić na dwie główne kategorie. Albo używają szkła/folii dyfrakcyjnej do rzutowania wzoru, albo mają system, który przesuwa wiązkę laserową w kierunkach osi XY. Druga opcja zazwyczaj wygląda znacznie lepiej, ponieważ istnieje możliwość zaprogramowania wzoru do rzutowania. Podczas gdy w pierwszym przypadku wiązka lasera ulega dyfrakcji i wyświetla statyczny obraz, w drugim laser nadal składa się tylko z jednej wiązki, która porusza się bardzo szybko. Jeśli ten ruch jest wystarczająco szybki, postrzegamy go jako wzorzec ze względu na trwałość widzenia (POV). Odbywa się to zwykle za pomocą dwóch prostopadłych luster, z których każde może przesuwać wiązkę laserową w jednej osi. Łącząc je, można ustawić wiązkę lasera w dokładnej lokalizacji.

Do zastosowań profesjonalnych zwykle używa się skanerów galwanometrycznych. Niektóre z tych skanerów są w stanie wykonać 60kpps (kilopunkt na sekundę). Oznacza to, że mogą ustawić wiązkę lasera w 60000 różnych miejscach w ciągu 1 sekundy. Tworzy to naprawdę gładką projekcję bez efektu stroboskopowego. Mogą być jednak naprawdę drogie. Użyłem silników krokowych, które są tanią, niezbyt szybką alternatywą.

Laser rysuje wzór, okrążając linie z naprawdę dużą prędkością. Czasami istnieje wiele części wzoru, które nie są ze sobą połączone. W tym przykładzie każda litera jest oddzielona, jednak gdy laser przesuwa się od jednej litery do drugiej, tworzy niechcianą linię. Rozwiązuje to technologia zwana wygaszaniem. Cała idea polega na tym, że laser jest wyłączany przy przechodzeniu z jednego wzoru na inny. Odbywa się to za pomocą szybkiej jednostki sterującej, która musi być zsynchronizowana z systemem skanowania.

Krok 3: Uzyskiwanie komponentów

Na poniższej liście możesz znaleźć komponenty, których użyłem i linki, w których je kupiłem.

• 1x Arduino Uno
• 1x osłona silnika Adafruit V2
• 1x moduł laserowy
• Silniki krokowe 2x 35mm 0,9° - 400 kroków/obr - 5V - eBay
• 3x LED - Żarówki
• 1x HC-06 moduł szeregowy Bluetooth - AliExpress
• 1x fotodioda - AliExpress
• 1x tranzystor npn BC547B - AliExpress
• Trymer 2x 2K - AliExpress
• 1x mocowanie panelu gniazda prądu stałego - eBay
• 1x przełącznik dwustabilny - AliExpress

A potem trochę materiałów i narzędzi, które możesz znaleźć w domu. Ufnie;)

• Lustro (najlepiej metaliczne lustro jak HDD Platter)
• Blacha aluminiowa
• Nożyce
• Hot Glue (lub Pattex Repair Express)
• Przewody
• Szczypce
• Wiertarka (lub nożyczki w moim przypadku:D)
• Skrzynka (np. skrzynka przyłączeniowa)

Krok 4: Montaż Stepperów

Blacha aluminiowa musiała zostać przycięta i wygięta do odpowiedniego kształtu. Następnie wiercono otwory i mocowano steppery.

Krok 5: Wygaszanie laserowe + kalibracja lustra

Motor Shield ma mały obszar do prototypowania, który został wykorzystany do dwóch małych obwodów.

Wygaszanie laserowe

Chcemy sterować naszym laserem za pomocą Arduino. Jednak musimy ograniczyć prąd płynący do lasera, a także napędzanie go bezpośrednio z cyfrowego pinu wyjściowego nie jest dobrym pomysłem. Mój moduł laserowy miał już zabezpieczenie prądowe. W ten sposób zbudowałem prosty obwód, w którym tranzystor włącza i wyłącza laser. Prąd bazowy można regulować trymerem i kontroluje jasność lasera.

Kalibracja lustra

Fotodioda została umieszczona w otworze w osi środkowej tuż nad stepperem osi X. Do uzyskania dokładnych pomiarów konieczny był układ rezystora pull-down. Podczas kalibracji odczytujemy wartości z fotodiody i gdy wartość przekroczy określoną wartość (laser bezpośrednio w nią świeci), stepery zatrzymują się i wracają do pozycji wyjściowej.

pseudokod do kalibracji

// 1 krok = 0,9° / 400 kroków = 360° = laser w pełnym obrocie(); for (int a=0; a<=400; a++) { for (int b=0; b= fotodiodaPróg) { laserOff(); powrót do domu(); } krok Y(1, 1); } krokX(1, 1); } laserWył(); nieudana();

Krok 6: Montaż końcowy

Całość włożono do plastikowej puszki i dokręcono śrubami. Cały projektor jest naprawdę przenośny, wystarczy podłączyć zasilanie, przełączyć przełącznik i mamy pokaz laserowy.

Krok 7: Aplikacja do sterowania laserem

Aplikacja kontrolująca została wykonana w języku C# i pozwala na przełączanie pomiędzy wzorcami, regulację prędkości oraz podgląd bieżących działań. Można go pobrać bezpłatnie wraz z kodem Arduino (patrz Intro).

Krok 8: Wideo