Лазерный проектор Arduino + приложение для управления: 8 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

• XY - двухмерное лазерное сканирование
• 2 шаговых двигателя 35 мм 0,9 ° - 400 шагов / об
• Автоматическая калибровка зеркала
• Удаленное последовательное управление (через bluetooth)
• Автоматический режим
• Приложение дистанционного управления с графическим интерфейсом
• Открытый исходный код

Скачать:

github.com/stanleyondrus

stanleyprojects.com

Шаг 1:

Шаг 2: теория

Лазерные проекторы можно разделить на две основные категории. Либо они используют дифракционное стекло / фольгу для проецирования рисунка, либо у них есть система, которая перемещает лазерный луч в направлениях оси XY. Второй вариант обычно выглядит намного лучше, потому что можно запрограммировать проецируемый узор. В то время как в первом случае лазерный луч дифрагирует и проецирует статическое изображение, во втором случае лазер по-прежнему состоит только из одного луча, который движется очень быстро. Если это движение достаточно быстрое, мы воспринимаем его как закономерность из-за постоянства зрения (POV). Обычно это делается с помощью двух перпендикулярных зеркал, каждое из которых может перемещать лазерный луч по одной оси. Комбинируя их, можно точно направить лазерный луч в нужное место.

Для профессиональных приложений обычно используются сканеры гальванометров. Некоторые из этих сканеров способны выполнять 60kpps (килограмм в секунду). Это означает, что они могут позиционировать лазерный луч в 60000 различных точках в течение 1 секунды. Это создает действительно гладкую проекцию без стробоскопического эффекта. Однако они могут быть очень дорогими. Я использовал шаговые двигатели, которые являются дешевой, но не очень быстрой альтернативой.

Лазер рисует узор, вращая линии снова и снова с очень высокой скоростью. Иногда несколько частей узора не связаны между собой. В этом примере каждая буква разделена, однако, когда лазер перемещается от одной буквы к другой, он создает нежелательную линию. Это решается с помощью технологии, называемой гашением. Вся идея заключается в том, что лазер отключается при переходе от одного шаблона к другому. Это осуществляется высокоскоростным блоком управления, который необходимо синхронизировать с системой сканирования.

Шаг 3: Получение компонентов

В списке ниже вы можете найти компоненты, которые я использовал, и ссылки, по которым я их купил.

• 1x Arduino Uno
• 1x Adafruit Motor Shield V2
• 1x лазерный модуль
• 2 шаговых двигателя 35 мм 0,9 ° - 400 шагов / об - 5 В - eBay
• 3x светодиода - AliExpress
• 1x последовательный модуль Bluetooth HC-06 - AliExpress
• 1x фотодиод - AliExpress
• 1x NPN транзистор BC547B - AliExpress
• Триммер 2x 2K - AliExpress
• 1x гнездо постоянного тока для крепления на панели - eBay
• 1x тумблер - AliExpress

А затем некоторые материалы и инструменты, которые вы можете найти дома. С надеждой;)

• Зеркало (лучше всего металлическое зеркало вроде HDD Platter)
• Алюминиевый лист
• Ножницы
• Горячий клей (или Pattex Repair Express)
• Провода
• Плоскогубцы
• Дрель (или ножницы в моем случае: D)
• Коробка (например, распределительная коробка)

Шаг 4: Установка шаговых двигателей

Алюминиевый лист нужно было разрезать и согнуть до нужной формы. Затем были просверлены отверстия и прикреплены степперы.

Шаг 5: Лазерное гашение + калибровка зеркала

Motor Shield имеет небольшую площадку для прототипирования, которая использовалась для двух небольших схем.

Лазерное гашение

Мы хотим управлять нашим лазером с помощью Arduino. Однако нам нужно ограничить ток, протекающий в лазер, а также управлять им напрямую с цифрового выходного контакта - не очень хорошая идея. У моего лазерного модуля уже была токовая защита. Таким образом, я построил простую схему, в которой транзистор включает и выключает лазер. Базовый ток можно регулировать триммером и регулировать яркость лазера.

Калибровка зеркала

Фотодиод помещался в отверстие по центральной оси прямо над шаговым двигателем оси X. Схема понижающего резистора была необходима для получения точных измерений. При калибровке мы считываем значения с фотодиода, и когда значение превышает определенное значение (лазер светит прямо в него), шаговые двигатели останавливаются и возвращаются в исходное положение.

псевдокод для калибровки

// 1 шаг = 0,9 ° / 400 шагов = 360 ° = полное вращение laserOn (); for (int a = 0; a <= 400; a ++) {for (int b = 0; b = порог фотодиода) {laserOff (); вернуться домой(); } stepY (1, 1); } stepX (1, 1); } laserOff (); неудачный ();

Шаг 6: Окончательная сборка

Вся схема была помещена в пластиковую распределительную коробку и закреплена винтами. Весь проектор действительно портативный, просто подключите источник питания, переключите тумблер, и у нас есть лазерное шоу.

Шаг 7: приложение Laser Control

Управляющее приложение написано на C # и позволяет переключаться между шаблонами, настраивать скорость и видеть текущие действия. Его можно бесплатно загрузить вместе с кодом Arduino (см. Введение).

Шаг 8: видео