ePraktikum

Revizija: 1.0
Datum: 02.10.2001.

OVAJ Uređaj namenjen je hobi upotrebi u cilju zabave i dekoracije na žurkama...

UPOZORENJE:
Laserski snop može izazvati trajna oštećenja vida ukoliko se uperi direktno u oči

Sa pojavom lasera (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation), i 'vizuelni doživljaj' u muzici je donekle pretrpeo značajnije promene. Ukoliko do sada niste imali prilike da pogledate čuvene koncerte Žan Mišel Žara, ili Pink Flojda (1987. turneja pod nazivom 'Delicate Sound of Thunder') krajnje je vreme da to učinite.

Suviše glamurozan uvod s obzirom da je ovaj projekat neuporedivo manjih ambicija, ali za sve ljubitelje primene lasera u zabavne svrhe, verujem da će ovo što sledi biti interesantno.

Ukoliko još uvek ne možete da zamislite o čemu ja to pričam, probajte ovaj mali programčić koji simulira figure koje se mogu dobiti ovim Laser Show-om. U njemu je predvidjen rad sa 3 motora, pa je za realnu simulaciju ovog uređaja potrebno odabrati da su aktivna samo dva.

Treba napomenuti da je ova konstrukcija primenljiva i za mnogo snažnije lasere (Helijum Neonske npr.), ali moje skromne mogućnosti su priuštile u ovom projektu najjeftiniji Laserski izvor, Laser Diodu iz Laser pointera.


Kineski Laser pointer	Laser dioda unutar pointera

Pri konstrukciji ovog uređaja probao sam da budem skroman u zahtevima šta on sve treba da ispunjava:

(1) Da bude jednostavan za izradu
(2) Da se koristi lako nabavljiv meterijal
(3) Da ima mikrofonski ulaz za modulaciju
(4) Mogućnost autonomnog rada

Princip rada:

Da bi se isprojektovalo nešto što će imati smisla, potrebno je izraditi veoma precizne pozicionere, (aktuatore) koji prevazilaze domaću radinost. Mogućnost kupovine postoji ali je cena prevelika (reda 30-ak Eura po aktuatoru). Ovo bi bilo potrebno za projekciju unapred definisanih crteža, nekim od vektorskih programa. Ovde ne bi bilo problema prikazati bilo koji dvodimenzionalni monohromatski crtež.

Međutim mi možemo biti zadovoljni i projektovanjem Lisažuovih figura koje je moguće mnogo lakše dobiti i to uz pomoć dva motora i dva ogledala. Ilustracija je data na Slici 1:

Slika 1 - Princip projektovanja figura uz pomoć dva motora

	Slika 2A - Na slici je prikazano kako treba zakriviti ogledalo i postaviti konstrukciju na motor...

	Slika 2b - Sistem od dva motora, Ovde moramo obratiti pažnju na pozicioniranje izvora (LD), motora M1 i motora M2, da se ne bi desilo da projekcija prvog motora izlazi van okvira ogledala drugog motora.

Ovde je glavni 'trik' u ogledalu koje je postavljeno pod određenim uglom u odnosu na osovinu motora (slika 2a). Ukoliko ogledalo ne bi bilo zakrivljeno (teško je postići idealnu nezakrivljenost :)) projekcija bi bila u obliku nepokretne tačke. Rotiranjem jednog ogledala (motor 1), postižemo da se kao projekcija dobija krug (elipsa), a ukoliko ovakvu projekciju 'modulišemo' drugim ogledalom, dobijamo sijaset različitih geometrijskih figura impresivnog oblika. Inače figure se menjaju, promenom brzina ovih motora, kao i njihovog smera.
Na Slici 3a je prikazano kako treba zakriviti ogledalo i postaviti konstrukciju na motor, dok je na Slici 2b pokazano kako treba rasporediti motore...

Napomena: Ogledala trebaju biti što je moguće tanja, mada se i sa standardnim (3mm) postižu zadovoljavajući rezultati. U prototipu su korišćena kvadratno sečena 30x30mm, koje možete naći u bilo kojoj staklari. Ugao zakrivljenja ogledala u odnosu na osu motora ne treba preterati, obično nekoliko (1-10) stepeni. Ovde važi pravilo: Veći ugao veća projektovana figura...

Ukoliko još uvek ne možete da zamislite o čemu ja to pričam, probajte ovaj mali programčić koji simulira figure koje se mogu dobiti ovim Laser Show-om. (podržan je rad sa 1, 2 i 3 motora, iako uređaj koji ovde opisujemo radi sa dva motora) Download ili možete pogledati slike koje sam uspeo uhvatiti web kamerom.

Hardware:

Uređaj se sastoji iz nekoliko delova:

(1) Blok napajanja

Najnezgodnija pojava u ovom projektu bila je osteljivost Laser Diode na strujne i naponske 'pikove'. U nekoj dokumentaciji sam pronašao podatak da prekoračenje maximalne struje u trajanju od par nS (milijarditi deo sekunde) može prouzrokovati stradanje Laser Diode. To sam kasnije i sam uvideo jer u toku razvoja su mi stradale nekoliko njih.

Po pravilu svaka Laser Dioda u sebi ima i PIN foto-diodu kojom se vrši 'loopback' regulacija struje. Nažalost ovakav vid regulacije nisam mogao primeniti iz razloga što sam kao što rekoh koristio laser diode iz laser pointera po ceni aprox. 1Euro (kineska roba) gde ni sami proizvođaci verovatno neznaju koju laser diodu koriste :((. Pokušaj da ih po izmerenim karakteristikama uporedim sa nekom recimo Sony ili Toshiba Laser Diodom nije uspeo.

Napajanje Laser Diode sam rešio na sledeći način: Fiksirao sam napon na 5V i struju ograničio strujnim regulatorom. Na ovaj način sam realizovao par laserskih izvora na kojima LD i dan danas rade bez problema. Nije moglo jednostavnije :))))

PAZNJA:
Kondenzator u primaru transformatora nesmete izostaviti, on sprečava pojavu 'pikova', pošto je ostatak regulacione elektronike totalno nemoćan da spreči pregaranje Laser diode usled njihove pojave.

Schematic:
(klikom na sliku dobicete kvalitetniju sliku u pdf formatu)

(2) Kontrola brzine DC motora

"General power supply" je glavno napajanje celog uredjaja, i daje simetrično +8V i -8V, potrebno je obezbediti hladnjake na regulatorima 7808 i 7908, a sve u zavisnosti od upotrebljenih motora. Deo elektronike za napajanje Laser diode (na slici desno), se implementira na sam Laser pointer bez njegovog rashodovanja, znači na priključke za baterije u laser pointeru potrebo je izvesti dvožilni kablić i privezati + izvod na ampermetar, a - na masu napajanja. Obratite pažnju da je obično na Laser pointeru + izvod na kompletnom kućištu pointera.

Postoji nekoliko načina regulacije brzine malih DC motora (PWM, Naponska...) ja sam se odlučio za najjednostavniji metod a to je kontrolom napona. Moram napomenuti da ovo kolo nije baš po svim kriterijumima ispravno, sa akcentom na PNP tranzistor koji nije najpravlinije povezan, ali u praksi ova aplikacija u potpunosti zadovoljava potrebe.
U prototipu su inače korisćeni DC motori iz rashodovanih radio-kasetofona iz razloga sto su veoma jeftini (na buvljaku im je cena < 1Eura) a i veoma su precizni pa sam uspevao da sa izuzetno malim naponom postignem i do 80 obrtaja/min što je izuzetno sporo (u nasem slučaju itekako potrebno za određene efekte).

Treba napomenuti da je ovakav regulator primenljiv samo za DC motore male snage.
Otpornici redno sa potenciometrom od 10k uzeti su empirijski pa je moguće da ih treba experimentalno utvrditi (2k7-10k), ukoliko imate nezadovoljavajuću struju za pogon motora. Takođe otpornik Rreg treba naknadno utvrditi. Led diode koje se nalaze na šemi imaju indikatorsku funkciju i indiciraju intenzitetom aprox. brzinu motora, a bojom smer. Napajanje je kao što se sa slike i vidi simetričnog tipa, a sve iz razloga promene smera obrtanja motora. Ukoliko se potenciometar nalazi na sredini nazivne otpornosti (5k) motor stoji zaokretanjem na-levo motor se okreće u jednu stranu, odnosno, na-desno u drugu....

Osnovni regulator jednog motora, za više motora potrebno je izraditi broj ovakvih regulatora koliko ima motora. Klikom na sliku možete videti detaljniji prikaz u pdf formatu

(3) Deo za NF modulaciju svetlosti

Veoma zanimljivi efekti postižu se ukoliko omogućimo da se ogledalo kreće u ritmu muzike. To možemo uraditi uz pomoć mikrofona, malog NF pojačavača, i naravno kretnog elektromagneta koji će pokretati ogledalo.

Na slici je prikazano kako treba postaviti elektromagnet i ogledalo...

Napomena: ogledalo se mora što slobodnije kretati i to po mogućstvu u svim osama, ovako se dobijaju najinteresantnije figure

Ukoliko nemate volje da sve ovo pravite (sistem vešanja, elektromagnet...) možete uz nešto lošije rezultate iskoristiti i neki mali zvučnik iz rashodovanog radio-prijemnika (0.25W-1W), na čiju membranu će te zalepiti ogledalo i tako ste dobili elktromehanički deo NF modulatora.

Nešto malo elektronike:

Za pobudu ove 'mehanike' se može u principu koristiti bilo koji NF pojačavač, snage par vati sa velikom ulaznom osetljivošću. (TDA2003, ili slično). Ja sam se odlučio za jednu malo komplikovaniju varijantu sa dvostranim napajanjem.

Offset napon je koristan prilikom štelovanja dva motora i NF ogledala, i on prosto pomera statični položaj ogledala. NF signal ce vršiti pomeranje + i - u odnosu na ovaj referentni položaj.

Na slici je prikazano kolo NF pojačavača na koje treba povezati elektromagnet...

Napomena:
Klikom na sliku dobijate detaljniji pdf oblik dokumenta

Ukoliko ima nekih nejasnoća javite se na: npejcic@epraktikum.iz.rs