Установка лазерных эффектов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Цветомузыкальные установки

 Комментарии к статье

Многие видели в продаже устройства, рисующие на стене или другом подходящем экране лазерным лучом различные геометрические фигуры, похожие на фигуры Лиссажу. Одно из наиболее часто встречающихся устройств такого рода имеет название Laser View. Это прибор с микропроцессорным управлением, переключение режимов в нем осуществляется с помощью двух кнопок. Красиво, удобно, но цена - около 70 у.е (без комментариев). Неудивительно поэтому, что многие радиолюбители изготавливают подобные устройства самостоятельно.

Наиболее известными являются два вида самодельных установок лазерных эффектов: NK300 ("Лазерный эффект") - устройство, выпускаемое фирмой "Мастер Кит" в виде набора для самостоятельной сборки, и "Концертный лазер" - устройство, описанное в книге Эрве Кадино (Herve Cadinot) "Цветомузыкальные установки" (пер. с франц., М:ДМК, 2000).

Устройство фирмы "Мастер Кит" выполнено на основе специализированной микросхемы, к которой подключены два коллектроных электродвигателя с насаженными на валы зеркалами. Частота вращения каждого электродвигателя регулируется отдельно своим переменным резистором. При различных соотношениях частот вращения электродвигателей на экране получаются различные геометрические фигуры. Несмотря на весьма удобную для сборки конструкцию (электродвигатели и лазер крепятся прямо к плате устройства хомутиками), а также весьма умеренную цену набора (12,44 у.е. без лазера), устройство имеет серьезный недостаток: в нем используются коллекторные электродвигатели, имеющие невысокую надежность.

"Концертный лазер" Эрве Кадино - более сложное устройство, одних операционных усилителей в нем насчитывается целых девять! В нем имеется весьма интересная функция - синхронизация световых эффектов с музыкой при помощи встроенного микрофона (аналогичная функция есть и в Laser View). Также в книге приведен весьма качественный чертеж печатной платы. Что же, весьма неплохо, если, конечно, есть хлорное железо, фоторезист. Про тип движков в книге ничего не сказано, но, судя по наличию защитных диодов, они тоже коллекторные.

Когда и я захотел собрать себе установку лазерных эффектов, я решил сделать все совсем по-другому. Во-первых, никаких коллекторных электродвигателей! Тем более, что существует недорогая альтернатива - это миниатюрные вентиляторы постоянного тока, применяемые в современных ПЭВМ. В таких вентиляторах используются бесконтактные электродвигатели с датчиками Холла. Если в коллекторном электродвигателе постоянного тока обмотки расположены на роторе, а магниты - на статоре, то в бесконтактном - наоборот: ротор - постоянный многополюсный магнит (как в синхронном двигателе переменного тока), а на статоре - обмотки. Датчики Холла отслеживают положение ротора, подавая сигналы на специализированную микросхему, а она, в свою очередь, коммутирует обмотки. Такие вентиляторы имеют также еще одно преимущество: не надо думать, как закрепить зеркало на валу, его можно просто приклеить к крыльчатке! Бесконтактные электродвигатели имеют почти столь же линейную зависимость частоты вращения от напряжения питания, как и у коллекторных электродвигателей. Во-вторых, зачем городить такую сложную схему, регулировать частоту вращения можно и при помощи старых добрых регулируемых кренов! Вот, посмотрите, что я тут нагородил:

В качестве лазера EL1 используется обыкновенная лазерная указка мощностью 1 мВт, купленная в газетном киоске за 55 рублей. Поскольку, согласно информации с сайта Sam's Laser FAQ, лазерные указки боятся микросекундных всплесков питающего напряжения, которые могут возникать в компенсационных стабилизаторах в момент подачи питания, для защиты используются, во-первых, конденсаторы большой емкости, а во-вторых, устройство мягкого запуска на лампе накаливания HL1. Лампа HL1 и резистор R1 образуют делитель нарпяжения, причем в момент включения питания сопротивление нити лампы, а значит, и падение напряжения ней мало, а по мере ее прогрева возрастает примерно до 3 В. Это меньше как номинального напряжения питания лампы (6 В), так и лазерной указки (4,5 В), что также положительно сказывается на их сроке службы. Разумеется, кнопку включения лазерной указки следует зафиксировать в нажатом положении чем-нибудь вроде изоленты. При подключении лазерной указки не забывайте, что она боится статики (поэтому их и делают в металлических корпусах), и кроме того, корпус у нее соединен с плюсом, а пружина - с минусом.

Внимание!!! Не допускайте попадания лазерного излучения в глаза - это опасно!!! Работающую установку лазерных эффектов следует располагать так, чтобы луч ни при каких условиях не мог попасть никому в глаза, а также за пределы помещения (например, в окно). Также не допускается использование установки лазерных эффектов (как и других светодинамических установок, включая стробоскопы, мигающие гирлянды, цветомузыку) в присутствии людей, страдающих эпилепсией.

В устройстве рекомендуется использовать самую дешевую лазерную указку с выходной мощностью 1 мВт, но даже в этом случае следует строжайше соблюдать правила техники безопасности. Экспериментировать с более мощными (и более дорогими) лазерными указками, например, с выходной мощностью 3 мВт и более, а также с гелий-неоновыми лазерами, рекомендуется только в том случае, если у вас за плечами большой опыт работы с такими устройствами. В любом случае, настоятельно рекомендуется прочитать документ Laser Safety на сайте Sam's Laser FAQ, а также литературу по лазерной безопасности, имеющуюся у вас дома или в районной библиотеке.

Регуляторы скорости электродвигателей собраны на микросхемах LM317T в стандартном включении. Цветовая кодировка проводов питания у всех вентиляторов одинакова: красный - плюс, черный - минус. Еще у некоторых вентиляторов есть белый провод - это датчик тахометра. Здесь он не нужен, можете даже его отпаять от платы вентилятора, чтобы не мешался. Желательно, чтобы оба вентилятора были одинаковыми.

В качестве зеркал идеально подходят зеркала от китайских круглых точилок, но так как их недавно сняли с производства, пришлось использовать альтернативный вариант - выпиливать зеркала из испорченного компакт-диска. Вариант, сразу скажу, не идеальный, так как яркость луча получается меньше: во-первых, компакт-диск действует, как диффракционная решетка, и часть света рассеивается не туда, куда надо, а во-вторых, не так уж хорошо компакт-диск отражает свет. Но работает! Зеркала приклеивают к крыльчаткам вентиляторов термоклеем, а так как прилеить зеркало идеально параллельно крыльчатке невозможно, каждое зеркало при вращении будет создавать эллиптическую развертку. Фигуры, похожие на фигуры Лиссажу, получаются при наложении двух эллиптических разверток друг на друга.

Лазерную указку и вентиляторы располагают на пластине из оргстекла, как показано на рисунке:

Сначала надо приклеить все тем же термоклеем вентиляторы, а затем приступить к определению места, где будет расположена указка. При остановленных вентиляторах надо расположить указку так, чтобы соблюдались три условия: оптическая ось указки должна быть на той же высоте, что и центры зеркал; луч ее падал в центр первого зеркала, а луч, отраженный от центра первого зеркала, падал в центр второго зеркала. Сделать это весьма просто, если помнить правило, известное еще со школы: угол падения равен углу отражения. Когда все будет настроено, к оргстеклу в нужном месте нужно приклеить кусок пластмассы с высотой, равной высоте расположения центров зеркал (минус радиус указки), а к нему - указку, расположив ее как указано выше. Пока термоклей остывает, можно все настроить окончательно.

Теперь попробуйте покрутить переменные резисторы. Если все проделано правильно, вы увидите на стене различные геометрические фигуры. Поскольку развертки у нас эллиптические, фигуры будут совсем не такими, как фигуры Лиссажу на осциллграфе - они будут еще красивее! В других устройствах подобного рода (в т.ч. Laser View) развертки также эллиптические. Вращать ручки следует медленно, так как крыльчатки вентиляторов - это своего рода маховики, и скорость будет меняться не сразу после поворота ручки, а секунды через две. В остальном, принцип здесь тот же, что и с осциллографом: каждой фигуре соответствует свое соотношение частот, если соотношение точное, фигура неподвижна, если неточное, она с определенной скоростью вращается в ту или иную сторону.

А теперь давайте вместе подумаем, как можно усовершенствовать эту установку лазерных эффектов. Первое, что напрашивается - добавить функцию прерывистой линии, аналогичную той, что имеется в Laser View. Только не вздумайте модулировать луч лазера коммутацией питания - долго лазер так не протянет. В крайнем случае (это тоже совет с сайта Sam's Laser FAQ) - можете попробовать и коммутировать, но надо лазер не полностью гасить, а врубать то на половинную, то на полную мощность - надежнее. Частота подбирается экспериментально. Гораздо более цивилизованный способ - пропустить луч лазера через крыльчатку еще одного вентилятора, чтобы крыльчатка, вращаясь, действовала как обтюратор. Я попробовал данный способ и получил неплохие результаты.

Еще один интересный эффект, реализованный не только в Laser View, но и в "Концертном лазере" Эрве Кадино - музыкальное управление. Подумайте сами, как его здесь можно реализовать.

А вот еще один эффект, которого нету даже в Laser View. У нас тут, значит, две эллиптические развертки - можно еще добавить третью. Понадобится еще один вентилятор с зеркалом и еще один регулятор мощности, аналогичный имеющимся - далее устройство настраивается так же, как и двухвентиляторное, ну чуть-чуть посложней. Я такого еще не пробовал, но думаю, будет неплохо.

Ну ладно, скажете вы, а что если сделать устройство, рисующее на стене лучом лазера не абстрактные фигуры, а разные буквы-цифры, картинки? Это же будет круче часов пропеллерных! Что ж, и такое возможно. На все том же сайте Sam's Laser FAQ рассказывалось, что луч лазера можно отклонять при помощи пьезоэлектрических звукоизлучателей. Разумеется, годятся не всякие пьезоизлучатели, а только те, у которых мембрана зачищена до зеркального блеска (этому требованию отвечают в основном импортные пьезоизлучатели). По жанным сайта Sam's Laser FAQ, эти приборы заметно отклоняют луч лазера при напряжении на пьезокристалле в 50 милливольт, а при нескольких вольтах - вообще отклоняют не хуже вентиляторов. Что ж, если это правда (честное слово, не проверял), то можно взять ПЭВМ с двумя LPT-портами (интересно, как можно поставить в одну ПЭВМ две мультикарты, чтобы один параллельный порт был LPT1, а второй - LPT2?), на каждый порт повесить по ковоксу (это, если не помните, такой ЦАП на резисторах в виде матрицы R-2R), к каждому ковоксу подключить по пьезоизлучателю, чтобы один отклонял луч по горизонтали, а другой - по вертикали. То, что эта штуковина нарисует, зависит только от мастерства программиста. Жаль, что я не знаю ассемблера. Можно обойтись и без ПЭВМ - достаточно подключить к пьезоизлучателям одно из известных устройств типа "Цифры на экране осциллографа". Вот вам и виртуально-настенные часы. А еще есть одна схема для добавления диагональной оси к любому осциллографу - с ее помощью можно получать гораздо более красивые фигуры. Но здесь можно обойтись и без нее, добавив третий пьезоизлучатель, отклоняющий луч по диагонали. Разумеется, данное гипотетическое устройство не годится для использования в качестве обычного осциллографа - разумеется, если вас не устроит осциллограф, работающий только со звуковыми частотами :-). А для применений типа "Сам себе Жан Мишель Жарр" - в самый раз.

А чтобы залезть на сайт Sam's Laser FAQ, нужно залезть сначала на сайт repairfaq.org, а там выбрать Sam's Laser FAQ. Сначала, разумеется, прочитайте документ Laser Safety, а потом обратите внимание на Laser Experiments and Projects - этот документ пока находится "под конструкцией" и развивается весьма медленно, но в нем уже предусмотрено место для таких вещей, как Laser Clock или Laser Oscilloscope - что ж, будем надеяться, что скоро там выложат их описания.

Удачи!

Автор: Num Lock; Публикация: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Смотрите другие статьи раздела Цветомузыкальные установки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Устройство идеальной очистки воздуха 28.11.2025 Качество воздуха в закрытых помещениях давно стало важнейшим фактором здоровья, особенно в городах, где люди проводят подавляющую часть времени внутри зданий. В последние годы исследователи уделяют все больше внимания именно тем технологиям, которые способны задерживать или разрушать вредоносные частицы до того, как они попадут в дыхательные пути человека. Одним из таких новаторских направлений стала разработка инженеров Университета Британской Колумбии в Оканагане, которые предложили принципиально иной подход к очистке воздуха в присутствии людей. По словам профессора Школы инженерии доктора Санни Ли, традиционные персонализированные вентиляционные системы действительно могут улучшать качество воздуха вокруг пользователя, однако их принцип работы имеет ряд ограничений. Человек вынужден находиться в строго определенной зоне, а одновременное использование одной системы несколькими людьми снижает эффективность. Кроме того, непрерывный поток сухого очищенного воздуха способен вызывать раздражение кожи и глаз, что делает такие решения не всегда комфортными при длительном применении. Первый автор проекта, доктор Моджтаба Забихи, подчеркивает, что разнообразие планировок помещений и особенности инженерных коммуникаций усложняют модернизацию стандартных систем отопления, вентиляции и кондиционирования. Именно поэтому исследователи решили спроектировать устройство, которое могло бы работать независимо от конфигурации помещения, не позволяя человеку вдыхать загрязненный воздух и при этом оставаясь комфортным при многочасовом использовании. По словам Забихи, цель состояла в создании такой системы, которая сочетала бы персональный характер вентиляции и эффективное удаление выдыхаемых аэрозолей. Основой новой технологии стала концепция индукционно-удаляющего, или струйно-всасывающего, воздушного потока. Исследователи предложили направлять вокруг пользователя циркуляцию воздуха, которая мгновенно втягивает потенциально опасные частицы в локальную зону очистки, не позволяя им распространиться по комнате. Такая аэродинамическая стратегия делает возможным удаление биологических загрязнителей до того, как они попадут в общую воздушную среду. Для проверки работоспособности концепции ученые создали компьютерную модель, учитывающую дыхательные циклы, тепло человеческого тела и общий воздушный поток в помещении. В ходе моделирования, продолжавшегося 30 минут, новая система сравнивалась с традиционными устройствами индивидуальной вентиляции легких. Результаты оказались показательными: риск инфицирования снижался до 9,5%, тогда как стандартные персональные системы показывали 47,6%, варианты с вытяжкой - 38%, а обычная вентиляция помещения - целых 91%. При оптимальном размещении устройства модель демонстрировала особенно впечатляющие результаты. В первые 15 минут оно полностью предотвращало попадание патогенов в дыхательную зону другого человека, пропуская всего 10 частиц из 540 тысяч возможных. Эти данные подтверждают, что разработанная система способна удалять до 94% болезнетворных микроорганизмов, эффективно перехватывая их еще до их распространения. Доктор Санни Ли напоминает, что почти 90% канадцев проводят большую часть времени внутри помещений, и поэтому борьба с инфекциями, распространяющимися воздушно-капельным путем, становится одной из ключевых задач общественного здравоохранения. Новое устройство, по ее мнению, может стать частью той критически важной инфраструктуры, которая будет защищать людей в школах, больницах, офисах и других местах массового пребывания.

Другие интересные новости:

▪ Планшет Eewrite Janus с экранами E Ink и LCD

▪ Современные подростки отстают в развитии

▪ Гаджет Fidget Cube отучит от вредных привычек

▪ Теплица, в которой прохладно

▪ Удивление побуждает к исследованию

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Справочник электрика. Подборка статей

▪ статья Солнечная сушилка фруктов. Советы домашнему мастеру

▪ статья Давно ли существует ткачество? Подробный ответ

▪ статья Ферульник щетинколистный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Металлоискатель с повышенной чувствительностью на транзисторах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Импульсное зарядное устройство с простой индикацией тока заряда. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026