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:

Стерильного нейтрино не существует 15.01.2026

В физике элементарных частиц поиск новых, пока не обнаруженных объектов играет ключевую роль в понимании устройства Вселенной. Иногда такие поиски приводят к громким открытиям, а иногда - к не менее важным отрицательным результатам, которые позволяют отбросить неверные направления. Именно к таким случаям относится недавний вывод ученых о судьбе стерильного нейтрино - одной из самых интригующих гипотетических частиц последних десятилетий. Исследователи из американской лаборатории Fermilab официально сообщили, что им не удалось найти доказательства существования стерильного нейтрино. К такому выводу пришла команда эксперимента MicroBooNE после многолетнего анализа столкновений нейтрино, которые ранее рассматривались как возможный намек на существование четвертого типа этих частиц. Предполагалось, что стерильное нейтрино взаимодействует с материей исключительно через гравитацию, что делало его крайне трудным объектом для обнаружения. В рамках современной физики нейтрино известны в т ...>>

Беспроводные наушники и колонки Fender 15.01.2026

Музыкальная индустрия постепенно адаптируется к цифровым технологиям, и известный производитель музыкальных инструментов Fender расширяет свое присутствие за пределы гитар и усилителей, представляя современные решения для прослушивания музыки. Новые беспроводные наушники и Bluetooth-колонки Fender объединяют богатый звук, модульность и удобство использования как для дома, так и для профессиональной работы. Флагманской новинкой стали наушники Fender Mix, отличающиеся модульной конструкцией. Динамики подключаются к оголовью через порт USB Type-C и могут быть сняты вместе с амбушюрами, что облегчает уход и транспортировку. Один из динамиков оснащен встроенным адаптером USB Type-C для подключения к источнику звука без потерь, поддерживая кодеки LDHC и Fire, а также функцию Auracast. На другом динамике размещен съемный аккумулятор, который обеспечивает до 100 часов работы без активного шумоподавления; при включении ANC время работы сокращается до 52 часов. Наушники доступны по цене $299 ...>>

Польза белкового завтрака 14.01.2026

Правильное питание по утрам играет ключевую роль в поддержании здоровья и контроле веса. Многочисленные исследования подтверждают, что состав завтрака может влиять на аппетит в течение всего дня и качество употребляемой пищи. Австралийские ученые провели масштабный эксперимент, который показал, что употребление белковой пищи с утра помогает дольше чувствовать сытость и предотвращает переедание. В исследовании участвовали более 9 тысяч человек среднего возраста 46 лет. В период с 2011 по 2012 год специалисты анализировали рационы респондентов, оценивая долю основных макронутриентов. В среднем участники потребляли 43% углеводов, 31% жиров, 18% белков, 2% клетчатки и 4% алкоголя. Такой рацион позволил ученым проследить взаимосвязь между утренним приемом пищи и пищевым поведением в течение дня. Выяснилось, что участники, чей завтрак содержал недостаточное количество белка, ощущали повышенный аппетит в течение дня. Они ели больше, чем необходимо, и часто выбирали продукты с высоким со ...>>

Случайная новость из Архива У Земли есть еще один спутник 21.06.2016 Мы привыкли считать Луну единственным естественным спутником Земли, однако гравитационное поле нашей планеты способно на некоторое время захватывать пролетающие мимо астероиды, делая их временными спутниками. Астероид 2016 HO3 впервые был замечен 27-го апреля 2016 года телескопом наблюдения за астероидами Pan-STARRS 1 (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System - система телескопов панорамного обзора и быстрого реагирования), расположенного на вулкане Халикала (остров Мауи, Гавайи). Эта система позволяет обнаруживать 99 % пересекающих земную орбиту астероидов, размером более 300 м. Проведя анализ орбиты найденного астероида, астрономы Лаборатории реактивного движения в Пасадене (штат Калифорния, США) обнаружили, что одновременно с движением вокруг Солнца он также обращается вокруг Земли. Астероид находится достаточно далеко, чтобы считаться истинным спутником нашей планеты, поэтому его назвали квази-спутником. Более 10 лет назад астрономы некоторое время наблюдали астероид 2003 YN107 с аналогичным рисунком орбиты, но с тех пор он уже покинул околоземную область пространства. Новый астероид пойман в ловушку гораздо надежнее. Расчеты показывают, что 2016 HO3 будет стабильным квази-спутником Земли в течение почти столетия, а компаньоном Земли будет оставаться на протяжении еще многих веков. В своем годовом движении совместно с Землей вокруг Солнца, астероид 2016 HO3 примерно половину времени находится ближе к Солнцу, чем Земля, и проходит впереди нашей планеты, и примерно половину времени дальше и позади. Его орбита немного наклонена к плоскости орбиты Земли, поэтому он один раз в год всплывает над ней, а затем ныряет под нее. Эти "лягушачьи" прыжки будут длиться в течение сотен лет. Орбита астероида вокруг Земли осуществляет также медленный поворот сзади-вперед с периодом в несколько десятилетий. Ее петли дрейфуют чуть впереди или сзади, не удаляясь на большое расстояние, но и не приближаясь достаточно близко. Максимальное удаление примерно в 100 раз больше расстояния от Земли до Луны (порядка 40 млн. км). В своей ближайшей к Земле точке орбиты астероид находится на расстоянии примерно в 38 раз дальше Луны (около 15 млн. км). По образному выражению одного из исследователей этот маленький астероид словно танцует с Землей. Размер найденного астероида пока твердо не установлен, но он, по всей видимости, больше, чем 40 метров и меньше, чем 100 метров.

Другие интересные новости:

▪ Рентген для грузовика

▪ Хищная бактерия как живой антибиотик

▪ Новый способ пастеризации молока

▪ Успеху графена мешают частицы кремния

▪ Исследование вулканов изнутри

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Телевидение. Подборка статей

▪ статья Никола Тесла. Знаменитые афоризмы

▪ статья Как морковь помогла найти утерянное много лет назад кольцо? Подробный ответ

▪ статья Горец птичий. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Удаления с одежды наиболее часто встречающихся пятен. Простые рецепты и советы

▪ статья Разделительные LC-фильтры в многополосных УМЗЧ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026