Arduino Laser Projector + Control App: 8 Stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

• XY - 2-dimensionaal laserscannen
• 2x 35 mm 0,9° stappenmotoren - 400 stappen/omw
• Automatische spiegelkalibratie
• Seriële bediening op afstand (via bluetooth)
• Automatische modus
• Afstandsbediening-app met GUI
• Open source

downloaden:

github.com/stanleyondrus

stanleyprojects.com

Stap 1:

Stap 2: Theorie

Laserprojectoren kunnen worden onderverdeeld in twee hoofdcategorieën. Of ze gebruiken een diffractieglas/folie om een patroon te projecteren of ze hebben een systeem dat de laserstraal in de richtingen van de XY-as beweegt. De tweede optie ziet er meestal veel beter uit omdat het mogelijk is om het te projecteren patroon te programmeren. Terwijl in het eerste geval de laserstraal wordt afgebogen en een statisch beeld projecteert, bestaat de laser in het tweede geval nog steeds uit slechts één straal, die zeer snel beweegt. Als deze beweging snel genoeg is, zien we het als een patroon vanwege persistentie van het gezichtsvermogen (POV). Dit wordt meestal gedaan door twee loodrechte spiegels te hebben, die elk de laserstraal in één as kunnen bewegen. Door ze te combineren is het mogelijk om de laserstraal op de exacte locatie te positioneren.

Voor professionele toepassingen worden meestal galvanometerscanners gebruikt. Sommige van deze scanners kunnen 60 kpps (kilopunt per seconde) aan. Dat betekent dat ze de laserstraal gedurende 1 seconde op 60000 verschillende locaties kunnen positioneren. Dit zorgt voor een echt vloeiende projectie zonder het stroboscopische effect. Ze kunnen echter erg duur zijn. Ik heb de stappenmotoren gebruikt, wat het goedkope, niet zo snelle, alternatief is.

De laser tekent het patroon door met zeer hoge snelheid over de lijnen te cirkelen. Soms zijn er meerdere delen van het patroon die niet met elkaar verbonden zijn. In dit voorbeeld is elke letter gescheiden, maar wanneer de laser van de ene letter naar de andere gaat, ontstaat er een ongewenste lijn. Dit wordt opgelost door een technologie die blanking wordt genoemd. Het hele idee hierachter is dat de laser wordt uitgeschakeld wanneer hij van het ene naar het andere patroon gaat. Dit wordt gedaan door een zeer snelle besturingseenheid, die moet worden gesynchroniseerd met het scansysteem.

Stap 3: Componenten verkrijgen

In de onderstaande lijst vind je de onderdelen die ik heb gebruikt en de links waar ik ze heb gekocht.

• 1x Arduino Uno
• 1x Adafruit Motor Shield V2
• 1x lasermodule
• 2x 35mm 0.9° stappenmotoren - 400 stappen/omw - 5V - eBay
• 3x LED - AliExpress
• 1x HC-06 Bluetooth Seriële Module - AliExpress
• 1x Fotodiode - AliExpress
• 1x NPN-transistor BC547B - AliExpress
• 2x 2K Trimmer - AliExpress
• 1x DC-aansluitpaneelmontage - eBay
• 1x tuimelschakelaar - AliExpress

En dan nog wat materiaal en gereedschap dat je thuis kunt vinden. Hopelijk;)

• Spiegel (het beste is een metalen spiegel zoals HDD Platter)
• Aluminium plaat
• knipt
• Hete lijm (of Pattex Repair Express)
• Draden
• Tang
• Boor (of schaar in mijn geval:D)
• Box (bijv. Junction Box)

Stap 4: Steppers monteren

Aluminiumplaat moest in de juiste vorm worden gesneden en gebogen. Vervolgens werden gaten geboord en steppers bevestigd.

Stap 5: Laser blanking + spiegelkalibratie

Motor Shield heeft een klein prototyping-gebied dat werd gebruikt voor twee kleine circuits.

Laser blanking

We willen onze laser aansturen met een Arduino. We moeten echter de stroom die in de laser stroomt beperken en het is ook geen goed idee om deze rechtstreeks vanaf een digitale uitgangspen aan te sturen. Mijn lasermodule had al een stroombeveiliging. Dus heb ik een eenvoudig circuit gebouwd waarbij de transistor de laser in- en uitschakelt. De basisstroom kan worden geregeld door een trimmer en regelt de helderheid van de laser.

Spiegel Kalibratie

Fotodiode werd in het gat in de centrale as geplaatst, recht boven de X-as stepper. Pull-down weerstandscircuit was nodig om exacte metingen te verkrijgen. Bij het kalibreren lezen we waarden van de fotodiode en wanneer de waarde een bepaalde waarde overschrijdt (de laser schijnt er direct in), stoppen de steppers en keren terug naar de uitgangspositie.

pseudo-code voor kalibratie

// 1 stap = 0,9° / 400 stappen = 360° = volledige rotatie laserOn(); for (int a=0; a<=400; a++) { for (int b=0; b= photodiodeThreshold) { laserOff(); terug naar huis(); } stapY(1, 1); } stapX(1, 1); } laserUit(); mislukt ();

Stap 6: Eindmontage

Het hele circuit werd in de plastic aansluitdoos geplaatst en met schroeven vastgedraaid. De hele projector is echt draagbaar, sluit gewoon de voeding aan, schakel de schakelaar om en we hebben een lasershow.

Stap 7: Lasercontrole-app

De controlerende app is gemaakt in C# en maakt het mogelijk om tussen patronen te schakelen, de snelheid aan te passen en huidige acties te zien. Het is gratis te downloaden samen met de Arduino-code (zie Intro).

Stap 8: Video