Installation d'effets laser. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Paramètres de couleur et de musique

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Beaucoup ont vu en vente des appareils dessinant diverses formes géométriques, semblables aux figures de Lissajous, sur un mur ou un autre écran approprié avec un faisceau laser. L'un des appareils les plus courants de ce type s'appelle Laser View. Il s'agit d'un appareil contrôlé par microprocesseur ; les modes sont commutés à l'aide de deux boutons. Beau, confortable, mais le prix est d'environ 70 USD (pas de commentaires). Il n’est donc pas surprenant que de nombreux radioamateurs fabriquent eux-mêmes de tels appareils.

Les plus célèbres sont deux types d'installations d'effets laser faites maison : NK300 ("Laser Effect") - un appareil fabriqué par Master Kit en kit à monter soi-même, et "Concert Laser" - un appareil décrit dans le livre d'Hervé Cadino (Hervé Cadino) "Paramètres de couleur et de musique" (traduit du français, M : DMK, 2000).

L'appareil de Master Kit est réalisé sur la base d'un microcircuit spécialisé auquel sont connectés deux moteurs électriques collecteurs avec miroirs montés sur des arbres. La vitesse de rotation de chaque moteur électrique est contrôlée séparément par sa propre résistance variable. À différents rapports de vitesses de rotation du moteur électrique, différentes formes géométriques sont obtenues sur l'écran. Malgré la conception très pratique à assembler (les moteurs électriques et le laser sont fixés directement sur la carte de l'appareil à l'aide de pinces), ainsi que le prix très raisonnable de l'ensemble (12,44 USD sans laser), l'appareil présente un sérieux inconvénient : il utilise des moteurs électriques à collecteur, qui ont une faible fiabilité.

Le "Concert Laser" d'Hervé Cadino est un appareil plus complexe : il contient jusqu'à neuf amplificateurs opérationnels ! Il possède une fonctionnalité très intéressante : la synchronisation des effets d'éclairage avec la musique à l'aide du microphone intégré (une fonction similaire est également disponible dans Laser View). Le livre contient également un dessin de très haute qualité d'un circuit imprimé. Eh bien, c'est plutôt bien, si, bien sûr, vous avez du chlorure ferrique et de la résine photosensible. Le livre ne dit rien sur le type de moteurs, mais à en juger par la présence de diodes de protection, ils sont également de type collecteur.

Lorsque j’ai voulu créer ma propre configuration d’effets laser, j’ai décidé de tout faire complètement différemment. Tout d’abord, pas de moteurs brossés ! De plus, il existe une alternative peu coûteuse : ce sont des ventilateurs DC miniatures utilisés dans les PC modernes. Ces ventilateurs utilisent des moteurs électriques sans contact avec des capteurs Hall. Si dans un moteur à courant continu à collecteur les enroulements sont situés sur le rotor et les aimants sont sur le stator, alors dans un moteur sans contact c'est l'inverse : le rotor est un aimant multipolaire permanent (comme dans un moteur à courant alternatif moteur synchrone), et les bobinages sont sur le stator. Les capteurs à effet Hall surveillent la position du rotor en envoyant des signaux à une puce spécialisée qui, à son tour, commute les enroulements. De tels ventilateurs ont également un autre avantage : vous n'avez pas à penser à la façon de fixer le miroir à l'arbre, vous pouvez simplement le coller à la roue ! Les moteurs électriques sans contact ont presque la même dépendance linéaire de la vitesse de rotation à la tension d'alimentation que celle des moteurs électriques à collecteur. Deuxièmement, pourquoi s'embêter avec un schéma aussi complexe : on peut régler la vitesse de rotation à l'aide des bons vieux rouleaux réglables ! Regardez ce que j'ai accumulé ici :

En tant que laser EL1, un pointeur laser ordinaire d'une puissance de 1 mW, acheté dans un kiosque à journaux pour 55 roubles, est utilisé. Étant donné que, selon les informations du site Web Sam's Laser FAQ, les pointeurs laser ont peur des surtensions d'une microseconde dans la tension d'alimentation qui peuvent survenir dans les stabilisateurs de compensation au moment de la mise sous tension, premièrement, des condensateurs à haute capacité sont utilisés pour la protection, et deuxièmement , un dispositif de démarrage progressif sur lampe à incandescence HL1. La lampe HL1 et la résistance R1 forment un diviseur de tension, et au moment de la mise sous tension, la résistance du filament de la lampe, et donc la chute de tension, est faible et, à mesure qu'elle se réchauffe, elle augmente à environ 3 V Ceci est inférieur à la tension d'alimentation nominale de la lampe (6 V) et d'un pointeur laser (4,5 V), ce qui a également un effet positif sur leur durée de vie. Bien sûr, le bouton d'alimentation du pointeur laser doit être fixé en position enfoncée avec quelque chose comme du ruban électrique. Lors de la connexion d'un pointeur laser, n'oubliez pas qu'il a peur de l'électricité statique (c'est pourquoi ils sont fabriqués dans des boîtiers métalliques), et de plus, son boîtier est connecté au plus et le ressort au moins.

Attention !!! Ne laissez pas le rayonnement laser entrer dans vos yeux - c'est dangereux !!! Une installation fonctionnelle d'effets laser doit être située de manière à ce que le faisceau ne puisse en aucun cas pénétrer dans les yeux de quiconque, ainsi qu'à l'extérieur de la pièce (par exemple, à travers une fenêtre). Il est également interdit d'utiliser l'installation d'effets laser (ainsi que d'autres installations dynamiques lumineuses, y compris les lumières stroboscopiques, les guirlandes clignotantes, la musique en couleur) en présence de personnes souffrant d'épilepsie.

Il est recommandé d'utiliser le pointeur laser le moins cher avec une puissance de sortie de 1 mW dans l'appareil, mais même dans ce cas, les règles de sécurité doivent être strictement respectées. Expérimenter avec des pointeurs laser plus puissants (et plus chers), tels que ceux d'une puissance de sortie de 3 mW ou plus, et des lasers hélium-néon, n'est recommandé que si vous avez beaucoup d'expérience avec de tels appareils à votre actif. Dans tous les cas, il est fortement recommandé de lire le document sur la sécurité laser sur le site FAQ Laser de Sam, ainsi que la documentation sur la sécurité laser disponible dans votre bibliothèque personnelle ou locale.

Les variateurs de vitesse des moteurs électriques sont montés sur des microcircuits LM317T en inclusion standard. Le codage couleur des câbles d'alimentation pour tous les ventilateurs est le même : rouge - plus, noir - moins. Certains ventilateurs ont également un fil blanc - c'est un capteur de tachymètre. Ici, ce n'est pas nécessaire, vous pouvez même le dessouder de la carte du ventilateur pour qu'il n'interfère pas. Il est souhaitable que les deux ventilateurs soient identiques.

Les miroirs des taille-crayons ronds chinois sont idéaux comme miroirs, mais comme ils ont été récemment abandonnés, j'ai dû utiliser une option alternative - couper des miroirs à partir d'un CD endommagé. L'option, je dois dire tout de suite, n'est pas idéale, car la luminosité du faisceau s'avère moindre: premièrement, le CD agit comme un réseau de diffraction, et une partie de la lumière est diffusée dans la mauvaise direction, et deuxièmement, le CD n'est pas si bon reflète la lumière. Mais ça marche ! Les miroirs sont collés aux roues du ventilateur avec de la colle chaude, et comme il est impossible de coller le miroir parfaitement parallèle à la roue, chaque miroir créera un balayage elliptique lors de la rotation. Des figures similaires aux figures de Lissajous sont obtenues en superposant deux balayages elliptiques l'un sur l'autre.

Le pointeur laser et les ventilateurs sont placés sur la plaque de plexiglas comme indiqué sur la figure :

Vous devez d'abord coller les ventilateurs avec la même colle chaude, puis procéder à la détermination de l'endroit où le pointeur sera situé. Ventilateurs à l'arrêt, l'aiguille doit être positionnée de manière à ce que trois conditions soient remplies : l'axe optique de l'aiguille doit être à la même hauteur que les centres des miroirs ; son faisceau est tombé au centre du premier miroir, et le faisceau réfléchi par le centre du premier miroir est tombé au centre du deuxième miroir. C'est très simple à faire si l'on se souvient de la règle connue de l'école : l'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion. Lorsque tout est mis en place, vous devez coller un morceau de plastique sur le plexiglas au bon endroit avec une hauteur égale à la hauteur des centres des miroirs (moins le rayon du pointeur), et un pointeur dessus, en plaçant comme indiqué ci-dessus. Pendant que la matière thermofusible refroidit, vous pouvez enfin tout configurer.

Essayez maintenant de tordre les résistances variables. Si tout est fait correctement, vous verrez différentes formes géométriques sur le mur. Puisque nous avons des balayages elliptiques, les chiffres ne seront pas les mêmes que les chiffres de Lissajous sur l'oscilloscope - ils seront encore plus beaux ! Dans d'autres appareils de ce type (y compris Laser View), les balayages sont également elliptiques. Les boutons doivent être tournés lentement, car les roues des ventilateurs sont une sorte de volants d'inertie, et la vitesse ne changera pas immédiatement après avoir tourné le bouton, mais après deux secondes. Sinon, le principe est ici le même qu'avec l'oscilloscope : chaque chiffre a son propre rapport de fréquence, si le rapport est précis, le chiffre est fixe, s'il est imprécis, il tourne à une certaine vitesse dans un sens ou dans l'autre.

Réfléchissons maintenant ensemble comment nous pouvons améliorer cette installation d'effets laser. La première chose qui se suggère est d'ajouter une fonction de ligne brisée, similaire à celle de Laser View. N'essayez pas de moduler le faisceau laser en changeant l'alimentation - le laser ne durera pas longtemps. Dans les cas extrêmes (c'est aussi un conseil du site Sam's Laser FAQ) - vous pouvez essayer de changer, mais vous n'avez pas besoin d'éteindre complètement le laser, mais allumez-le à mi-puissance, puis à pleine puissance - c'est plus fiable. La fréquence est choisie expérimentalement. Une manière beaucoup plus civilisée consiste à faire passer un faisceau laser à travers la roue d'un autre ventilateur, de sorte que la roue, en tournant, agisse comme un obturateur. J'ai essayé cette méthode et j'ai obtenu de bons résultats.

Un autre effet intéressant mis en œuvre non seulement dans Laser View, mais aussi dans "Concert Laser" d'Hervé Cadino est le contrôle musical. Pensez par vous-même comment cela peut être mis en œuvre ici.

Et voici un autre effet qui n'est même pas dans Laser View. Nous avons donc ici deux balayages elliptiques - vous pouvez également en ajouter un troisième. Vous aurez besoin d'un ventilateur supplémentaire avec un miroir et d'un autre régulateur de puissance, similaire à ceux existants - alors l'appareil est configuré de la même manière qu'un ventilateur à deux, enfin, un peu plus compliqué. Je n'ai pas encore essayé, mais je pense que ce sera bien.

Eh bien, d'accord, dites-vous, et si vous fabriquiez un appareil qui dessine sur le mur avec un faisceau laser non pas des figures abstraites, mais différentes lettres, chiffres, images ? Ce sera plus cool que les montres à hélice ! Eh bien, c'est possible aussi. Sur le même site Web Sam's Laser FAQ, il a été indiqué que le faisceau laser pouvait être dévié à l'aide d'émetteurs sonores piézoélectriques. Bien entendu, tous les émetteurs piézoélectriques ne conviennent pas, mais uniquement ceux dont la membrane est nettoyée pour obtenir un éclat miroir (la plupart des émetteurs piézoélectriques importés répondent à cette exigence). Selon le site Web Sam's Laser FAQ, ces appareils dévient sensiblement le faisceau laser à une tension aux bornes du cristal piézoélectrique de 50 millivolts, et à plusieurs volts, ils ne dévient généralement pas plus mal que les ventilateurs. Eh bien, si cela est vrai (honnêtement, je n'ai pas vérifié), alors vous pouvez prendre un PC avec deux ports LPT (je me demande comment mettre deux multicartes dans un PC, pour qu'un port parallèle soit LPT1, et le second est-ce LPT2 ?), sur attachez un kovox à chaque port (ceci, si vous ne vous en souvenez pas, est un DAC avec des résistances en forme de matrice R-2R), connectez un émetteur piézo à chaque kovox, pour que l'on dévie le faisceau horizontalement et l'autre verticalement. Ce que dessine cette chose dépend uniquement des compétences du programmeur. C'est dommage que je ne connaisse pas l'assembleur. Vous pouvez vous passer d'un PC - connectez simplement l'un des appareils bien connus comme « Numéros sur l'écran de l'oscilloscope » aux émetteurs piézo. Voici une horloge murale virtuelle pour vous. Et il y a aussi un circuit ajouter un axe diagonal à n'importe quel oscilloscope - avec son aide, vous pouvez obtenir des figures beaucoup plus belles. Mais ici on peut s'en passer en ajoutant un troisième émetteur piezo qui dévie le faisceau en diagonale. Bien sûr, cet appareil hypothétique ne convient pas à une utilisation en tant qu'oscilloscope conventionnel - bien sûr, si vous n'êtes pas satisfait d'un oscilloscope qui ne fonctionne qu'avec des fréquences audio :-). Et pour des applications comme "Jean Michel Jarre à moi-même" - juste ce qu'il faut.

Et pour accéder au site Sam's Laser FAQ, vous devez d'abord vous rendre sur le site repairfaq.org, puis sélectionner Sam's Laser FAQ. D'abord, bien sûr, lisez le document sur la sécurité laser, puis regardez Expériences et projets laser - ce document est encore "en construction" et se développe très lentement, mais il a déjà de la place pour des choses comme l'horloge laser ou l'oscilloscope laser - qui Eh bien, espérons qu'ils y seront bientôt publiés.

Bonne chance!

Auteur : Verr Num ; Publication : N. Bolchakov, rf.atnn.ru

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