Laserprojector

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laserprojector Release status: experimental [box doku]
Description	Projektor der 2 sich drehende Spiegel zur Ablenkung eines modulierten Laserstrahls nutzt
Author(s)	siro
Last Version	0.2

DIY Laser Projector

Idee : Einen Projector (neuDeutsch: Beamer) welcher das Bild ähnlich einer braunschen Röhre zeilenweise abfährt und dabei den Lichtstrahl so moduliert, das ein Bild ensteht.

Übersicht

Auflösung:256x256
Refreshrate:30Hz
Farben:1 (blau)
Farbtiefe: 256 (8-bit)
Interfaces: RS232, ??
Ablenkung:2x Spiegelräder, Asyncronmotor + Gleichstrommotor
benutzte Kontroller:ATmega169 + STM3210xx

Konzept

Ein Atmega steuert den horizontal angebrachten schnellen Motor und einen vertical angebrachten, sich langsam drehenden Motor, Keyboard, GLCD, Power-Supply.
An den Motoren sind Spiegelräder befestigt. Der Laserstrahl trifft auf den ersten Spiegel und wird von dort zur zweiten reflektiert. Der erste sorgt für die horizontale Ablenkung, der zweite für die vertikale. Durch Pulsung des Lasers kann ein Bild projektziert werden.

Neue Idee zur Datenanbindung
VGA Eingang
Controller IC muss mit H-Motor und V-Motor syncronisieren

Übersicht

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  Übersicht Laserprojector ICs & IOs

Syncsensor

Zwei kleine IR-LEDS leuchten dauerhaft auf die rotierenden Spiegel gerichtet. Sobald der reflektierte Lichtstrahl auf die IR-Phototransistoren fällt, wird ein Interrupt am Mikrokontroller ausgelöst.

STATUS: getestet, wird ersetzt durch Kontrollboard

Kontrollboard

Funktionen:

• Sicherheitsboard

Aufgaben

Das Sicherheitsboard soll mit verschiedenen Sensoren feststellen, dass sich die Spiegel bewegen, so das die Lichtleistung pro Bildpunkt gering gehalten wird. Bei einem Stopp der Spiegel muss der Laser sofort abgeschaltet werden.

• Syncronisationseinheit

Aufgaben

Detektiert die Position beider Spiegelräder.

Bauteile

2x OpAmp TL072D
2x 1k
2x 220
8x 100
4x Poti 100k
5x 100n
2x 10n
2x BSS123
2x BAT54
2x BPX81
2x SFH400

Beschreibung

Die IR-LEDs leuchten auf den Spiegel, wodurch das reflektierte Licht auf die IR-Phototransistoren fällt, wird differenziert, rauschgefiltert und verstärkt. Am Ausgang des OpAmp schneidet eine Diode die negative Spannung ab. Ist diese groß genug, schaltet der FET (BSS123) durch und zieht die Output Leitung auf Masse. Am anderen Ende der Leitung muss ein Pullup-Widerstand sein, der den Strom auf unter 10mA begrenzt. Versorgungsspannung: 3,7 bis 15 Volt (empfohlen 5 bis 12 Volt).

Berechnung des Tiefpass

Ua = -Ue * R2/R1 * 1 / SQR( 1 + (2*pi*f*R*C)^2 )
Sei 1 / SQR( 1 + (2*pi*f*R*C)^2 ) < 1/Sqr(2) für f > 3000 Hz
1 + (2*pi*f*R*C)^2 < 2
(2*pi*f*R*C)^2 < 1
(2*pi*f*R*C) < 1
RC < 1/2*pi*f
RC < 5,3*10^-5 für f > 3kHz
C = 50nF

• Controller

An das Kontrollboard werden GLCD, PS/2 - Tastertur, H-Motor Steuerung, V-Motor Steuerung, Stromversorgungsteuerung, USART angeschlossen. Auf dem GLCD sind Messwerte zu sehen, mit der Tastertur lassen sich Variablen verändern. Der H-Motor (Epson Laser-unit) benötigt ein TTL Signal zum regulieren der Motorgeschwindigkeit. Das ATX-Netzteil dient als Stromversorgung für alle Komponenten außer dem Kontrollboard. Dieses wird durch die Standby-Stromquelle des Netzteils betrieben. Wird der Taster an der Front des Gehäuses betätigt, schaltet der Atmega das ATX-Netzteil ein( o. aus). Das ATX-Netzteil versorgt GLCD, Tastertur, Motor, ... mit Spannung.

• h3>Aufgaben
• GLCD ansteuern
• PS2 Tastertur
• Laser Sicherungsschalter
• H-Motor Ansteuerung (Frequency)
• V-Motor Ansteuerung (PWM)
• ATX Netzteil Steuerung
• Sekunden-Zeitgeber
• USART

• Spannungsmessung an Laserstromversorgung ?

Bauteile

1x Atmega169
2x 1k
1x 14,74 Mhz Quarz
2x 330
2x 100n
1x BSS123
1x 10k
1x 100
2x LED 3mm
...

Schaltplan

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Dateien im SVN

STATUS:Neuentwurf angefertig, muss gebaut werden

Horizontaler Motor/Spiegel

Beschreibung

Aus einem Drucker der Marke "Epson" 24000 U/min mit 7 Seitenflächen. 400*7 = 2800 Ablenkungen pro Sekunde.
Liegt die Ablenkeinheit wie auf den Fotos (unten) ist Pin 1 der unterste und Pin 5 der oberste.

Stecker

Pin Funktion
1 +24V
2 GND
3 Eingang: 5V TTL 0Khz = 0 U/s, 1 Khz = 400U/s (nichtlineare Kennkurve)
4 Ausgang: 7*U/sek ??? sehr instabil, besser nicht nutzen!
5  ??

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  Laserunit eines Epsondruckers

• 

  laserprinter mirror front top view label: FL-EGP3901

• 

  laserprinter mirror back top view Controler: AN44000A label: YG-F1G 36

• 

  laserprinter mirror back view label: MASQ7DF19LM DC24V 23304min⁻1 2234ZA3 PbF

STATUS: getestet

Laserstromversorgung

Aufgaben

Stromversorgung der Laserdiode, mit einstellbaren Offset.

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  Schaltplan der Stromregulierungseinheit

• 

  Board der Stromregulierungseinheit

Bauteile

1x DAC908U-ND
1x OpAmp LMH6703
2x 4.3 OHM 1%
1x 68 ohm
1x 2KOHM
2x 33.2OHM
1x LM358DT - OP AMP
1x resistor array
2x ZDiode 6V
...

Beschreibung

Diese Schaltung kann den Strom durch die Laserdiode bis zu einigen Mhz regulieren. 8 bit 5V/3.3V paralleler Bus + clock Leitung. Einstellbar sind Offset und Maximalstrom. Auflösung: 8 bit Schwingkreis zur Laserausrichtung, Gesamt-optische-leistung muss kleiner 0,005 W sein.

STATUS: Entwurf angefertigt

Bildverarbeitung

Aufgaben

Messung der Zeitspanne zwischen 2 Sync-pulsen
Mittelwert berechnung x (&Ausgabe)
Phasenschiebung p mit (p <= x)
Gammakorrektur g
bei 10Mpixel

STATUS: Cortex M3, bestellt

STATUS:alternative erforderlich (Cortex-M3 ?)

Laserdiode

Beschreibung

WARNUNG !
Dies ist ein Klasse 3 Laser ! Er verbrennt innerhalb von Sekunden Papier,Holz,Fleisch,... selbst in einigen Metern Entfernung !
Schutzbrille tragen
Nicht in den Strahl blicken !
Ich projektiere auf eine große Fläche > 1 qm, dadurch sind die Lichtpunkte an der Wand nicht so hell, dass man sich die Augen verbrennt !
Nie auf den Lichtpunkt blicken, wenn der Laser "steht". Verbrennungsgefahr !
Laserschutzbestimmungen einhalten !

1000mW (1W) Laserdiode 445nm Blau 5,6mm

Optik

Beschreibung

Dieser Teil beschreib die optischen Aspekte.
Auf dem H-Motor ist ein sich drehendes 16-Eck. Demnach sind 360° : 16 = 22,5°, von denen sich etwa 20° nutzen lassen.

Strahlbreite in Laufabstand vom H-Motor (Achse + SpiegelradRadius)
Abstand a
Breite b
b(a) := tan(20°) * a * 2


Anzahl der Spiegel am V-Motor:
24

Laufabstand H-Spiegel zu V-Spiegel:
ca. 5 cm

Breite des Spiegels am V-Spiegelrad:
ca. 3,63 cm

TODO

• Redoing the whole concept
• Design SMD boards
• Buy new motors, mirrors, laser,...

Links

Laser Projektoren

Laser-Projektor selbstgebaut

http://elm-chan.org/works/vlp/report_e.html

Horizontal Laser Deflector

AVR Laser Projector

AVR laser projector

the laserbeamer

Laser video projector

Mechanically scanned laser display

RGB Laser Projector

VGA Signal, Timings, Accessing VGA-graphiccard registers