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

Danksagungen

Vielen Dank an folgenden Personen

Kiraz
Tivix
Tesla
MadEngineer
Zaolin
Sauron

Besonderen Dank an das Labor eV für die Bereitstellung der Räume und des Werkzeuges.

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.

Zeilenraster.jpg

Funktionsprinzip eines zeilenweisen Bildaufbaus

Project im Trac laserproj

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

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

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.

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

Art	Name	Anzahl	Kosten in €
µC	ATMEGA 169-16 TQ	1	4,20
Resistor	SMD-0805 10,0K	4	0,103
Resistor	SMD-0805 330	2	0,103
Resistor	SMD-0805 220	2	0,103
Resistor	SMD-0805 100	5	0,103
Resistor	SMD-0805 100K	2	0,103
Resistor	SMD-0805 10,0	2	0,103
Resistor	SMD-0805 470	1	0,103
Diode	1N 4936	1	0,04
Linearregler	µA 79L05	1	0,15
Kondensator	X7R-G0805 100N	20	0,05
Oszillator	XO32 14,74560	1	1,30
FET	BSS 123 SMD	5	0,08
FET	BUZ 11	1	0,59
OpAmp	MC33078D	2	1,11
Trimmer	TRIMMER, 10K, 2MM	2	0,486
LED	LED 3MM RT	2	0,06
LED	SFH 484	2	0,37
Phototransistor	SFH 3100 F	2	0,71
...

Schaltplan

laserproj Kontrollboard Schaltplan
laserproj Kontrollboard Layout
laserproj Belichtete Platine ohne Bauteile
laserproj Belichtete Platine ohne Bauteile

Dateien im trac

STATUS:Neuentwurf angefertig, muss gebaut werden,nicht getestet!</

Horizontaler Motor

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	??

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

Laserstromversorgung

Aufgaben

Stromversorgung der Laserdiode, mit einstellbaren Offset.

Schaltplan der Stromregulierungseinheit
Board der Stromregulierungseinheit

Bauteile

Art	Name	Anzahl	Kosten in €
OpAmp	LMH6703MF	1	3,25
OpAmp	296-26695-1-ND TL072D	2	-
Transistor	MMBT6428CT-ND	5	0.51
Resistor	RW0S6BB1R00FETCT-ND	1	1.15
Resistor	P24.0CCT-ND	2	0.07
DAC 30ns	DAC908E-ND	1	7.98
Resistor	MPR 2,00K	1	0.19

1399837 WIDERSTAND, 4.3 OHM 1% 0.272 2
9240381RL WIDERSTAND, 68 ohm 0.052 1
9374230 RESISTOR, 2KOHM, 100mW 0.42 1
1646716 RESISTOR, 33.2OHM,250mW 0.014 2
1663816 LDO REG, 200MA,NEG 3,29 1
1467658 MC33078D 1,11 2

MMBT6428
LMH6682MA 2,59

1x 68 ohm
1x 2KOHM
2x 33.2OHM
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, nicht getestet !

Bildverarbeitung

Aufgaben

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

STATUS:nicht vorhanden

Laserdiode

Datei:ALI-Laserwarn445nm1000mw small.jpg

Beschreibung

WARNUNG !
Dies ist ein Klasse 4 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

Pinbelegung der Laserdiode

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 = a * 0,73

Anzahl der Spiegel am V-Motor:
16

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

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