Projetor a laser Arduino + aplicativo de controle: 8 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

• XY - varredura a laser bidimensional
• 2x motores de passo de 35 mm 0,9 ° - 400 passos / rev
• Calibração automática de espelho
• Controle serial remoto (via bluetooth)
• Modo automático
• Aplicativo de controle remoto com GUI
• Código aberto

Download:

github.com/stanleyondrus

stanleyprojects.com

Passo 1:

Etapa 2: Teoria

Os projetores a laser podem ser divididos em duas categorias principais. Ou eles usam um vidro / folha de difração para projetar um padrão ou eles têm um sistema que move o feixe de laser nas direções do eixo XY. A segunda opção geralmente parece muito melhor porque é possível programar o padrão a ser projetado. Enquanto no primeiro caso o feixe de laser está sendo difratado e projeta uma imagem estática, no segundo, o laser ainda é composto por apenas um feixe, que se move muito rápido. Se esse movimento for rápido o suficiente, nós o percebemos como um padrão por causa da persistência da visão (POV). Isso geralmente é feito por meio de dois espelhos perpendiculares, cada um capaz de mover o feixe de laser em um eixo. Ao combiná-los, é possível posicionar o feixe de laser no local exato.

Para aplicações profissionais, geralmente são usados scanners de galvanômetro. Alguns desses scanners são capazes de fazer 60 kpps (quilo ponto por segundo). Isso significa que eles podem posicionar o feixe de laser em 60.000 locais diferentes durante 1 segundo. Isso cria uma projeção realmente suave sem o efeito estroboscópico. No entanto, eles podem ser muito caros. Usei motores de passo, que são uma alternativa barata e não tão rápida.

O laser desenha o padrão orbitando as linhas continuamente em alta velocidade. Às vezes, há várias partes do padrão que não estão conectadas. Neste exemplo, cada letra é separada, no entanto, quando o laser se move de uma letra para outra, ele cria uma linha indesejada. Isso é resolvido por uma tecnologia chamada blanking. A ideia por trás disso é que o laser é desligado ao passar de um padrão para outro. Isso é feito por uma unidade de controle de alta velocidade, que precisa ser sincronizada com o sistema de digitalização.

Etapa 3: Obtenção de componentes

Na lista abaixo você encontra os componentes que usei e os links onde os comprei.

• 1x Arduino Uno
• 1x Adafruit Motor Shield V2
• 1x Módulo Laser
• 2x motores de passo de 35 mm 0,9 ° - 400 passos / rev - 5V - eBay
• 3x LED - AliExpress
• Módulo serial Bluetooth HC-06 1x - AliExpress
• 1x fotodiodo - AliExpress
• 1x transistor NPN BC547B - AliExpress
• 2x 2K Trimmer - AliExpress
• 1x Soquete DC Montagem em Painel - eBay
• 1x chave seletora - AliExpress

E então alguns materiais e ferramentas que você pode encontrar em casa. Esperançosamente;)

• Espelho (o melhor é um espelho metálico como o HDD Platter)
• Folha de alumínio
• Recortes
• Cola quente (ou Pattex Repair Express)
• Fios
• Alicate
• Perfuração (ou tesoura no meu caso: D)
• Caixa (por exemplo, caixa de junção)

Etapa 4: montagem de steppers

A folha de alumínio precisava ser cortada e dobrada no formato adequado. Em seguida, os orifícios foram perfurados e os steppers colocados.

Etapa 5: Apagamento do laser + calibração do espelho

Motor Shield tem uma pequena área de prototipagem que foi usada para dois pequenos circuitos.

Apagamento a laser

Queremos controlar nosso laser com um Arduino. No entanto, precisamos limitar a corrente que flui para o laser e também conduzi-lo diretamente de um pino de saída digital não é uma boa ideia. Meu módulo de laser já tinha uma proteção de corrente. Portanto, eu construí um circuito simples onde o transistor liga e desliga o laser. A corrente de base pode ser regulada por trimmer e controla o brilho do laser.

Calibração de Espelho

O fotodiodo foi colocado no orifício no eixo central, logo acima do escalonador do eixo X. O circuito do resistor pull-down foi necessário para obter medições exatas. Ao calibrar, estamos lendo valores do fotodiodo e quando o valor excede um valor específico (o laser incide diretamente nele), os steppers param e retornam à posição inicial.

pseudo código para calibração

// 1º passo = 0,9 ° / 400 passos = 360 ° = rotação completa laserOn (); for (int a = 0; a <= 400; a ++) {for (int b = 0; b = photodiodeThreshold) {laserOff (); returnHome (); } etapa Y (1, 1); } passo X (1, 1); } laserOff (); sem sucesso ();

Etapa 6: Montagem final

Todo o circuito foi colocado na caixa de junção de plástico e apertado por parafusos. Todo o projetor é realmente portátil, basta conectar a fonte de alimentação, alternar o botão e temos show de laser.

Etapa 7: Aplicativo de controle do laser

O aplicativo de controle foi feito em C # e permite alternar entre os padrões, ajustar a velocidade e ver as ações atuais. O download é gratuito junto com o código do Arduino (consulte a introdução).

Etapa 8: Vídeo