این پروژه از یک آردوینو، یک جفت بلندگو و یک نشانگر لیزری برای ایجاد یک پروژکتور لیزری استفاده میکند که میتواند طرحها را در یک اتاق تاریک ردیابی کند. برای روشن کردن آن، من یک منبع تغذیه PC ATX را که قادر است جریان زیادی را برای بلندگوها ارائه کند، کانیبال کردهام.
بیشتر این پروژه مستقیماً از نمایش عالی Arduino Laser Show با کنترل کامل XY توسط Rich Olson/ Notelabs اقتباس شده است .
مرحله 1: ایده بزرگ
پروژکتورهای لیزری دستگاه هایی هستند که می توانند موقعیت یک "نقطه" لیزری را به سرعت تغییر دهند تا اشکال از پیش برنامه ریزی شده را ترسیم کنند. در دنیای بزرگ و گرانقیمت پروژکتورهای حرفهای، این کار نه (آنطور که فکر میکردم) با حرکت لیزر، بلکه با چرخاندن دقیق آینهها برای تغییر انحراف آن انجام میشود. اجزای مورد استفاده برای قرار دادن دقیق آینه ها "گالووس" نامیده می شوند و با گالوانومترهایی که ممکن است در کلاس فیزیک دبیرستان خود با آنها مواجه شده باشید تفاوت چندانی ندارند.
متأسفانه، تهیه گالوها می تواند واقعاً گران باشد (مخصوصاً دریافت فقط دو دستگاه برای یک پروژه)! در عوض، ما از بلندگوهای قدیمی معمولی برای جابجایی آینه های خود استفاده خواهیم کرد. و ما قصد داریم از آردوینو برای تنظیم سریع بلندگوها استفاده کنیم که آنگونه تصویر پایداری را که ما میخواهیم ایجاد کنند.
مرحله 2: فهرست قطعات - الکترونیک
قبل از شروع سفر خود به جادوی لیزر آردوینو، به قطعات الکترونیکی زیر نیاز دارید. برد آردوینو – من از Arduino Uno با کد ارائه شده در NothingLabs instructable با موفقیت استفاده کردم. در فروشگاه هایی مانند AdaFruit Industries حدود 30 دلار قیمت دارد. نشانگر لیزری جیبی - شما یکی از آنهایی را می خواهید که از باتری های سلولی 3×1.5 ولت (~4.5 ولت) استفاده می کند. اینها معمولاً 30-40 میلی آمپر می گیرند، به این معنی که آردوینو می تواند آنها را از یک خروجی دیجیتال خاموش کند. (به اندازه کافی عجیب، این قسمت بیشتر از بقیه برای من دردسر ایجاد کرد. من ممکن است توصیه کنم یک مجموعه لنز و دیود لیزر را از جایی مانند SparkFun تهیه کنید. با این حال، اگر چیزی که می خواهید ارزان باشد، خیلی ارزان تر از آن نیست. نشانگرهای لیزری 1 دلاری.) منبع تغذیه 12 ولت / 3 آمپر - توجه: بسته به بلندگوهای خود ممکن است به بیش از 3 آمپر نیاز داشته باشید. (من انجام دادم.) من از منبع تغذیه PC ATX استفاده کردم که خوشبختانه تا 17 آمپر (!) را تامین می کند. مقاومت های غیر القایی 2 x 8 اهم، 20 وات - گاهی اوقات "مقاومت های قدرت" یا گاهی اوقات "سندبار" نامیده می شوند. موجود در Radio Shack – کاتالوگ شماره 271-120 2 مقاومت 100 اهم (تقریباً) - اینها فقط برای محدود کردن جریان ورودی از آردوینو به ترانزیستورها عمل می کنند. نزدیک به 100 اهم خوب است. 2 عدد ترانزیستور دارلینگتون TIP120 – اجازه دهید آردوینو جریان بیشتری را به بلندگوها تغییر دهد. (موجود در Radio Shack – شماره کاتالوگ: 276-2068) 2 عدد سینک حرارتی TO-220 (برای ترانزیستورها) - اینها کاملا برشته می شوند. به صورت اختیاری از ترکیب حرارتی برای بهبود اتلاف گرما استفاده کنید. (موجود در Radio Shack – شماره کاتالوگ: 276-1363) خازن الکترولیتی 2 x 470uF 35V شعاعی - موجود در رادیو شاک - شماره کاتالوگ: 272-1030 2 عدد گیره تمساح – برای اتصال به محفظه باتری نشانگر لیزری. 22 سیم اتصال هسته جامد گیج – برای اتصال هدرهای آردوینو به بقیه مدار. 20 گیج یا سیم اتصال ضخیم تر - برای رساندن برق به بلندگوها ("سیم بلندگو" در اینجا نیز کار می کند) (اختیاری) برد مدار سوراخ دار، برش به اندازه - برای مرتب نگه داشتن اجزا 2 بلندگو 4-6 اینچی - من از دو بلندگوی "Peerless India W5-KA538A-SH 5.25" ووفر محافظ 4 اهم استفاده کردم ( هر کدام 5 دلار از Parts Express ). از آنجایی که من به طور کامل تمام توصیه های NothingLabs در مورد خرید بلندگو را درک نمی کنم، فقط به آن پیوند خواهم داد .
مرحله 3: لیست قطعات - سخت افزار
آینه - برای بریدن دو قطعه مربع 1.5 اینچی کافی است. (اگر بتوانید آن را پیدا کنید، استفاده از شیشه "آینه جلویی" بهتر خواهد بود، زیرا نور شکسته شده را از شیشه دریافت نمی کنید.)
تکه های کوچک چوب (0.5 x 0.5 x 1 اینچ یا بیشتر) - به عنوان پایه برای جلوگیری از نشستن بیش از حد محور به مخروط استفاده می شود (جایگزین احتمالی: آجرهای لگو)
2 x 1/8 اینچ میله آلومینیومی، برش به قطر بلندگو - برای چرخاندن آینه ها استفاده می شود (جایگزین احتمالی: سیخ کباب شیشلیک بامبو)
(اختیاری) تخته پروژه تخته سه لا (18 × 24 اینچ) - برای نگه داشتن همه چیز در همان موقعیت های نسبی پس از راه اندازی خوب است
(اختیاری) 2 عدد نی نوشیدنی (یا آستین دیگر برای میله آلومینیومی) - برای بهبود دامنه حرکت آینه ها استفاده می شود
نکته در مورد سخت افزار نصب:
نصب گالوها به گونه ای که به طور رضایت بخشی به یکدیگر (و سطح برآمدگی شما) اشاره کنند، بیشتر یک هنر است تا یک علم. من منابع ماشینآلات کالجم را داشتم (و ماشینکار مقیم؛ با تشکر گلن!)، بنابراین توانستم یک صفحه فلزی، چند بلوک چوبی زاویهدار برای نصب آن، مقداری «نوار لولهای» فلزی برای محکم کردن بلندگوی دیگر تهیه کنم. ، و غیره.
تا زمانی که بلندگوهای شما به درستی هدف گیری شده باشند، و شما از نصب آنها راضی باشید، واقعاً مهم نیست که چگونه انجام می شود، بنابراین من لیست کامل قطعات را در اینجا بازتولید نمی کنم.
مرحله 4: فهرست قطعات - ابزار
همه این ابزارها ضروری نیستند، اما می توانند کار شما را بسیار ساده تر کنند (و محصول نهایی شما را زیباتر کنند).
اتو لحیم کاری – بدون آن از خانه خارج نشوید!
لحیم کاری - اندازه خاصی لازم نیست
مکنده لحیم کاری - زمانی مفید است که باید اشتباهات خود را برطرف کنید
مولتی متر دیجیتال – برای پی بردن به اشتباهات شما در وهله اول مفید است
چسب حرارتی، اپوکسی و/یا سیمان تماسی – برای چسباندن آینه ها و محورها به بلندگوی خود حداقل به یکی از اینها نیاز دارید.
مته با پیچ گوشتی برقی - برای سخت افزار نصب مفید است
لوله هیت شرینک و تفنگ حرارتی - اتصالات لحیم کاری زشت خود را پنهان کنید
نوار برق - برای زمانی که لوله های هیت شرینک تمام می شوند
مرحله 5: نصب آینه ها
نکته ای در مورد برش آینه ها: اگر آینه دارای پشتی مقوایی یا پلاستیکی است که قابل جدا شدن است، آن را بردارید. اگر به ابزار برش شیشه دسترسی دارید، از آن برای نمره گذاری استفاده کنید و دو قطعه مربع 1.5 اینچی را برای نصب جدا کنید. در غیر این صورت، آینه های کمپینگ اکریلیک را می توان با ابزارهای راحت تر (مانند اره نواری یا اره برقی) برش داد.
قبل از شروع نصب آینهها، بررسی کنید که پایههای شما به اندازهای بلند باشند که قسمت آینه شما به مخروط بلندگو و محوری که در سراسر بلندگو قرار دارد برسد.
ابتدا پایه های خود را به لبه اسپیکر بچسبانید (من سوراخ های مناسبی برای نصب بلندگو داشت که برای اتصال پایه های چوبی استفاده می کردم). سپس از اپوکسی، چسب حرارتی یا یک براکت نصب استفاده کنید تا میله محوری را به بالای پایه ها، تقریباً در مرکز مخروط بلندگو، وصل کنید.
حالا نوبت به چسباندن آینه ها می رسد. با استفاده از یک تفنگ چسب حرارتی، پشت آینه را به میله محوری (یا آستین نی، در صورت وجود) وصل کنید. سپس آینه را مطابق شکل در دو گوشه به مخروط بلندگو بچسبانید.
مرحله 6: وصل کردن مقاومت های برق
مقاومت های 8 اهم و 20 وات به موازات بلندگوها حرکت می کنند. لازم نیست جهت گیری آنها به شکل خاصی باشد، بنابراین می توانید همانطور که در این تصویر نشان داده شده است، یک سر را به ترمینال + و یکی را به ترمینال - روی هر بلندگو وصل کنید.
برای جزئیات بیشتر: Arduino Laser Show (اقتباس شده از NothingLabs' Instructable)
در ادامه، متن انگلیسی این مطلب را میتوانید مشاهده نمایید:
This project uses an Arduino, a pair of speakers, and a laser pointer to create a laser projector able to trace out designs in a dark room. To power it, I’ve cannibalized a PC ATX power supply capable of delivering plenty of current for the speakers.
Most of this project was directly adapted from the excellent Arduino Laser Show with Full X-Y Control by Rich Olson / nothinglabs.
Step 1: The Big Idea
Laser projectors are devices that can change the position of a projected laser ‘point’ very quickly to draw out pre-programmed shapes. In the big, expensive world of professional projectors, this is accomplished not (as I had thought) by moving the laser itself, but by precisely rotating mirrors to change its deflection. The components used to precisely position the mirrors are called “galvos”, and are not too different from the galvanometers (i.e. volt meters) you may have encountered in your high school physics class.
Unfortunately, procuring galvos can be really expensive (especially getting just two for a project)! Instead, we’re going to use regular old speakers to move our mirrors. And we’re going to use the Arduino to adjust the speakers so fast that they’ll create the kind of persistent image we want.
Step 2: Parts List â Electronics
Before you embark on your journey into Arduino-powered laser magic, you will need the following electronic components.
Arduino board – I used the Arduino Uno with the code provided in the NothingLabs instructable successfully. Runs about $30 at stores like AdaFruit Industries.
Pocket laser pointer – You’ll want one of the ones that uses 3×1.5 V cell batteries (~4.5 V). These usually draw 30-40 mA, which means the Arduino can power them off of a digital out. (Oddly enough, this part gave me more trouble than all the rest. I might recommend getting a laser diode and lens assembly from somewhere like SparkFun. However, if cheap is what you’re going for, it doesn’t get much cheaper than $1 laser pointers.)
12 V / 3 A power supply – Note: you may need more than 3 Amps, depending on your speakers. (I did.) I used a PC ATX power supply, which will happily supply up to 17 Amps (!).
2 x 8 Ohm, 20 Watt non-inductive resistors – Sometimes called ‘power resistors’ or, occasionally, ‘sandbars’. Available at Radio Shack – Catalog # 271-120
2 x (approx.) 100 Ohm resistors (any power rating) – These just serve to limit the current coming from your Arduino into the transistors. Close to 100 Ohms is fine.
2 x TIP120 Darlington transistors – Let the Arduino switch a larger current to the speakers. (Available at Radio Shack – Catalog #: 276-2068)
2 x TO-220 Heat sinks (for Transistors) – These get quite toasty. Optionally apply thermal compound to improve heat dissipation. (Available at Radio Shack – Catalog #: 276-1363)
2 x 470uF 35V Radial-lead electrolytic capacitor – Available at Radio Shack – Catalog #: 272-1030
2 x Alligator clips – For connecting to the laser pointer’s battery compartment.
22 Gauge solid core hookup wire – For connecting the Arduino’s headers to the rest of the circuit.
20 Gauge or thicker hookup wire – For delivering power to the speakers (“speaker wire” will also work here)
(optional) Perforated circuit board, cut to size – to keep components organized
2 x 4-6″ Speakers – I used two “Peerless India W5-KA538A-SH 5.25″ Shielded Woofer 4 Ohm” speakers ($5 each from Parts Express). Since I don’t fully comprehend all the speaker-purchasing advice from NothingLabs, I’ll just link to it.
Step 3: Parts List â Hardware
Mirror – Enough to cut two 1.5″ square pieces. (If you can find it, using ‘front mirrored’ glass will be better, since you will not get refracted light from the glass.)
Small pieces of wood (0.5″ x 0.5″ x 1″ or so) – Used as standoffs to keep the pivot from sitting too close to the cone (possible substitute: LEGO bricks)
2 x 1/8″ Aluminum rod, cut to diameter of speaker – Used to pivot the mirrors (possible substitute: bamboo shish kebab skewer)
(optional) Plywood project board (18″x24″) – Good for keeping everything in the same relative positions once it’s all set up
(optional) 2 x Drinking straw (or other sleeve for aluminum rod) – Used to improve range of motion for mirrors
Note on mounting hardware:
Mounting your galvos such that they point at each other (and your projection surface) satisfactorily is more of an art than a science. I had the resources of my college’s machine shop (and resident machinist; thanks Glenn!), so I was able to procure a sheet metal plate, some angled blocks of wood to mount it on, some metal “pipe tape” to secure another speaker, etc.
As long as your speakers are aimed correctly, and you’re satisfied with their mounting, it doesn’t really matter how it’s done, so I won’t reproduce a full parts list here.
Step 4: Parts List â Tools
Not all of these tools are essential, but they can make your job much easier (and your finished product nicer).
Soldering iron – Don’t leave home without it!
Solder – No special size necessary
Solder sucker – Absurdly useful when you’ve got to undo your mistakes
Digital multimeter – Useful for figuring out what your mistakes are in the first place
Hot glue, epoxy, and/or contact cement – You’ll need at least one of these to affix mirrors and pivots to your speaker.
Drill with electric screwdriver – useful for the mounting hardware
Heatshrink tubing and heat gun – hide your ugly solder joints
Electrical tape – for when you run out of heatshrink tubing
Step 5: Mounting the Mirrors
A note on cutting the mirrors: If the mirror comes with a cardboard or plastic backing that can be removed, remove it. If you have access to a glass cutting tool, use that to score and break out two 1.5″ square pieces for mounting. If not, acrylic camping mirrors can be cut by more readily available tools (like a bandsaw or a hacksaw).
Before you begin mounting the mirrors, check that your standoffs are tall enough to let your mirror segment reach both the speaker cone and the pivot sitting across the speaker.
First, affix your standoffs to the rim of the speaker (mine had convenient holes meant for mounting the speaker that I used to attach wooden standoffs). Then use epoxy, hot glue, or a mounting bracket to attach the pivot rod to the top of the standoffs, roughly centered over the speaker cone.
Now it’s time to attach the mirrors. Using a hot glue gun, attach the back of the mirror to the pivot rod (or straw sleeve, if applicable). Then, affix the mirror at two corners to the speaker cone as shown.
Step 6: Attaching the Power Resistors
The 8 Ohm, 20 Watt power resistors go in parallel with the speakers. They don’t have to be oriented a certain way, so you can just attach one end to the + terminal and one to the – terminal on each speaker, as shown in this picture.
For more detail: Arduino Laser Show (adapted from NothingLabs’ Instructable)
[/membership]