Hallo Habr. In diesem Artikel werde ich über meine jüngste Kreation sprechen, die aus 500 Lasermodulen wie billigen Laserpointern mit geringem Stromverbrauch besteht. Unter dem Schnitt befinden sich viele anklickbare Bilder.
Aufmerksamkeit! Selbst Laserstrahler mit geringer Leistung können unter bestimmten Bedingungen gesundheitliche Schäden verursachen oder Fotoausrüstung beschädigen. Versuchen Sie nicht, die im Artikel beschriebenen Experimente zu wiederholen.
Notiz. An wo Sie mehr sehen können. Allerdings beschreibt der Artikel den Erstellungsprozess ausführlicher und hier ist das Bild besser (vor allem beim Anklicken).
Lasermodule
Ich beginne mit einer Beschreibung der Lasermodule selbst. Mittlerweile stehen viele verschiedene Optionen zum Verkauf, die sich in Wellenlänge, Leistung und Form der Ausgangsstrahlung, dem Design des optischen Systems und der Montage sowie der Verarbeitungsqualität und dem Preis unterscheiden.
Ich habe mich für die günstigsten Module entschieden, die in China in Chargen von 100 Stück im Wert von etwa 1000 Rubel pro Charge verkauft werden. Laut Beschreibung des Verkäufers geben sie 50 mW bei einer Wellenlänge von 650 nm ab. Was 50 mW betrifft, bezweifle ich es, höchstwahrscheinlich sind es nicht einmal 5 mW. Ich habe in Russland mehrere ähnliche Module zum Preis von 30 Rubel pro Stück gekauft. In Online-Shops sind sie unter der Bezeichnung LM6R-dot-5V zu finden. Sie leuchten wie rote Laserpointer und werden in verschiedenen Variationen an jedem Nippesstand verkauft.
Strukturell sieht dieses Modul aus wie ein Metallzylinder mit einem Durchmesser von 6 mm und einer Länge von 14 mm (zusammen mit der Platine). Das Gehäusematerial ist höchstwahrscheinlich Stahl, da es gute magnetische Eigenschaften hat. Das Gehäuse ist mit dem Pluskontakt verbunden.
Im Inneren des Gehäuses befinden sich eine Kunststofflinse und ein Laserchip, die auf einer kleinen Leiterplatte montiert sind. Auf der Platine befindet sich außerdem ein Widerstand, dessen Wert von der angegebenen Versorgungsspannung abhängt. Ich habe 5V-Module mit einem 91-Ohm-Widerstand verwendet. Bei einer Eingangsspannung von 5V am Modul beträgt die Spannung am Laserchip 2.4V, während der Strom 28 mA beträgt. Das Design ist von der Seite des Boards her komplett offen, so dass Staub und Feuchtigkeit leicht ins Innere gelangen können. Deshalb habe ich die Rückseite jedes Moduls mit Heißkleber versiegelt. Darüber hinaus sind Chip und Linse nicht genau positioniert, sodass die Ausgabe möglicherweise nicht parallel zur Gehäuseachse erfolgt. Im Betrieb erwärmt sich das Modul auf eine Temperatur von 35-40°C.
Erste Version
Zunächst (es war vor einem Jahr) kaufte ich 200 Lasermodule und beschloss, sie rein geometrisch auf einen Punkt zu richten, also ohne jedes Modul einzeln anzupassen, sondern indem ich jeden Emitter in spezielle Aussparungen einbaute. Dazu habe ich spezielle Befestigungselemente aus 4 mm dickem Sperrholz bestellt.
Die Lasermodule wurden gegen den Ausschnitt gedrückt und mit Heißkleber verklebt. Das Ergebnis war ein Aufbau, der einen Strahl aus 200 Laserpunkten mit einem Durchmesser von etwa 100 mm erzeugte. Obwohl das Ergebnis weit davon entfernt war, einen einzigen Punkt zu erreichen, waren viele von dieser Idee beeindruckt (ich habe ein Video auf YouTube gepostet) und es wurde beschlossen, das Thema fortzusetzen.
Ich habe ein System aus 200 Lasermodulen zerlegt und daraus eine Lasergirlande gemacht. Es erwies sich als interessant, aber nicht praktisch, da unter dem Gewicht des Körpers alle Strahlen nach unten gerichtet waren. Aber zu diesem Zeitpunkt kaufte ich mir eine Nebelmaschine und sah zum ersten Mal, wie cool diese Laser im Nebel aussehen. Ich beschloss, die ursprüngliche Idee zu wiederholen, aber jeden Laser manuell auf einen Punkt zu richten.
Laserlicht
Für die neue Version habe ich weitere 300 Lasermodule bestellt. Als Befestigungselement habe ich eine quadratische Platte mit einer Seitenlänge von 440 mm aus 6 mm dickem Sperrholz mit einer Lochmatrix von 25 Reihen und 20 Spalten hergestellt. Lochdurchmesser 5 mm. Später habe ich es silbern lackiert. Zur Montage der Platte habe ich einen Ständer eines alten LCD-Monitors verwendet.
Ich befestigte die Platte in einem Schraubstock und hängte im Abstand von 1350 mm (der Länge meines Tisches) eine 30 x 30 mm große Papierzielmarke auf, in deren Mitte ich jeden Laserstrahl richtete.
Der Prozess des Einfügens des Lasermoduls war wie folgt. Ich habe die Drähte des Moduls in das Loch gesteckt und die Krokodile mit der Versorgungsspannung daran angeschlossen. Als nächstes füllte ich das Modulgehäuse und das Loch in der Platte mit Heißkleber. Unter der Platte befindet sich ein Ventilator zur beschleunigten Abkühlung des Klebers. Da der Kleber langsam aushärtet, konnte ich die Position des Moduls leicht anpassen und mich dabei auf die Position des Laserpunkts auf dem Ziel konzentrieren. Im Durchschnitt habe ich für ein Lasermodul 3.5 Minuten gebraucht.
Es ist praktisch, Schmelzkleber zu verwenden, da dieser erhitzt und das Modul korrigiert werden kann. Es gibt jedoch zwei Nachteile. Erstens führte die Erwärmung der Module zu einer Verformung der Modulstruktur, die sich in der Ausdehnung des Laserstrahls äußerte. Einige Module verloren durch die Erwärmung stark an Helligkeit und mussten ausgetauscht werden. Zweitens verformte sich der Schmelzklebstoff nach dem Abkühlen noch mehrere Stunden lang und lenkte den Laserstrahl leicht in eine beliebige Richtung ab. Der letzte Faktor zwang dazu, den ursprünglichen Namen des Projekts „500 Laserpointer an einem Punkt“ zu ändern.
Da die Arbeiten nur gelegentlich abends und am Wochenende durchgeführt wurden, dauerte die Verklebung aller 500 Lasermodule etwa drei Monate. Unter Berücksichtigung der Lieferung der Module und der Platte beträgt die Frist sechs Monate.
Für einen besonderen Effekt habe ich die Lasermodule mit blauen LEDs versehen.
Die Stromversorgung aller Module ist keine leichte Aufgabe, da 1000 Kontakte angeschlossen und der Strom gleichmäßig verteilt werden müssen. Ich habe alle 500 Pluskontakte zu einem Stromkreis verbunden. Ich habe negative Kontakte in 10 Gruppen eingeteilt. Jede Gruppe verfügt über einen eigenen Kippschalter. In Zukunft werde ich der Musik 10 mikrocontrollergesteuerte elektronische Tasten hinzufügen, um Gruppen zu ermöglichen.
Um alle Module mit Strom zu versorgen, habe ich eine Konstantspannungsquelle gekauft , der eine Spannung von 5 V mit einem Strom von bis zu 60 A erzeugt. Es ist klein und verfügt über eine praktische Klemmenleiste zum Anschließen der Last.
Der Endstromkreis mit allen eingeschalteten Lasermodulen hat einen Verbrauch von etwa 14 Ampere. Die folgende Abbildung zeigt die Position aller Laserpunkte auf dem Ziel. Wie Sie sehen, passe ich mit einer Größe von 30x30 mm fast an „eine Stelle“. Ein Punkt außerhalb des Ziels erschien aufgrund einer unerwünschten Seitenstrahlung eines Moduls.
Das resultierende Gerät sieht nicht sehr hübsch aus, aber seine ganze Schönheit kommt in der Dunkelheit und im Nebel zum Vorschein.
Ich habe versucht, den Schnittpunkt der Strahlen zu berühren. Wärme ist spürbar, aber nicht stark.
Und er richtete die Kamera sogar direkt auf die Emitter (ich selbst benutze eine grüne Schutzbrille).
Es war sehr interessant, Spiegel und Linsen zu verwenden.
Später habe ich die Möglichkeit hinzugefügt, Lasermodule mit einem Audiosignal zu modulieren und so eine Art musikalische Laserinstallation zu erhalten. Du kannst sie ansehen .
Dieses Projekt dient ausschließlich der Freizeitgestaltung und ich war mit den Ergebnissen zufrieden. Im Moment stelle ich mir nicht die gleichen zeitraubenden Aufgaben, aber in Zukunft werde ich mir wahrscheinlich etwas anderes einfallen lassen. Ich hoffe, Sie waren auch interessiert.
Danke!
Source: habr.com