Привіт Хабр. У цій статті я розповім про своє недавнє творіння, створене з 500 лазерних модулів на кшталт дешевих малопотужних лазерних указок. Під катом багато клікабельних картинок.
Увага! Навіть малопотужні лазерні випромінювачі за певних умов можуть спричинити шкоду здоров'ю або пошкодити фототехніку. Не намагайтеся повторити експерименти, описані в статті.
Примітка. на , де можна побачити більше. Однак стаття детальніше розписує процес створення і тут якісніше картинки (особливо при кліку).
Лазерні модулі
Почну з опису самих лазерних модулів. Їх зараз продається дуже багато різних варіантів, що відрізняються між собою довжиною хвилі, потужністю та формою вихідного випромінювання, конструкцією оптичної системи та кріплення, а також якістю складання та ціною.
Я вибрав найдешевші модулі, що продаються в Китаї партіями по 100 штук вартістю близько 1000 рублів за партію. За описом продавця, вони видають 50 мВт на довжині хвилі 650 нм. Щодо 50 мВт сумніваюся, швидше за все, там немає і 5 мВт. Декілька подібних модулів я купив у Росії за ціною 30 руб за штуку. В інтернет-магазинах вони зустрічаються за назвою LM6R-dot-5V. Світлять як червоні лазерні указки, що продаються в різних варіаціях у будь-якому кіоску з дрібницями.
Конструктивно цей модуль виглядає як металевий циліндр діаметром 6 мм та довжиною 14 мм (разом із платою). Матеріал корпусу, швидше за все, є сталь, так як має хороші магнітні властивості. Корпус з'єднаний із плюсовим контактом.
Усередині корпусу знаходиться пластикова лінза та лазерний чіп, встановлений на невеликій друкованій платі. Також на платі знаходиться резистор, номінал якого залежить від заявленої напруги живлення. Я використовував модулі на 5В з резистором 91 Ом. При вхідній напрузі 5В на модулі напруга на лазерному чіпі становить 2.4В, при цьому струм виходить 28 мА. Конструкція повністю відкрита з боку плати, тому будь-який пил або волога легко потрапляють усередину. Тому задню частину кожного модуля я заклеював термоклеєм. Крім того, чіп і лінза встановлюються не точно, тому вихідне випромінювання може бути не паралельним осі корпусу. Під час роботи модуль розігрівається до температури 35-40°С.
Початковий варіант
Спочатку (це було рік тому) я купив 200 лазерних модулів і вирішив їх направити в одну точку чисто геометричним методом, тобто не підлаштовуючи кожен модуль індивідуально, а встановлюючи кожен випромінювач у спеціальні вирізи. Для цього я замовив спеціальні кріплення із фанери завтовшки 4 мм.
Лазерні модулі притискав до вирізу та приклеював термоклеєм. Вийшла установка, яка давала пучок із 200 лазерних точок у діаметрі близько 100 мм. Хоча результат був далекий від попадання в одну точку, багатьох вразила ця ідея (я викладав відео на youtube) і вирішили продовжити тему.
Систему з 200 лазерних модулів я розібрав і зробив лазерну гірлянду. Вийшло цікаво, але не зручно, тому що під вагою корпусу всі промені прямували донизу. Зате до цього часу я купив дим-машину і вперше побачив як круто виглядають ці лазери в тумані. Вирішив повторити початкову ідею, але вже вручну спрямовувати кожен лазер в одну точку.
Лазерний світильник
Для нового варіанту я замовив 300 лазерних модулів. Як кріплення виготовив квадратну пластину зі стороною 440 мм із фанери товщиною 6 мм з матрицею отворів 25 рядків та 20 стовпців. Діаметр отворів 5мм. Пізніше я пофарбував її у сріблястий колір. Для кріплення пластини використав стійку від старого РК-монітора.
Пластину я закріпив у лещата, а на відстані 1350 мм (довжина мого столу) повісив паперову мішень розміром 30х30 мм, в центр якої направляв кожен лазерний промінь.
Процес вклеювання лазерного модуля виглядав наступним чином. Я вставляв дроти модуля в отвір і підключав до них крокодили з напругою живлення. Далі заливав термоклеєм корпус модуля та отвір у пластині. Під пластиною лежав вентилятор для прискореного остигання клею. Оскільки клей повільно застигає, я міг спокійно підправляти положення модуля, орієнтуючись на положення лазерної точки на мішені. У середньому у мене витрачалося 3.5 хвилини на один лазерний модуль.
Використовувати термоклей зручно, тому що його можна підігріти та підправити модуль. Проте є два мінуси. По-перше, нагрівання модулів приводило до деформації конструкції модуля, що виражалося в розширенні лазерного пучка. Деякі модулі різко втратили яскравість від нагріву та їх довелося замінити. По-друге, після остигання термоклей протягом кількох годин продовжував деформуватися і трохи відводити лазерний промінь у довільну сторону. Останній чинник змусив змінити початкову назву проекту «500 лазерних указок на одну точку».
Оскільки робота велася лише іноді вечорами та вихідними, на вклеювання всіх 500 лазерних модулів пішло близько трьох місяців. З урахуванням доставки модулів та пластини буде півроку.
Для особливого ефекту до лазерних модулів додав сині світлодіоди.
Забезпечити живлення всім модулям завдання не просте, адже потрібно з'єднати 1000 контактів та рівномірно розподілити струм. Усі 500 плюсових контактів я поєднав в один ланцюг. Мінусові контакти я поділив на 10 груп. На кожну групу призначив тумблер. У майбутньому для включення груп я збираюся додати 10 електронних ключів, керованих мікроконтролером під музику.
Для живлення всіх модулів я придбав джерело постійної напруги що видає напругу 5В зі струмом до 60А. Він має невеликі розміри та зручний клемник для підключення навантаження.
Підсумкова схема з усіма увімкненими лазерними модулями має споживання близько 14 ампер. На малюнку нижче показано розташування всіх лазерних точок на мішені. Як видно, я майже вклався в одне місце розміром 30х30 мм. Одна пляма за межами мішені з'явилася через один модуль, що має побічне бічне випромінювання.
Отриманий пристрій виглядає не дуже симпатично, але вся його краса проявляється у темряві та тумані.
Я пробував навпомацки місце перетину променів. Тепло відчувається, але не сильне.
І навіть спрямовував камеру прямо на випромінювачі (сам я використовую захисні окуляри зеленого кольору).
Було дуже цікаво використовувати дзеркала та лінзи.
Пізніше я додав можливість модуляції лазерних модулів аудіосигналом і вийшла своєрідна музична лазерна установка. Подивитися на неї можна .
Цей проект виключно для дозвілля та його результати мене порадували. На даний момент я не ставлю перед собою таких же трудомістких завдань, але в майбутньому напевно придумаю ще щось. Сподіваюся, вам також було цікаво.
Дякуємо за увагу!
Джерело: habr.com