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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Installation von Lasereffekten. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Farb- und Musikeinstellungen Viele haben Geräte im Angebot gesehen, die mit einem Laserstrahl verschiedene geometrische Formen, ähnlich den Lissajous-Figuren, auf eine Wand oder einen anderen geeigneten Bildschirm zeichnen. Eines der gebräuchlichsten Geräte dieser Art heißt Laser View. Dies ist ein mikroprozessorgesteuertes Gerät; die Modi werden über zwei Tasten umgeschaltet. Schön, komfortabel, aber der Preis liegt bei ca. 70 USD (keine Kommentare). Es ist daher nicht verwunderlich, dass viele Funkamateure solche Geräte selbst herstellen. Am bekanntesten sind zwei Arten von selbstgebauten Lasereffektinstallationen: NK300 ("Laser Effect") - ein Gerät, das von Master Kit als Bausatz zur Selbstmontage hergestellt wird, und "Concert Laser" - ein Gerät, das im Buch von Herve beschrieben wird Cadino (Herve Cadino) "Color and Music Settings" (übersetzt aus dem Französischen, M: DMK, 2000). Das Gerät von Master Kit basiert auf einer speziellen Mikroschaltung, an die zwei Kollektor-Elektromotoren mit auf Wellen montierten Spiegeln angeschlossen sind. Die Drehzahl jedes Elektromotors wird separat über einen eigenen variablen Widerstand gesteuert. Bei unterschiedlichen Verhältnissen der Drehzahlen des Elektromotors ergeben sich unterschiedliche geometrische Formen auf dem Bildschirm. Trotz des sehr montagefreundlichen Designs (Elektromotoren und Laser werden mit Klemmen direkt auf der Geräteplatine befestigt) sowie dem sehr günstigen Preis des Sets (12,44 USD ohne Laser) hat das Gerät einen gravierenden Nachteil : Es werden Kommutator-Elektromotoren verwendet, die eine geringe Zuverlässigkeit aufweisen. Herve Cadinos „Concert Laser“ ist ein komplexeres Gerät; er enthält bis zu neun Operationsverstärker! Es verfügt über eine sehr interessante Funktion – die Synchronisierung von Lichteffekten mit Musik mithilfe des eingebauten Mikrofons (eine ähnliche Funktion ist auch in Laser View verfügbar). Das Buch enthält außerdem eine sehr hochwertige Zeichnung einer Leiterplatte. Nun, es ist ganz gut, wenn Sie natürlich Eisenchlorid und Fotolack haben. Das Buch sagt nichts über die Art der Motoren aus, aber dem Vorhandensein von Schutzdioden nach zu urteilen, handelt es sich auch um Kollektormotoren. Als ich mein eigenes Lasereffekt-Setup aufbauen wollte, beschloss ich, alles ganz anders zu machen. Erstens keine Bürstenmotoren! Darüber hinaus gibt es eine kostengünstige Alternative: Miniatur-Gleichstromlüfter, die in modernen PCs verwendet werden. Diese Ventilatoren nutzen berührungslose Elektromotoren mit Hall-Sensoren. Befinden sich bei einem Kommutator-Gleichstrommotor die Wicklungen auf dem Rotor und die Magnete auf dem Stator, ist es bei einem berührungslosen Motor umgekehrt: Der Rotor ist ein permanenter mehrpoliger Magnet (wie bei einem Wechselstrom-Synchronmotor). Motor) und die Wicklungen befinden sich auf dem Stator. Hall-Sensoren überwachen die Rotorposition, indem sie Signale an einen speziellen Chip senden, der wiederum die Wicklungen schaltet. Solche Lüfter haben noch einen weiteren Vorteil: Man muss sich keine Gedanken über die Befestigung des Spiegels an der Welle machen, sondern kann ihn einfach auf das Laufrad kleben! Berührungslose Elektromotoren haben nahezu die gleiche lineare Abhängigkeit der Drehzahl von der Versorgungsspannung wie Kommutator-Elektromotoren. Zweitens, warum sollte man sich mit einem so komplexen System beschäftigen? Die Rotationsgeschwindigkeit kann man mit den guten alten verstellbaren Rollen regulieren! Schauen Sie, was ich hier angehäuft habe:
Als EL1-Laser wird ein gewöhnlicher Laserpointer mit einer Leistung von 1 mW verwendet, der an einem Kiosk für 55 Rubel gekauft wird. Da Laserpointer laut Informationen der Sam's Laser FAQ-Website Mikrosekunden-Spitzen in der Versorgungsspannung fürchten, die beim Einschalten in kompensierenden Stabilisatoren auftreten können, werden erstens Kondensatoren mit hoher Kapazität zum Schutz verwendet, und zweitens , ein Sanftanlaufgerät an der Glühlampe HL1. Die Lampe HL1 und der Widerstand R1 bilden einen Spannungsteiler, und im Moment des Einschaltens ist der Widerstand des Lampenfadens und damit der Spannungsabfall klein und steigt mit zunehmender Erwärmung auf etwa 3 V an Diese liegt unter der nominellen Versorgungsspannung der Lampe (6 V) und eines Laserpointers (4,5 V), was sich ebenfalls positiv auf deren Lebensdauer auswirkt. Natürlich sollte der Netzschalter des Laserpointers mit etwas wie Isolierband in der gedrückten Position fixiert werden. Vergessen Sie beim Anschließen eines Laserpointers nicht, dass er Angst vor statischer Aufladung hat (deshalb werden sie in Metallgehäusen hergestellt), und außerdem ist sein Gehäuse mit dem Plus und die Feder mit dem Minus verbunden. Achtung !!! Lassen Sie keine Laserstrahlung in Ihre Augen gelangen - es ist gefährlich!!! Eine funktionierende Installation von Lasereffekten sollte so platziert werden, dass der Strahl unter keinen Umständen in die Augen von Personen gelangen kann, sowie außerhalb des Raums (z. B. durch ein Fenster). Ebenso ist die Installation von Lasereffekten (sowie andere lichtdynamische Installationen, einschließlich Stroboskoplicht, blinkende Girlanden, Farbmusik) in Anwesenheit von an Epilepsie erkrankten Personen nicht gestattet. Es wird empfohlen, den günstigsten Laserpointer mit 1mW Ausgangsleistung im Gerät zu verwenden, aber auch in diesem Fall sollten die Sicherheitsvorschriften strikt eingehalten werden. Das Experimentieren mit leistungsstärkeren (und teureren) Laserpointern, z. B. solchen mit einer Ausgangsleistung von 3 mW oder mehr, und Helium-Neon-Lasern, wird nur empfohlen, wenn Sie viel Erfahrung mit solchen Geräten haben. In jedem Fall wird dringend empfohlen, dass Sie das Lasersicherheitsdokument auf Sams Website mit häufig gestellten Fragen zu Lasern sowie die Lasersicherheitsliteratur lesen, die in Ihrer Haus- oder örtlichen Bibliothek erhältlich ist. Drehzahlregler für Elektromotoren sind standardmäßig auf LM317T-Mikroschaltungen montiert. Die Farbcodierung der Stromkabel ist bei allen Lüftern gleich: Rot - Plus, Schwarz - Minus. Einige Lüfter haben auch ein weißes Kabel - dies ist ein Drehzahlsensor. Hier wird es nicht benötigt, man kann es sogar von der Lüfterplatine ablöten, damit es nicht stört. Es ist wünschenswert, dass beide Lüfter gleich sind. Spiegel von chinesischen Rundspitzern sind ideal als Spiegel, aber da sie kürzlich eingestellt wurden, musste ich eine alternative Option verwenden - Spiegel von einer beschädigten CD schneiden. Die Option, sage ich gleich, ist nicht ideal, da die Helligkeit des Strahls geringer ausfällt: Erstens wirkt die CD wie ein Beugungsgitter, und ein Teil des Lichts wird in die falsche Richtung gestreut, und zweitens , die CD ist nicht so gut reflektiert Licht. Aber es funktioniert! Spiegel werden mit Heißkleber auf die Lüfterlaufräder geklebt, und da es unmöglich ist, den Spiegel perfekt parallel zum Laufrad zu kleben, erzeugt jeder Spiegel während der Drehung eine elliptische Bewegung. Figuren, die Lissajous-Figuren ähnlich sind, erhält man, indem man zwei elliptische Sweeps übereinander legt. Der Laserpointer und die Lüfter werden wie in der Abbildung gezeigt auf der Plexiglasplatte platziert:
Zuerst müssen Sie die Lüfter mit demselben Heißkleber kleben und dann die Stelle bestimmen, an der sich der Zeiger befinden wird. Positionieren Sie den Zeiger bei stillstehenden Ventilatoren so, dass drei Bedingungen erfüllt sind: Die optische Achse des Zeigers muss auf gleicher Höhe mit den Mittelpunkten der Spiegel liegen; sein Strahl fiel in die Mitte des ersten Spiegels, und der von der Mitte des ersten Spiegels reflektierte Strahl fiel in die Mitte des zweiten Spiegels. Das geht ganz einfach, wenn man sich an die aus der Schule bekannte Regel erinnert: Einfallswinkel ist gleich Ausfallswinkel. Wenn alles eingerichtet ist, müssen Sie ein Stück Plastik an der richtigen Stelle mit einer Höhe gleich der Höhe der Spiegelmitten (abzüglich des Radius des Zeigers) und einem Zeiger darauf auf das Plexiglas kleben und platzieren es wie oben angegeben. Während der Schmelzklebstoff abkühlt, können Sie endlich alles konfigurieren. Versuchen Sie nun, die variablen Widerstände zu verdrehen. Wenn alles richtig gemacht ist, sehen Sie verschiedene geometrische Formen an der Wand. Da wir elliptische Sweeps haben, sind die Figuren nicht die gleichen wie die Lissajous-Figuren auf dem Oszilloskop - sie werden sogar noch schöner! Bei anderen Geräten dieser Art (einschließlich Laser View) sind die Scans ebenfalls elliptisch. Die Knöpfe sollten langsam gedreht werden, da die Laufräder der Ventilatoren eine Art Schwungrad sind und sich die Geschwindigkeit nicht sofort nach dem Drehen des Knopfes ändert, sondern nach zwei Sekunden. Ansonsten ist das Prinzip hier dasselbe wie beim Oszilloskop: Jede Figur hat ihr eigenes Frequenzverhältnis, stimmt das Verhältnis, steht die Figur still, ist sie ungenau, dreht sie sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit in die eine oder andere Richtung. Lassen Sie uns nun gemeinsam überlegen, wie wir diese Installation von Lasereffekten verbessern können. Das erste, was sich anbietet, ist das Hinzufügen einer unterbrochenen Linienfunktion, ähnlich der in Laser View. Versuchen Sie einfach nicht, den Laserstrahl durch Umschalten der Stromversorgung zu modulieren - der Laser hält nicht lange. In extremen Fällen (dies ist auch ein Rat von der Sam's Laser FAQ-Site) - Sie können versuchen, umzuschalten, aber Sie müssen den Laser nicht vollständig ausschalten, sondern ihn mit halber oder voller Leistung einschalten - es ist zuverlässiger. Die Frequenz wird experimentell ausgewählt. Ein viel zivilisierterer Weg besteht darin, einen Laserstrahl durch das Laufrad eines anderen Lüfters zu leiten, so dass das Laufrad, während es sich dreht, als Obturator wirkt. Ich habe diese Methode ausprobiert und gute Ergebnisse erzielt. Ein weiterer interessanter Effekt, der nicht nur in Laser View, sondern auch in Herve Cadinos „Concert Laser“ implementiert wurde, ist die musikalische Steuerung. Überlegen Sie selbst, wie es hier umgesetzt werden kann. Und hier ist ein weiterer Effekt, der nicht einmal in der Laseransicht vorhanden ist. Wir haben hier also zwei elliptische Sweeps – man kann auch noch einen dritten hinzufügen. Sie benötigen einen weiteren Lüfter mit Spiegel und einen weiteren Leistungsregler, ähnlich den vorhandenen - dann ist das Gerät wie ein Zweilüfter konfiguriert, naja, etwas komplizierter. Ich habe das noch nicht ausprobiert, aber ich denke, es wird gut sein. Na gut, sagen Sie, was wäre, wenn Sie ein Gerät bauen würden, das mit einem Laserstrahl keine abstrakten Figuren, sondern verschiedene Buchstaben, Zahlen, Bilder an die Wand zeichnet? Das wird cooler als Propelleruhren! Nun, das ist auch möglich. Auf derselben Sam's Laser FAQ-Website hieß es, dass der Laserstrahl mithilfe von piezoelektrischen Schallstrahlern abgelenkt werden könne. Natürlich sind nicht alle Piezostrahler geeignet, sondern nur solche, deren Membran auf Spiegelglanz gereinigt ist (meist importierte Piezostrahler erfüllen diese Anforderung). Laut der Sam's Laser FAQ-Website lenken diese Geräte den Laserstrahl bei einer Spannung am piezoelektrischen Kristall von 50 Millivolt deutlich ab, und bei mehreren Volt lenken sie im Allgemeinen nicht schlechter ab als Lüfter. Nun, wenn das stimmt (ich habe es ehrlich gesagt nicht überprüft), dann können Sie einen PC mit zwei LPT-Anschlüssen nehmen (ich frage mich, wie Sie zwei Multikarten in einen PC stecken können, sodass ein paralleler Anschluss LPT1 ist und der zweite ist LPT2?), schließen Sie an jedem Port ein Kovox an (das ist, wenn Sie sich nicht erinnern, ein DAC mit Widerständen in Form einer R-2R-Matrix), schließen Sie an jedes Kovox einen Piezo-Emitter an, so dass einer abgelenkt wird der Strahl horizontal und der andere vertikal. Was dieses Ding zeichnet, hängt nur von den Fähigkeiten des Programmierers ab. Schade, dass ich Assembler nicht kenne. Sie können auf einen PC verzichten – schließen Sie einfach eines der bekannten Geräte wie „Zahlen auf dem Oszilloskop-Bildschirm“ an die Piezo-Emitter an. Hier ist eine virtuelle Wanduhr für Sie. Und das gibt es auch ein Kreislauf um jedem Oszilloskop eine Diagonalachse hinzuzufügen - mit seiner Hilfe können Sie viel schönere Figuren erhalten. Hier kann man aber darauf verzichten, indem man einen dritten Piezo-Emitter hinzufügt, der den Strahl diagonal umlenkt. Natürlich ist dieses hypothetische Gerät nicht als herkömmliches Oszilloskop geeignet - natürlich, wenn Sie mit einem Oszilloskop, das nur mit Tonfrequenzen arbeitet, nicht zufrieden sind :-). Und für Bewerbungen wie „Jean Michel Jarre an mich selbst“ genau richtig. Und um zur Sam's Laser FAQ-Site zu gelangen, müssen Sie zuerst die repairfaq.org-Site aufrufen und dann Sam's Laser FAQ auswählen. Lesen Sie zuerst natürlich das Lasersicherheitsdokument und schauen Sie sich dann Laserexperimente und -projekte an - dieses Dokument ist noch "im Aufbau" und entwickelt sich sehr langsam, aber es hat bereits Platz für Dinge wie Laseruhr oder Laseroszilloskop - die Nun, hoffen wir, dass sie dort bald veröffentlicht werden. Good luck! Autor: Num Lock; Veröffentlichung: N. Bolschakow, rf.atnn.ru
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