UWAGA ::: Zanim zaczniesz przeglądać treść strony przeczytaj -> disclaimer ::: UWAGA

   

Laser RGB

Z dumą informuję, że przedstawiony tutaj laser zajął drugie miejsce w konkursie na najlepszy projekt DIY edycji Jesień 2009 portalu elektroda.pl! :D

   Laser RGB to laser, który emituje pojedynczą wiązkę światła, jednak składającą się ze zmieszanych trzech wiązek o kolorach czerwonym (R - red), zielonym (G - green) i niebieskim (B - blue). Jak wiadomo są to kolory podstawowe palety barw i poprzez mieszanie ich w odpowiednich proporcjach można uzyskać dowolny kolor. Tak właśnie działają wszelkiego rodzaju kolorowe wyświetlacze, zarówno kineskopy w telewizorach jak i wyświetlacze LED czy LCD. Poprzez proste mieszanie tych trzech kolorów (bez regulacji jasności, po prostu włączenie lub wyłączenie danej składowej) można uzyskać następujące kolory: czerwony (R), zielony (G), niebieski (B), żółty (R+G), magenta (R+B), cyjan (G+B), biały (R+G+B). Takie właśnie kolory można uzyskać za pomocą lasera który jest tutaj opisany.

   Spotyka się lasery RGB oparte na pojedynczym laserze gazowym, argonowo-kryptonowym, który pracuje na różnych liniach widmowych i emituje światło białe. Wówczas wiązkę białego światła przepuszcza się przez filtry w celu uzyskania różnych kolorów. Jednak najczęściej, zwłaszcza w dzisiejszych czasach i przy mniejszych mocach, lasery RGB składają się z trzech oddzielnych laserów, których wiązki światła łączone są ze sobą za pomocą precyzyjnie ustawionych filtrów interferencyjnych. Wówczas kolory uzyskuje się poprzez modulowanie pracy tych trzech laserów, co w przypadku diod laserowych jest dosyć proste. Mój laser jest właśnie tak zbudowany, jego schemat przedstawia poniższy rysunek.

   Niebieski jest tutaj trochę oszukany, bo tak właściwie zastosowałem diodę laserową emitującą światło 405nm czyli bardziej fioletowe. Diodę taką można znaleźć w czytnikach płyt BluRay oraz HD DVD, więc jest stosunkowo tania (więcej o tych diodach jest w moim artykule TUTAJ). Lasery emitujące prawdziwe niebieskie światło niebieskie, czyli coś w okolicy 470nm, to lasery gazowe albo DPSS i niestety są bardzo drogie. No ale jest na szczęście pewien myk, którym można poprawić sytuację. Otóż dodając do światła fioletowego odrobinę zieleni, poprzez włączenie dodatkowo lasera zielonego na zmniejszonej mocy, można uzyskać całkiem ładny niebieski kolor, któremu już mało brakuje do tego emitowanego przez lasery wspomniane wyżej :) Pozostałe dwie składowe w moim laserze biorą się z bebechów zielonego wskaźnika laserowego, dającego światło zielone 532nm (opis TUTAJ) oraz diody laserowej z nagrywarki DVD, dającej światło czerwone 650nm (opis TUTAJ). Łączna moc laserów wynosi około 80mW max przy poprawnym ustawieniu bieli. Filtry dichro których użyłem pochodzą z napędów optycznych, pierwszy z optyki z napędu HD DVD od Xboxa 360 a drugi prawdopodobnie z jakiejś nagrywarki DVD lub CD, nie pamiętam. Nie są idealne do tego celu, przez co dużo światła odbija się tam gdzie nie trzeba (zwłaszcza zielonego, ale jakoś działają i mają ogromną zaletę - są za darmo :) Normalnie jeden taki filtr kosztuje kilkadziesiąt PLN.

   Poniżej zdjęcia przedstawiające różne filtry dichro, które wydobyłem przez lata z napędów optycznych, oraz laser w trakcie składania, najpierw z zamontowanym jednym filtrem a potem już z dwoma.

   Ustawienie poszczególnych laserów i filtrów nie jest wcale proste, bo wiązki światła muszą się idealnie nakładać. Normalnie (jak ma się duży budżet :P) stosuje się specjalne regulowane uchwyty do optyki i całe strojenie odbywa się za pomocą śrubek z drobnym gwintem (co nie oznacza, że łatwo jest to zestroić). Ja o prawdziwych uchwytach mogę zapomnieć, mógłbym jedynie sam co podobnego zrobić, ale postanowiłem spróbować ustawić to ręcznie. Najpierw zamocowałem lasery na aluminiowym klocku tak, żeby ich wiązki znajdowały się w jednej płaszczyźnie. Potem postawiłem filtry i przez długi czas przepychałem je wykałaczką w tę i z powrotem na wstrzymanym oddechu :P Ale jakoś się w końcu udało, już ustawione filtry przykleiłem delikatnie do podłoża klejem introligatorskim, który jest dość dobry do tego celu.
   Gotową konstrukcję przedstawiają poniższe trzy zdjęcia.

   Nie miałem jeszcze wówczas specjalnego trzy kanałowego drivera diod laserowych do zasilania tego cuda, więc pracowałem na kilku różnych źródłach prądowych które miałem z wcześniejszych eksperymentów z laserami.
   Poniżej zdjęcie złożone z kilku przedstawiających plamkę lasera przy włączonych równych kolorach. Działa! :D

   Do tego momentu dotarłem pod koniec czerwca i wtedy prace zostały wstrzymane z powodu wakacji. Wiadomo - wyjazdy, plaża, imprezy, kto by marnował czas na siedzenie w domu i dłubanie przy laserze :P Projekt ten posunąłem dalej dopiero kilka dni temu (na przełomie września i października), kiedy to dopadła mnie grypa więc i tak musiałem siedzieć w domu. Wtedy zrobiłem obudowę do lasera oraz driver do zasilania go. Swoją drogą, ten materiał chyba rekordowo szybko pojawił się tutaj na stronie, bo następnego dnia po ukończeniu pracy! :D

   Poniżej zdjęcia przedstawiające laserek w jego nowej pięknej drewniano-aluminiowej obudowie ...

   ... oraz trzy kanałowy driver do zasilania lasera.

   Układ ten to trzy proste regulowane źródła prądowe z wejściami wygaszającymi, złożone z samych tranzystorów. Prąd koniecznie musi być regulowany bo trzeba ustawić odpowiednie proporcje mocy poszczególnych składowych światła tak, żeby po połączeniu dawały biały kolor. Schemat tego drivera jest tutaj:

  • RGB_DRV.pdf

       Pewnie wiele osób będzie zastanawiać się dlaczego zastosowałem tu takie dziwne tranzystory i pewnie pomimo, że w następnym zdaniu to wyjaśnię to i tak dostanę kupę maili z pytaniami na ten temat :P Otóż jako koleś, któremu się nie chce chodzić do sklepu i lubi ściubolić, używałem głównie elementów z odzysku. Mosfety wylutowałem kiedyś z jakiegoś monitora CRT a tranzystorki bipolarne nie wiem nawet skąd. Można tutaj zastosować praktycznie DOWOLNE tranzystory NPN i MOSFET-N podobnej wielkości. Nadadzą się BC107, BC548, wszelkiej maści IRF-y albo BUZ11.

       Po zrobieniu obudowy i układu zasilania laser stwierdziłem oficjalnie, że laser jest ukończony. Czas więc było coś fajnego na nim zrobić. Fajny efekt, dobry na początek, daje puszczenie białej wiązki lasera przez siatkę dyfrakcyjną. Wiązki różnych kolorów są rozszczepiane przez siatkę z różną gęstością, więc światło białe jest rozkładane na kolory składowe. Efekt jest podobny jak w przypadku pryzmatu, choć zasada jego powstawania jest zupełnie inna. Zastosowana przeze mnie siatka pochodzi z nagrywarki DVD (zdaje się, że niestety nie we wszystkich nagrywarkach można taką siatkę znaleźć), ale dobrze spisze się w takim zastosowaniu również zwykła płyta CD. Ścieżki na płycie są na tyle gęste, że działa ona jak siatka dyfrakcyjna (dlatego też mieni się tęczowo wystawiona na światło).
       Poniżej zdjęcia lasera świecącego na siatkę dyfrakcyjną.

       Po krótkiej zabawie z siatką wyciągnąłem skanery galvo z czeluści mojego pokoju i zaprzągłem je do współpracy z nowym laserem :) Poniżej pierwsze efekty tej jakże owocnej współpracy!

       Do sterowania galvami użyłem jak zwykle programu Popelscan w wersji 3.1, jednak musiałem trochę przerobić interfejs sprzętowy czyli ten cały przetwornik cyfrowo-analogowy podłączany do LPT. płytka którą miałem posiadała tylko jedno wyjście do wygaszania lasera, a ja tutaj potrzebowałem przecież trzech wyjść wygaszających oddzielnie trzy kolory. Na szczęście program ogarnia sterowanie laserem RGB poprzez dodatkowy zatrzask z przerzutników D dołączony do przetworników. Na początku chciałem zrobić całą płytkę przetworników od nowa, bo ta którą mam mówiąc łagodnie nie jest najlepszej jakości, ale jako że mimo to działa a ja jestem leniem dorobiłem tylko mały dodatek do płytki zawierający scalak z przerzutnikami.
       Pod linkiem poniżej schemat całego interfejsu Popelscan-RGB:

  • Popelscan_RGB.pdf

       Chyba nie wymaga zbyt dużo komentarza. Potencjometrami można regulować offset i wzmocnienie sygnałów analogowych obu osi: X i Y. Oprócz trzech sygnałów wygaszania: R, G i B, jest jeszcze jedna linia którą oznaczyłem jako tot. blank. (total blanking) - jest to sygnał będący sumą wygaszania trzech kolorów. Można go wykorzystać do wyświetlania animacji zaprojektowanych jako kolorowe ale za pomocą lasera o tylko jednym kolorze.
       Poniżej zdjęcie przerobionego interfejsu oraz na drugim zdjęciu całe to ustrojstwo wraz z opisem.

                     

       Proste układy figur, jak kolorowa linia czy te kolorowe kółka, zaprojektowałem ręcznie w programie Popelscan. Jednak wyświetlanie napisów to już trochę gorsza sprawa. Znów posłużyłem się programem do konwersji bitmap ma pliki popelscana, a którym wspominałem już w opisie lasera argonowego, jednak musiałem go trochę przerobić żeby dało się używać różnych kolorów.
       Poniżej zrzut okna tego programu oraz pod nim link z plikiem exe do ściągnięcia.

  • bmp2mot.exe (330kB)

       No i właściwie to by było na tyle. Poniżej jeszcze kilka zdjęć kolorowych efektów jakie udało mi się uzyskać przy zastosowaniu opisanego sprzętu. Do zdjęć narobiłem w pokoju trochę dymu z kalafonii, żeby efekty były lepiej widoczne :) Na samym dole jest też filmik, na którym prawie nic nie widać :P Ale skoro już go nakręciłem to nie zaszkodzi umieścić.

    [ DODANO 6.03.2009 ]

       Niespodziewanie laser opisany tutaj, a właściwie projektor laserowy zbudowany w oparciu o niego, doczekał się bardziej przyzwoitej formy ostatecznej. Przyczyną takiego posunięcia była chęć zakupu projektora przesstawionego na zdjęciach zamieszczonych powyżej wyrażona przez pewną osobę. Moduł lasera wraz z zasilaniem, skanerami galvo i interfejsem popelscan został zamontowany na drewnianej sklejce, po czym sprzedany. Ostateczna wersja przestawiona jest na poniższych zdjęciach.






  • Webdesign ©2006 c4r0 ::: Contents ©2006-2015 c4r0