Arduino Due Laser Projektor

[Icarus]

Hallo zusammen

Eigentlich wollte ich zu Beginn einen Sternenhimmel Projektor mit einem Arduino machen, aber beim herumbasteln dachte ich mir das es wohl mehr Spass machen würde gleich einen Grafik Projektor zu machen.

Die ersten Versuche habe ich mit einem blauen 5mw 450nm Modul gemacht, wobei ich festgestellt habe, dass sobald ich etwas an die Wand scanne, das Bild viel zu dunkel ist.

Mit einem 532nm 10mw Modul sah das ganze schon viel besser aus:

Screenshot_20160104-120741~2.jpg

Hier noch ein Foto von dem Testaufbau:

IMG_20151220_152009.jpg

Noch ein Video zum animierten Würfel:

https://www.youtube.com/watch?v=b4nzG_QnaoY

Nun würde ich das ganze gerne mit einem RGB Modul machen und alles sauber in ein Gehäuse einbauen.

Welche Laserleistungen benötige ich in etwa um das ganze auf eine Wand von ca. 2-3 Meter Entfernung zu Projizieren?

Am liebsten hätte ich ein reines Dioden Modul, damit ich alles in ein kompaktes Gehäuse einbauen könnte.

Kennt jemand eine Bezugsquelle für RGB Module welche relativ kleine Leistungen haben?

Eigentlich könnte ich doch auch die 450nm/520nm/638nm Dioden einzeln kaufen in ein Diodenhalter mit kollimator einbauen und zusammenfügen, oder?

Vielen Dank für eure Tipps.

Gruss Icarus

[Icarus]

Ich habe hier ein China Modul gefunden, reicht so etwas, oder ist das nur Müll?

http://de.aliexpress.com/item/Free-Ship ... 02668.html

[lightwave]

Hallo,

schöne Arbeit, hast du auch Zwischenpunkte in den Verbindungslinen? Sollest du machen, da Scanner keine großen Spünge mögen.

Das Chinamodul kannst wohl vergessen, da wieder DPSS-Grün der billigsten Sorte verbaut ist und keine richtige grüne Diode.

[Icarus]

Nein ich habe keine Zwischenpunkte zwischen den Linien. Danke für den Tipp, mir ist nähmlich aufgefallen, dass wenn die Punkte weit auseinanderliegen, sind die Linien nicht besonders gerade. Könnte davon kommen.

Habe fast nur RGB Module mit Leistungen über 1W gefunden, gibt es auch gute Module mit weniger Leistung (kleiner 500mw)? Am besten max. 250mw.

Oder muss ich da zwingend die Dioden/Treiner einzeln kaufen und das rgb modul selber zusammen bauen?

[Dr. Burne]

Zwecks Modul, müsste man mal schaun, ob die Produzenten der kleinen Projektoren in China auch ein analog modulierbares Modul separat verkaufen.
Das Modul in den D800 ist sehr gut, aber wohl auch die teuerste Komponente im 350$ Projektor mit ca. 150-175$.

Bei Analog kannst du dir mit Trimmern ja die Gesamtleistung begrenzen.

[Icarus]

Ich habe hier 3 Laserdioden rausgesucht:

520nm 50mw LD-520-50SG
450nm 100mw LD-450-100SG
635nm 100mw RLT635-100G

Könnte ich die 3 einfach in ein Gehäuse einbauen mit Kollimator und mit Dichros zusammenführen? muss ich da etwas besonderes beachten?

Da ich am Anfang sowiso noch nicht Analog fahre, könnte ich dazu zwar analog Treiber nehmen, die ich über einen Spannungsteiler an einen Digitalen Ausgang anschliesse. Über den Spannungsteiler könnte ich dann mit einem Poti die Farben ableichen, oder?

Wann braucht man bei Laserdioden eine Strahlkorrektur? Brauche ich so etwas? Was macht dieser genau?

Mir ist schon klar das die Dioden / Treiber, usw. einiges Kosten, aber immerhin habe ich dann vielleicht eine gute Strahlqualität.

[Dr. Burne]

Strahlkorrektur brauchst du bei den Single mode Diode nicht.

Die größten Single mode sind R 180 G 80 Nichia und blau 250mW Osram.

[lightwave]

ggf. interessant:

http://laserfreak.net/forum/viewtopic.p ... 68#p286063

[Icarus]

Danke, den Beitrag habe ich gesehen.

Ich habe mich entschieden das ganze vorerst nur 1 Farbig zu machen mit 520nm 50mw.

Zuerst möchte ich mich auf die Software konzentrieren und und schauen was alles möglich ist und dann evtl. später auf RGB umbauen.

Ich möchte das ganze möglichst kompakt zusammen bauen. Ich werde versuchen das Gehäuse komplett mit dem 3D Drucker zu machen, bis auf eine Aluplatte mit Galvos und Lasermodul.

Das Gehäuse soll über 3 Ebenen verfügen->
Oben: Galvo, Laser, Laserdriver
Mitte: Arduino, OP amp Schaltung
Unten: Stromversorgung

Die 3 Ebenen werden über 4 Alu vierkant Profile in den Ecken zusammengeschraubt, so das von aussen nur die Schraubenköpfe sichtbar sind.

Gibt es Alternativen zu dem riesigen Galvo Schaltnetzteil mit Symmetrischen 24VDC welches kompakter ist?

Als Scanfail dachte ich mir ich könnte einen Arduino Micro einsetzen, welcher die Feedback Signale der Galvos auswertet.

[FooBar]

Koenntest du vielleicht etwas ueber deine Schaltung zur Ansteuerung erzaehlen? Ich baue auch gerade an einer Platine fuer den Due (die wohl hoffentlich morgen fertig wird und bestellt werden kann). Welche Komponenten hast du eingesetzt?

[Icarus]

Als Schaltung für die DAC's des Arduino habe ich folgende Schaltung verwendet:

correction-amp.png

Diese habe ich 2 mal aufgebaut, für X und Y Galvo. Die Speisung für die Operationsverstärker habe ich direkt von den Galvo Treibern genommen (+-15V).

Um die Ausgangsspannung einzustellen, habe ich den Gain Poti auf etwa 1kOhm gestellt und den Analogwert mit dem Arduino auf den kleinsten Wert gestellt.

Dann habe ich den Offset Poti so eingestellt, das ich am Ausgang 0V habe.

Danach habe ich den Analogwert auf das Maximum gestellt und den Gain Poti so eingestellt, das ich zwischen (GND) und (ILDA-) -5V habe und zwischen (GND) und (ILDA+) +5V habe.

Gruss Simon

[FooBar]

Danke. So aehnlich sieht das bei mir auch aus, nur hatte ich keine Drehpotis. Die werde ich uebernehmen

[Icarus]

Ich habe mich nun doch für eine RGB Variante entschieden und das Spiegelschnittmodul von Lasertack bestellt. Auch die LD-Treiber, Kollimatoren und Dichros habe ich von dort.
Die Laserdioden habe ich im Bundle beim DTR Lasershop bestellt. Sind alles 3.8mm Dioden.

Folgende Dioden habe ich verbaut:

-120mW 3.8mm HL63603TG
-50mW 3.8mm PL520
-120mW 3.8mm PL450B

Da die Dioden so klein sind habe ich die Litzen direkt auf die Diode gesteckt. Hält ziemlich gut und die Beine der Diode berühren die Messingplatte nicht:

IMG_20160120_190149.jpg

IMG_20160120_201339.jpg

Fertig aufgebaut sieht es so aus:

IMG_20160120_213925.jpg

Nun habe ich aber noch folgende Probleme:

1. Die grüne Diode leuchtet nur ganz schwach. Auch wenn ich am Treiber den Poti aufdrehe, passiert garnichts und auch der Strom erhöht sich nicht.
Bei den anderen Dioden funktioniert alles einwandfrei.

Die Diode wird auch nicht warm. Habe immer ein ESD Armband getragen wenn ich etwas mit den Dioden gemacht habe.

Der Diodentreiber wird mit 5.6V Betrieben mit einem 10A Schaltnetzteil.

Was könnte das sein?



2. Die Laserdioden lassen sich nicht richtig fokusieren. Der Spot ist immernoch viel zu gross, auch wenn ich den Kollimator bis an den Anschlag reindrehe. Der Fokus ist sehr nah bei der Diode.

Der Spot ist auf 0.5m etwa 20mm gross.

Ich habe die asphärischen Kollimatoren von Lasertack genommen. Sind die evtl. ungeeignet?

Hier noch ein Bild von dem Spot auf 0.5m:

IMG_20160120_212447.jpg

Ich bin über jeden Tipp dankbar.

Gruss Simon

[lasertack]

Hallo Simon,

bei Fragen oder Problemen am besten direkt an uns wenden.

Problem mit Kollimation: Es bringt nichts die Linsen bis zum Anschlag hinein zu drehen. Stell den Strom auf knapp oberhalb der Laserschwelle ein und richte Diode auf eine möglichst lange Strecke aus. Stell dann den Kollimator ein. Geeignet sind sie dafür auf jeden Fall.

Problem mit grüner Diode: Grüne Dioden haben i.d.R. eine höhere Betriebsspannung. Ich weiß nicht welche Diode du einsetzt aber es gibt Typen mit Betriebsspannungen von 7V. Da sind 5,6V evtl. zu wenig. Über dem Treiber fallen etwa 0,5V ab. Probiere es mal mit etwas potenterem Netzteil aus.

Beste Grüße und gutes Gelingen!

Alex

PS: Bei Fragen am besten anrufen oder mail direkt an uns.

[mikesupi]

Hi,

die grüne PL520 braucht 6.5V/150mA für 50mW Output, sie fängt erst ab ca. 5.5-6V an zu lasern.
Der Treiber muss also mit mindestens 7V bis 7.5V versorgt werden.
Wenn eine Diode aber nur leuchtet, statt zu lasern, dann sind die Dioden meistens schon zerschossen, das geht sehr schnell bei den Grünen.

Die Kollis lassen sich bei meinen LT-Modulen gut einstellen, ganz am Ende läuft das Gewinde etwas schwerer, lässt sich aber trotzdem mit etwas "Schmackes" einfach fokussieren. Der Spot liegt bei Singlemode Dioden im Millimeter Bereich.
Wenn die Dioden nicht richtig eingebaut sind, also nicht komplett im Mount sitzen, könnte es auch Probleme geben.
Testweise kann man die Kollis auch verkehrt herum einschrauben, dann sitzen sie näher an den Dioden.

LG
Mike


PS. Der Kabelanschluß an den Dioden ist ja abenteuerlich, wie wäre es mit Anlöten und Schrumpfschlauch?



...

[Dr. Burne]

Bei 5,7V am LD Treiber wird die Diode gar nicht über den Schwellstrom kommen, also nicht kaputt.

Für Grün brauchst du mind. 8-9V damit du genug Reserve hast die am Treiber abfällt.


Damit der Fokus passt, musst du auf dei Brennweite an die Diode rankommen, also wird der Beam immer Kleiner bis zu dem Punkt wo er dann wieder größer wird, wenn du nicht soweit rein kommst sitzen die Dioden oder Linsen falsch.


Bei den Stromlitzen würde ich lieber löten und Schrumpfschlauch drüberschrumpfen.

[guido]

@Simon,

ich hoffe ich hab das nicht falsch verstanden das du die Kabel nur auf die Beinchen gesteckt hast...
Wenn doch, bitte verlöten und mit Schrumpfschlauch oder zur Not Isolierband sichern.

Ansonsten: Denke das du mit der Mechanik von Lasertack richtig liegst. Für den Preis kann
man derzeit einfacher kein Modul aufbauen denke ich.

[Icarus]

Ich weiss, die Laserdiode ist nicht sehr sauber angeschlossen, aber den kleinsten Schrumpschlauch den ich hatte war 2mm. Dann hätte ich die Messingrückplatte nicht mehr über die Litzen gebracht.

Habe heute noch 1mm Schrumpfschlauch erhalten. Vieleicht geht es mit diesem besser.

Die grüne Diode leuchtet nun auch. War tatsächlich zu wenig Spannung. Im Datenblatt stand 7-8V. Habe nun ein 12V Schaltnetzteil genommen für die Treiber.

Allerdings kann ich die Dioden immernoch nicht Fokussieren.

Die Dioden sitzen alle sauber im Messingblock:

IMG_20160123_135735.jpg

Die weiteste Entfernung auf der ich schön fokussieren kann sind etwa 10 cm:

IMG_20160123_120633.jpg

einwenig weiter entfernt:

IMG_20160123_120624.jpg

wenn ich den Kollimator rausdrehe, wandert der Brennpunkt noch näher zur Diode:

IMG_20160123_120735.jpg

Gruss und ein schönes Wochenende

Simon

[tracky]

Weiter reindrehen!

[Icarus]

@tracky:
Das habe ich schon versucht, aber ich kann den Kollimator nicht weiter reindrehen als im zweiten Bild!

Ich frage mal bei Lasertack nach.

Gruss Simon

[tracky]

Sieht nach den 2-3fach Linsen aus. Die haben einen sehr kleinen Spielraum zur perfekten Kolimierung. Vielleicht bist du ja schon zu nah dran oder LD ist schief verbaut.

[masterlu79]

Das habe ich schon versucht, aber ich kann den Kollimator nicht weiter reindrehen als im zweiten Bild!

Sieht aus als ob Dein Gewinde nicht vollständig bis zum Ende reicht, Du wirst eine sehr kurze Brennweite haben vllt. f 2mm.
Ich kenne das Problem nur zu gut. Da hilft nur den Kollimator wechseln... Lauschis rein, F 4,5mm und gut sollte es sein.
Dann hast du auch gute Divergenzwerte bei guten Strahldaten.

Lg aus der Muddastadt

[Icarus]

Soo, ich bin nun wieder einen Schritt weiter gekommen. Die Laserdioden lassen sich nun perfekt kollimieren.

Ich habe eine Fase an die Kollimatoren gefeilt, damit ich näher an die Diode komme:

IMG_20160125_214714.jpg

Die Treiber habe ich an eine 3mm Aluplatte befestigt:

IMG_20160124_120847~2.jpg

Die Treiber für Rot und Grün habe ich bereits eingestellt. Die blaue LD leuchtet nur noch ganz schwach. Die ist vermutlich kaputt gegangen.

Hier Rot und Grün auf Nennstrom. Der Spot sieht auf dem Bild grösser aus als in der Realität:

IMG_20160126_182142.jpg

Obwohl die Dioden auf gleicher höhe montiert wurden, leuchten diese nicht schön auf einer Linie. Ich hoffe das zusammenführen der Strahlen gelingt trotzdem:)

Jetzt tausche ich ersmal die blaue LD, dann versuche ich alle Dioden sauber anzulöten und danach versuche ich die Kollimatoren mit Teflonband zu fixieren und die Dichros, Prismas, usw. einzustellen.

[fesix]

Man hat nie eine exakte Ausrichtung der Diode leider, deshalb sollte man bei solchen Lösungen die Dioden so schnell wie möglich zusammenführen, damit man die Spots alle möglichst konzentrisch bekommt.

[Icarus]

Die Laserdioden habe ich nun alle sauber angelötet und mit Schrumpfschlauch isoliert:

IMG_20160127_181645.jpg

Die Dichros habe ich mal provisorisch ausgerichtet, wobei ich die Laserdioden noch nicht ausgerichtet habe. Die Strahlen sind noch nicht so schön parallel:

IMG_20160129_234436.jpg

IMG_20160129_234938.jpg

Auf etwa 5m entfernung sieht es so aus:

IMG_20160129_234457.jpg

Woher kommt diese horizontale Linie, rechts neben dem Spot?

Und in vertikaler Achse ist ein grosser Kreisbogen zu sehen, wenn auch nur ganz schwach.

Sind solche Phänomene normal?

[VDX]

... schau dir mal nur den Strahl der blauen Diode, ohne Vor-Optik, in 5m Entfernung an

Viktor

[Icarus]

@VDX
Der blaue Strahl alleine sieht eigentlich nicht schlecht aus:

IMG_20160129_231233.jpg

Eine Strahlkorrektur brauche ich doch nicht bei Singlemode Dioden, oder?

[mikesupi]

Dichros wurden mit Sekundenkleber geklebt, haben Kleberreste, oder sind verschmutzt, oder verkehrt herum angeklebt

Eine Strahlkorrektur brauche ich doch nicht bei Singlemode Dioden, oder?

Nein, brauchst Du nicht.



...

[Icarus]

@mikesupi
Habe für die Dichros den UHU 2 Komponentenkleber genommen und darauf geachtet, das die beschichtete Seite bei den Dioden ist, also ich hoffe ich habe die beschichtete Seite richtig erkannt. Auf den ersten Blick konnte ich nicht erkennen welche Seite beschichtet ist. Bei genauerem Hinsehen, konnte ich einen Unterschied feststellen. Gibt es einen Tipp wie ich die beschichtete Seite einfach erkenne?

[masterlu79]

Woher kommt diese horizontale Linie, rechts neben dem Spot?

das kommt von deiner grünen LD, kommt vom Emitter und ist eine Art Rückreflexion...ist aber bei gescanntem Bild nicht zu sehen.

LG

[Icarus]

Habe mit dem Arduino bereits die ersten farbigen Linien an die Wand gezeichnet
Sieht zwar noch nicht so schön aus, da ich total nur 16 Punkte scanne, die Galvos mögen diese grossen Sprünge ja nicht wie ich gelernt habe.

IMG_20160204_190552.jpg

IMG_20160204_190813.jpg

Nun habe ich mir noch Pangolin Quickshow geholt, da ich mich entschlossen habe zuerst einen Projektor mit ILDA Schnitstelle zu bauen.

Da ich aber noch keine Schaltung habe, welche aus den Differenzialsignalen des DAC, single ended Signale macht, wollte ich fragen ob ich zum herumspielen bis ich die Schaltung habe auch die Galvos und RGB Signale direkt an den Pangolin FB3 Adapter anschliessen kann?

Also Galvo +5V -5V GND sollte ja kein Problem sein und RGB könnte ich einfach jeweils nur das +5V Signal und GND nehmen?

[RMLuepu]

Welche Daten bzw. Dioden hat den dein Mini RGB Modul?

[tracky]

Das Minus Signal gegen GND zu ziehen sollte kein Problem darstellen. Vorsicht mit ungewollten Kurzschlüssen. Die töten die Ausgangsstufe vom DAC. Für einen Wandler von Symmetrisch auf single ended gibt es ja hier im Forum mehrere Schaltpläne,die die gleiche Schaltungsbasis haben.

[Icarus]

Ich konnte nun schon einige Graphiken projezieren, was mir allerdings aufgefallen ist, sobald die Grafiken grösser werden beginnt es zu flackern.

Als einstellung in Quickshow habe ich 30kpps gewählt und ich habe folgende Galvos verwendet:

Model number: PT-30K
Factory Setting: 30kpps @ +/-25 degrees
Power supplier: input AC90-240V, output +/-24V @ 1A
Deflection angle: max 70 degrees
Scan speed: Max 50kpps

Was kann ich tun um das flackern zu verringern?

Sind die Galvos dafür nicht geeignet? Oder kann ich irgendwie den Scanwinkel verkleinern damit es weniger flackert?

Welche Daten bzw. Dioden hat den dein Mini RGB Modul?

Ich habe das Dioden Bundle von DTR's Lasershop für 99$ geholt:
-120mW 3.8mm HL63603TG diode
-50mW 3.8mm PL520 diode
-120mW 3.8mm PL450B diode

[Dr. Burne]

Bei Pangolin kannst du auch noch Punktdichte von gescannten und geblankten Linien, sowie Haltepunkte bei Richtungswechseln anpassen in Scannereinstellungen.