Unterschiedliche Modulationsverhalten von Projektoren

[nohoe]

Beim Treffen in Mainz habe wir 9 Projektoren mit dem gleichen Frame angesteuert. Wir konnten sehen wie unterschiedlich die Projektoren Frames einfaden. Aus Dynamics Hardwarecheck Lasermedia ausgegeben von 0% an. Die China Projektorn gingen bei 4% Ausgangsleistung schwach an. Kvant erst bei 10 % und das mit Leistung. Da kann man sich beim Showproggen noch so viel Mühe geben, das Ergebnis ist "Fäkalien". So sind keine langsamen Übergänge beim FadeIn / FadeOut möglich.(Habe es in der Dynamics Wishlist schon angemerkt. Interessiert die Projektor Hersteller nur die Maximalleistung. Wozu gibt es Ruhestrom Einstellung beim Treiber? Ist mir aber auch beim Award in Berlin aufgefallen. Bei einer Bum Bum Show könnte man auch Projektoren mit TTL Treiber nehmen. Ich progammiere halt anders.

Gruß
Norbert

Meine kleinen Dioden RGB Sats gehen bei 3% an

[lightwave]

Ist mir in Berlin bei meiner Gafikshow aufgefallen. Es blieb fast immer ein gelbes Bild über. Das hatte nicht einbmal mein billig Bastelprojektor daheim...

[richi]

ein ganz normales Verhalten würde ich sagen denn es gibt keine Norm in der so etwas festgelegt ist, und wenn würde das wohl auch keinen interessieren.

Aber jetzt zum technischen zurück. Du kämpfst hier leider gegen einige nichtlineare verhaltensweisen.
1. Laserschwelle der Laserdioden
2. Wann schaltet der Treiber durch (altes Thema Standbystrahl)
3. Die optische Ausgangsleistung ist nicht linear zum Diodenstrom
4. der Treiber selbst je nach Schaltungsdesign
5. damit du die doppelte Helligkeit wahrnimmst, hast du die 4fache Laserleistung

Abhilfe:
kleinere Projektoren, "man kann ja dimmen ist hier der falsche Ansatz da es an der Laserschwelle nichts ändert wenn 700mW Dioden und mehr verbaut sind"
sauber eingestellte Treiber bzw. andere Treiber

[nohoe]

Hallo

Treiber mit Stand By Strahl Unterdrückung habe ich auch. Bei !0% Leistung sind es schon 0,5Volt Modulation (falsch eingestellte Stand By Unterdrückung?) Der Vorteil von Pure Diode ist doch ein fast lineares Verhalten von unten herauf. Ich persönlich habe lieber einen 0.2 mW Standby Strahl als so ein mieses Modulationsverhalten. Ich nutze 6 Lightspace Projektoren zum Schreiben meiner Shows und bin nun froh keinen Kvant zu haben. Meine übrigen Selbstbau haben damit auch kein Problem. Genau deshalb waren meine Fadings in ein paar meiner Shows versaut. Zuhause Hui ,woanders Pfui. Es geht. Auch wenn man Lightspace vorwirft sie würden Kvant nachbauen, Hier nenne ich kopieren Fortschritt. Mit keiner Softwareeinstellung kann ich dieses Verhalten kompensieren. Andere Hersteller waren auf dem Treffen nicht vertreten(Der Projektoren)

Gruß
Norbert

[VDX]

... für meine Anwendungen (Materialbearbeitung) habe ich mich schon länger von analoger Modulation "verabschiedet", weil ich die einfach nicht perfekt linear hinbekomme -- stattdessen moduliere ich die Leistung von (EXAKT) 0% bis 100% absolut linear über die Pulslänge und "geschwindigkeitsabhängig geregelte" Pausen dazwischen.

Das sollte bei Showlaser-Anwendungen ähnlich sein.

Solange das Blinken nicht zu sehen ist (bei bis zu 2MHz "geregelte" Pulsraten bzw. bis 20MHz "konstantes" PWM auch bei hohen Scangeschwindigkeiten nicht zu bemerken), ist das deutlich linearer, als analog ...

Viktor

[nohoe]

Hallo

@VDX
Außer an einem Treiberpoti zu drehen möchten die meisten wohl nicht in den Projektor eingreifen.
Ist deine Lösung für einen Showlaser nicht Overkill?

Gruß
Norbert

[VDX]

Hi Norbert,

in meinen "intelligenten" Treibern habe ich einen kleinen Arduino für die komplexeren Sachen drin - die eigentliche Ausgabe und Puls-Steuerung ist dagegen eine recht einfache, schnell EIN-/AUS-schaltbare Stromkonstanter-Schaltung, die auch nur über einen Poti eingestellt werden kann ... also eher weniger, denn "Overkill"

Viktor

[guido]

Und wenn bei deinem SupaDupa Treiber die untere PWM Frequenz zu hoch oder niedrig eingestellt ist bleibt das Problem das selbe....
Und 50% PWM sind auch bei dir nicht 50% Leistung. Beim Cutten ist das aber wurscht ob es 45 oder 55% sind. "Durch" oder "Durch und
hätte Reserve" ist nicht das Thema wenn die Kokelgrenze nicht überschritten wurde.


Beim Showlaser muss an verschiedenen Fronten gekämpft werden.
- Weissabgleich per Software. Wie oft wird der überhaupt eingestellt und wenn ja, wie sauber ?

- Die Linearitätsfehler im Bereich 0..5V kann jede bessere Software einigermaßen "geradebiegen"

- Die SBS. Oder nennen wir es "Abschaltung unter einer gewissen Modulationsspannung" . Sollte natürlich bei RGB gleich sein.
Blau bei 0.3V zu cutten und rot/ grün weiterlaufen zu lassen = tolles Fading

- By the way... 0.3V ist schon verdammt viel meiner Meinung nach. Wäre echt mal ein Thema fürs nächste Treffen.
Aber was bringt es...an den Fertigkisten wird keiner rumschrauben. Bei manchen haben die Treiber nicht mal Potis zum nachdrehen
sondern nur einen Programmierstecker. Die meisten Eigenbauer nehmen an Treibern das was sie bekommen können.

- Wenn die blaue Diode vom "LED Mode" über die Laserschwelle kommt dann sind das schnell >= 100mW so weit ich mich erinnern kann.
Lange nicht nachgemessen.

- Und wie schon geschrieben : Wattige Kisten auf SingleMode Leistung runterschrauben geht kaum so gut als gleich die passende
Leistung zu nehmen

[VDX]

Hi Guido,

wie verhalten sich RGB-Laser bzw. dern Treiber, wenn sie auf die "maximale" Weiß-Leistung eingestellt werden und dann diese "Weiß-Ausgabe" per PWM mit sagen wir mal 100ns AN und 9.9µs AUS (1% "Leistung") angesteuert werden?

Viktor

[Sheep]

Wie sagt man so schön: Man sollte nicht mit Kanonen auf Spatzen schiessen

Ich habe diesen Leistungs-Hype nie verstanden.
Am 14.10 habe ich mal kurz einen Testaufbau für einen Event bei mir im Geschäft gemacht.
Die Halle ist ca. 35m lang und dafür haben meine 1W-Lasersysteme locker gereicht.
Also ich weiss ja nicht wie gross eure Wohnzimmer sind oder die Räume in denen Ihr eure Shows zeigt
aber ich vermute mal das mehr als die Hälfte der neueren Lasersysteme überdimensioniert sind.

Und wie meine Vorredner schon schreiben macht es absolut keinen Sinn kastrierte Lasersysteme zu verwenden...
im Gegenteil... es kann sogar gefährlich werden wenn ein Treiber nicht sauber moduliert und zwischendurch
erhöhte Modulations-Peaks an den Laser abgibt.
(Schon gesehen bei einem DPSS-Treiber einer namhaften Europäischen Firma)

Gruss Sheep

[guido]

@Victor,

PWM ist bei Showlasern ziemlich uninteressant. Sollwert kommt vom DAC mit 0...5V DC.
Die Steigzeit des Stroms bestimmt der Diodentreiber. Da kann ein LM358 drauf sein oder ein XX MHz Rail to Rail mit Addierstufe für
Ruhestrom. Wenn du aber mal rechnest das wir in der Regel mit 30Kpps arbeiten sind die Scanner nie so schnell wie die
Diodentreiber. In der Regel wird bei der Datenausgabe mit einem Blank / Colorshift gearbeitet damit Farben und Scanner
syncron sind. Die Galvos hängen gern 2-3 Punkte "hinterher" .

[jonasst]

PWM ist bei Showlasern ziemlich uninteressant

Das würde ich so nicht sagen, das Problem mit den >= 100mW nach der Schwelle bei blauen Dioden wäre damit gelöst.
Ich denke schon, dass damit eine deutlich bessere Linearität möglich ist. Da z. B. auch die Temperaturabhängigkeit der Schwelle keinen Einfluss mehr hat (auch bei Lasern ohne TEC) und eben bis nahe 0 moduliert werden kann.

Die Frage die sich mir dabei stellt ist wie schnell muss die PWM sein und macht uns die Zeit, welche die Diode braucht um über und wieder unter die Schwelle zu kommen einen Strich durch die Rechnung. Denn wenn man die Diode in den Pulspausen nicht komplett abschalten kann ist der Vorteil wieder zunichte.

Hat jemand Daten über maximale Scangeschwindigkeiten (also nicht in kpps sondern rad/s)?

Grüße,
Jonas

[VDX]

Hi Jonas,

beim Lasergravieren/-Markieren mit dem XY-Galvoscanner habe ich als "Sprunggeschwindigkeit" 50m/s eingestellt, fürs Gravieren zwischen 50mm/s bis 10m/s.

Das überstrichene Arbeitsfeld ist 110x110mm, der Abstand vom f-theta-Objektiv zur Werkstück-Oberfläche beträgt ca. 176 mm.

Mal eine einfache Überschlagsrechnung -- bei einem Spot-Durchmesser von 0.03mm bräuchte ich für eine "durchgehende" Linie bei kürzestmöglicher Pulszeit (beim jetzigen Laser 200ns, nächste Woche habe ich hoffentlich einen mit 4ns min.) und einem Übelapp von 66% (bzw. 10µm Abstand zwischen den Pulsen) bei einer Scan-Geschwindigkeit von 10m/s eine Mindestfrequenz von 100kHz ...

Viktor

[jonasst]

Hi Viktor,
ich denke bei den Showlasern sind wir da deutlich schneller unterwegs.
So als Abschätzung: Ein top Scannersystem macht 70 kpps, da werden also Galvopositionen mit 70KHz ausgegeben und die einzelnen Punkte sind sicher nicht im überlapp zum letzten Punkt (vielleicht lieg ich da aber auch falsch). Wie weit die einzelnen Punkte maximal von einander entfernt sein können ist vermutlich von der Software abhängig (wobei 70kpps werden vermutlich auch bei einem Apollo-Scanner nicht bei voller Auslenkung erreicht). Vielleicht können uns da Guido und Erich mehr dazu sagen.
Über den Punkteabstand (in % der Auslenkung oder so) könnte man ja über die Punkte pro Sekunde und die Auslenkung eines Scanners auf die rad/s schließen und mit der Divergenz der Laser und einem minimalen Überlapp eine Minimalfrequenz errechnen.

Wenn man einen Vernünftigen Treiber aufbauen würde, der 0-5V als Eingang akzeptiert könnte man die Treiber in den Projektoren direkt austauschen, ohne weiteren Umbau.

Grüße,
Jonas

[jojo]

Viktor, das mit PWM ist bei der Materialbearbeitung okay, solange nur "langsam" mit 10 Metern/Sekunde oder sowas gefahren wird.
"Langsam" sage ich deshalb, weil bei einer Show normalerweise je nach Größe der Projektion bis zu mehreren Kilometern (!) pro Sekunde gefahren wird.
Scanne eine Linie mit 100 Stützpunkten und 30Kpps auf eine Breite von 10 Metern und Du hast eine Fahrgeschwindigkeit von 1/300 Sekunde auf 10 Meter = 3 Kilometer pro Sekunde. Ein Wert der meilenweit von Geschwindigkeiten der Materialbearbeitung entfernt ist.
Um nur diese 100 Stützpunkte mit einer PWM zu fahren, müsste das Zeitraster pro Punkt 1/30000 Sekunde betragen. Die PWM-Frequenz bei 256 Stufen müsste aber 256 x 30000 = 7,68 MHz betragen.
Wenn also ein Punkt mit der kleinsten Einheit von "1" angesteuert werden soll, ist der Puls 130 Nanosekunden lang.
Es wird wohl keinen einzigen Treiber für Showlaser geben, der so schnell ist.
Die meisten geben 100KHz an (10000 Nanosekunden) und "kotzen" aber in der Realität schon bei 30KHz ab.
Ich habe mir bei meinen Fotobelichtungs-Projekten lange Gedanken zu PWM gemacht. Bei meinen Anforderungen wäre ich da aber schnell bei Frequenzen um 100MHz oder mehr gelandet.

Und ja, natürlich kann man Diodenlaser exakt analog modulieren.
Meine Fotos, die ja im Grunde nichts anderes sind, als mit analog modulierten RGB-Lasern ausbelichtet, zeigen es ja. Mehr als bei Lasershows würde man hier sofort jede noch so kleine Farbnuance bemerken.
Das Problem bei den Showlasern ist Billig = Schrott!
Niemand im Showbereich wäre heute noch bereit 100 Euro für einen "gescheiten" Diodentreiber auszugeben, selbst nicht dann, wenn der alle 3 Farben RGB steuert.
Meine Treiber machen gut 8MHz und sind super linear, aber nur bei kleinen Leistungen (max. 500mA).
Für dicke Treiber könnte man da Geist reinstecken, aber es lohnt nicht.
Bezahlt eh keiner.

Gruß

Joachim

Anhang: Ausbelichtete Bilder und mein "Laserbelichter" RGB.

[VDX]

... ich habe das für "gemütliche" 10m/s abgeschätzt, weil ich nicht schneller graviere, um saubere/exakte Kanten zu haben ... ab 20m/s fängt das da auch schon an "auszurunden" oder nach scharfen Knicken werden die Regelschwingungen sichtbar.

Von der reinen PWM-Frequenz her (ohne Pixel/Puls-Ansteuerung, wo es nur bis 2MHz geht) kann der Controller bis 20MHz - da wäre also noch etwas "Luft nach Oben".

Inwiefern man nun die Show-Anwendung, in der es um eine möglichst hohe "Bildrate" geht, mit dem Lasermarkieren vergleichen kann, bei der es um eine exakte/scharfe Linienführung mit Abweichungen von weniger als 10µ von der "Ideallinie" geht, ist wohl eine andere Geschichte ...

Viktor

*** EDIT ***

... die 10m/s Gravier- bzw. 50m/s Sprung-Geschwindigeit sind auch ein Resultat des Scan-Winkels - mit dem jetzigen f-Theta-Objektiv habe ich ein Arbeitsfeld von 110x110mm - mit einem anderen Objektiv könnte ich 600mm Abstand und Arbeitsfeld-Größe von 400x400mm haben (dann aber auch mit einem deutich größeren Spot von etwa 0.06mm), was bei gleicher Auslenkungsgeschwindigkeit der Spiegel die Markier-Geschwindigkeit ums knapp 4-fache erhöht ...