[Из песочницы] 500 лазерных указок в одно место
Привет, Хабр. В этой статье я расскажу о своём недавнем творении, созданном из 500 лазерных модулей по типу дешёвых маломощных лазерных указок. Под катом много кликабельных картинок.
Внимание! Даже маломощные лазерные излучатели при определённых условиях могут причинить вред здоровью или повредить фототехнику. Не пытайтесь повторить описанные в статье эксперименты.
Начну с описания самих лазерных модулей. Их сейчас продаётся очень много разных вариантов, различающихся между собой длиной волны, мощностью и формой выходного излучения, конструкцией оптической системы и крепления, а также качеством сборки и ценой.
Я выбрал наиболее дешёвые модули, продающиеся в Китае партиями по 100 штук стоимостью около 1000 руб за партию. По описанию продавца они выдают 50 мВт на длине волны 650 нм. Насчёт 50 мВт сомневаюсь, скорее всего там нет и 5 мВт. Несколько подобных модулей я купил в России по цене 30 руб за штуку. В интернет-магазинах они встречаются под названием LM6R-dot-5V. Светят как красные лазерные указки, продающиеся в разных вариациях в любом ларьке с безделушками.
Конструктивно этот модуль выглядит как металлический цилиндр диаметром 6 мм и длиной 14 мм (вместе с платой). Материал корпуса, скорее всего, сталь, так как имеет хорошие магнитные свойства. Корпус соединён с плюсовым контактом.
Внутри корпуса находится пластиковая линза и лазерный чип, установленный на небольшой печатной плате. Также на плате находится резистор, номинал которого зависит от заявленного напряжения питания. Я использовал модули на 5В с резистором 91 Ом. При входном напряжении 5В на модуле, напряжение на лазерном чипе составляет 2.4В, при этом ток получается 28 мА. Конструкция полностью открыта со стороны платы, так что любая пыль или влага легко попадают внутрь. Поэтому заднюю часть каждого модуля я заклеивал термоклеем. Кроме того, чип и линза устанавливаются не точно, поэтому выходное излучение может быть не параллельным оси корпуса. При работе модуль разогревается до температуры 35–40°С.
Первоначально (это было год назад) я купил 200 лазерных модулей и решил их направить в одну точку чисто геометрическим методом, то есть не подстраивая каждый модуль индивидуально, а устанавливая каждый излучатель в специальные вырезы. Для этого я заказал специальные крепления из фанеры толщиной 4 мм.
Лазерные модули прижимал к вырезу и приклеивал термоклеем. Получилась установка, которая давала пучок из 200 лазерных точек в диаметре около 100 мм. Хотя результат был далёк от попадания в одну точку, многих впечатлила эта идея (я выкладывал видео на youtube) и было решено продолжить тему.
Систему из 200 лазерных модулей я разобрал и сделал из них лазерную гирлянду. Получилось интересно, но не удобно, так как под тяжестью корпуса все лучи направлялись вниз. Зато к этому времени я купил дым-машину и впервые увидел как круто смотрятся эти лазеры в тумане. Решил повторить первоначальную идею, но уже вручную направлять каждый лазер в одну точку.
Для нового варианта я заказал ещё 300 лазерных модулей. В качестве крепления изготовил квадратную пластину со стороной 440 мм из фанеры толщиной 6 мм с матрицей отверстий 25 строк и 20 столбцов. Диаметр отверстий 5 мм. Позже я покрасил её в серебристый цвет. Для крепления пластины использовал стойку от старого ЖК-монитора.
Пластину я закрепил в тиски, а на расстоянии 1350 мм (длина моего стола) повесил бумажную мишень размером 30×30 мм, в центр которой направлял каждый лазерный луч.
Процесс вклейки лазерного модуля выглядел следующим образом. Я вставлял провода модуля в отверстие и подключал к ним крокодилы с питающим напряжением. Далее заливал термоклеем корпус модуля и отверстие в пластине. Под пластиной лежал вентилятор для ускоренного остывания клея. Поскольку клей застывает медленно, я мог спокойно подправлять положение модуля, ориентируясь на положение лазерной точки на мишени. В среднем у меня уходило 3.5 минуты на один лазерный модуль.
Использовать термоклей удобно, так как его можно подогреть и подправить модуль. Однако, есть два минуса. Во-первых, нагрев модулей приводил к деформации конструкции модуля, что выражалось в расширении лазерного пучка. Некоторые модули резко потеряли яркость от нагрева и их пришлось заменить. Во-вторых, после остывания термоклей в течение нескольких часов продолжал деформироваться и немного уводить лазерный луч в произвольную сторону. Последний фактор заставил изменить первоначальное название проекта »500 лазерных указок в одну точку».
Поскольку работа велась лишь иногда по вечерам и по выходным, на вклеивание всех 500 лазерных модулей ушло около трёх месяцев. С учётом доставки модулей и пластины будет полгода.
Для особого эффекта к лазерным модулям добавил синие светодиоды.
Обеспечить питание всем модулям задача не простая, ведь нужно соединить 1000 контактов и равномерно распределить ток. Все 500 плюсовых контактов я соединил в одну цепь. Минусовые контакты я разделил на 10 групп. На каждую группу назначил свой тумблер. В будущем для включения групп я собираюсь добавить 10 электронных ключей, управляемых микроконтроллером под музыку.
Для питания всех модулей я приобрёл источник постоянного напряжения Mean Well LRS-350–5, который выдаёт напряжение 5В с током до 60А. Он имеет небольшие размеры и удобный клеммник для подключения нагрузки.
Итоговая схема со всеми включенными лазерными модулями имеет потребление около 14 ампер. На рисунке ниже показано расположение всех лазерных точек на мишени. Как видно, я почти уложился в «одно место» размером 30×30 мм. Одно пятно за пределами мишени появилось из-за одного модуля, имеющего побочное боковое излучение.
Полученное устройство выглядит не очень симпатично, но вся его красота проявляется в темноте и тумане.
Я пробовал на ощупь место пересечения лучей. Тепло ощущается, но не сильное.
И даже направлял камеру прямо на излучатели (сам я использую защитные очки зелёного цвета).
Было очень интересно использовать зеркала и линзы.
Этот проект исключительно для досуга и его результаты меня порадовали. На данный момент я не ставлю перед собой таких же трудоёмких задач, но в будущем наверняка придумаю что-нибудь ещё. Надеюсь, вам тоже было интересно.
Спасибо за внимание!
