ПРОГРАММИРУЕМЫЙ  ЛАЗЕРНЫЙ  ПОСТРОИТЕЛЬ ИЗОБРАЖЕНИЯ

Абрамов Сергей   г. Оренбург

Всевозможные устройства световых эффектов, а также цветомузыкальные системы неоднократно публиковались на страницах радиолюбительских журналов. Предлагаемая статья знакомит читателей еще с одной областью светового оформления праздников, лазерным построителем изображения.

На рис1. изображен внешний вид устройства в момент проекции изображения.

 

 

Рис1.

 

            Устройство состоит Рис2. из микроконтроллера PIC16F873; кварцевого генератора на частоту 20 мГц - ZQ1,C7,C8; блока индикации HG1, R26-R37,VT16-VT19;  клавиатуры SA2-SA13,R17-R19,VD13-VD16;  коммутатора D4,VT13,VT14,R20-R23, ключа лазера VT15,R24,R25; ключей отклоняющей системы VT1-VT12,VD1-VD8,R1-R14; электромагнитов отклоняющей системы Э1-Э2; блока питания T2,SA1,FU1,VD9-VD12,D1-D3,C1-C6,R38-R41.

 

Рис2.

 

Рассмотрим работу схемы лазерного построителя изображения. После включения питания кнопкой SA1 напряжение выпрямляется диодным мостом VD9-VD12 и фильтруется конденсатором С1. На микросхеме D2, конденсаторах С6,С9 выполнен стабилизатор на пять вольт для питания микроконтроллера D5, коммутатора D4,VT13,VT14,  лазера и индикатора HG1. А на микросхемах D1,D3, резисторах R38-R43, C2-C5 регулируемый стабилизатор напряжения 3-10 вольт для питания отклоняющей системы. После подачи питающего напряжения происходит инициализация всех портов микроконтроллера, а затем на индикаторы выдается надпись “bbod” тем самым предлагая перейти либо в рабочий режим, нажав кнопку “ENTER” либо для ввода координат  нажав кнопку “F”. Если будет установлен режим ввода координат, то на индикаторы выводится надпись буквы “А” и трехзначное число адреса ячейки, в которую будет произведена запись координаты. Через секунду появляется надпись “H” и прочерк, предлагающая ввести координаты по оси Х. После ввода координат необходимо нажать “ENTER” . Далее аналогичным образом вводится координата Y.

Окончанием цикла служит ввод трех нулей по координате Х, после чего устройство перейдет в рабочий режим. Данные выводятся на индикатор с порта RB0-RB7 через ограничительные резисторы R30-R37. Разряды индикатора коммутируются в динамическом режиме ключами VT16-VT19 c периодичностью 5,43мс с портов RC0,RC5-RC7. В тот же самый момент происходит опрос клавиатуры, и данные вводятся через порт RA3-RA5. В рабочем режиме выводится надпись “РАБ”, и с выходов порта RC1,RC2 выходят ШИМ импульсы с периодом около 0,4мс которые соответствуют введенным координатам. Чем шире положительная полочка у ШИМ импульсов, тем на больший градус отклоняется электромагнит отклоняющей системы. Так как электромагниты имеют положительное и отрицательное положение относительно свободного состояния, необходимо переключать направление отклонения. Для этого с портов RA0 и RA1 подаются переключающие уровни на коммутатор, который обеспечивает переключение ШИМ выходов контроллера на ключи электромагнитов, и тем самым обеспечивается их реверс. Перекодировка абсолютной системы координат введенных с клавиатуры, в относительную, для электромагнитов происходит программным способом. В отклоняющих системах используются четыре абсолютно одинаковых ключа собранных на трех транзисторах и четырех резисторах. Диоды, включенные параллельно транзисторам гасят выбросы с индуктивности электромагнита при размыкании ключа. В процессе работы с помощью изменения напряжения питания ключей можно регулировать размер изображения. Лазер включается при помощи ключа на транзисторе VT15 с порта RA2 микроконтроллера. В данной программе он всегда включен. В дальнейшем можно предусмотреть коммутацию лазера в нужный момент времени для разрыва соединения картинки. Порты RC3,RC4  предназначены для подключения микросхемы памяти и хранения объемных рисунков при дальнейшем совершенствовании программы.

            Вся конструкция собрана на печатной плате Рис3. изготовленной из одностороннего стеклотекстолита толщиной 2мм. и размерами 69х128мм. На плате предусмотрена установка микросхемы памяти типа  24С256. Микросхемы D1-D3 установлены через прокладки на плоский радиатор размером 69х30мм. Диоды выпрямительного моста установлены через слюдяные прокладки на плоский радиатор размером 50х50мм.

 

 

 

Рис3.

 Цветной рисунок печатной платы.

 

 

 

Так как в данной конструкции был применен дешевый лазер от указки, поэтому эффективное расстояние проекции составляет не более 1м. При необходимости дальность можно увеличить до нескольких метров для этого следует использовать более мощный лазер.

            В таблице 1 приведен HEX файл программы который необходимо записать в микроконтроллер. Во время  записи HEX файла  по адресу  01 в ОЗУ  надо записать код 00.  После запуска устройства необходимо ввести координаты, по которым будет выполняться программа. Данные вводятся в абсолютной системе координат от 001 до 255. Вертикальная ось координата Y, горизонтальная ось координата  Х. Запись 000 по координате Х является кодом конца программы.

 

Табл. 1

 

:020000040000FA

:020000002628B0

:02000800382995

:100020008A018207C034F934A434B034993492344C

:100030008234F83480349034BF348C348834823441

:1000400009340D34FF348334A334A1348301810196

:100050009001920185018601E130870097019D01A1

:100060009101831607309F006430920083120130A3

:1000700095009B008B018316C7308100F830850006

:10008000860187018C018D0183129F018C018D01F6

:100090001F3097009D007B30920012159630810032

:1000A0008B168B170130B000B101B2010030C000D7

:1000B0004030C1006400311B7928B11B6828113021

:1000C000B6001130B5001230B4001330B3005A2816

:1000D0006400311B79281030B6000B30B5000C30AD

:1000E000B4000D30B30005158C1C68288C10082155

:1000F00068280511B1010A30B600B500B400B3009C

:100100006400311F8628DA21311380280030C000B6

:100110004030C100400888210C30B600D821103092

:10012000B300B4000A30B5000E30B600B101B20120

:10013000F220B500DA210A30B400B101B201F22098

:10014000B400DA210A30B300B101B201F220B300E9

:10015000DA216400B11BAF28311B8A28A9289A2113

:10016000BF004008BE00B321BF080319E4281030C7

:10017000B300B4000A30B5000F30B600B101B201CF

:10018000F220B500DA210A30B400B101B201F22048

:10019000B400DA210A30B300B101B201F220B30099

:1001A000DA21B1016400B11BD828311B8A28D2287A

:1001B0009A21BF004108BE00B321C00A3F3040026F

:1001C0000319EC28C10A8A28C008031986280030C0

:1001D000C0004030C1005A280030BF004008BE00B7

:1001E000B321E7286400321A0134B21A0234321BF8

:1001F0000334B21B043431180534B11806343119F4

:100200000734B1190834311A0934B11A0034F2280C

:1002100064004008CC21B7004108CC21B800B708E1

:1002200003193329C00AC10A37088B13FE278A0134

:100230008B17B900B90D031C1F29051420290510BF

:1002400039103908950038088B13FE278A018B175F

:10025000BA00BA0D031C2E2985142F2985103A10D7

:100260003A089B0008000030C0004030C100082957

:10027000C400030EC5000B194229450E8300C40EAD

:10028000440E090064000B118B12963081008B160E

:10029000301C582907143308102086008713851D49

:1002A0003117051EB116851EB1173010B0148729FD

:1002B000B01C682987173408102086000713851D95

:1002C0003115051EB115851E3116B0103015872960

:1002D000301D782907173508102086008712851DE4

:1002E000B217051E3114851EB1143011B0158729BF

:1002F000B01D872987163608102086000710851D37

:100300003216051EB216851E3217B01130143D2963

:10031000B300B401B5010A303302031C9229B300C3

:10032000B40A8B290A303402031C9929B400B50A97

:100330009229080035080F39C200A6213408A421EB

:1003400033080F39420708000F39C2076400031051

:10035000420DC3000310C20D0310C20D0310C20DE5

:100360004308C20700348B133E08031783168C180A

:10037000B72983128D0003133F0803178C008316DF

:100380008C130C1555308D00AA308D008C140C1177

:10039000831203138B1708008B13031783128D002E

:1003A00083168C130C1483120C0803138B1708008C

:1003B0000F30DB290430BD002830BB00FF30BC000B

:1003C0006400BC0BE429BB0BE029BD0BE02908004D

:1003D0005030BB00FF30BC006400BC0BF029BB0BED

:0403E000EC290800FC

:040FFC008A158207C9

:101000007F347E347D347C347B347A347934783464

:101010007734763475347434733472347134703494

:101020006F346E346D346C346B346A3469346834C4

:1010300067346634653464346334623461346034F4

:101040005F345E345D345C345B345A345934583424

:101050005734563455345434533452345134503454

:101060004F344E344D344C344B344A344934483484

:1010700047344634453444344334423441344034B4

:101080003F343E343D343C343B343A3439343834E4

:101090003734363435343434333432343134303414

:1010A0002F342E342D342C342B342A342934283444

:1010B0002734263425342434233422342134203474

:1010C0001F341E341D341C341B341A3419341834A4

:1010D00017341634153414341334123411341034D4

:1010E0000F340E340D340C340B340A340934083404

:1010F0000734063405340434033402340134003434

:101100008034813482348334843485348634873423

:10111000883489348A348B348C348D348E348F34D3

:101120009034913492349334943495349634973483

:10113000983499349A349B349C349D349E349F3433

:10114000A034A134A234A334A434A534A634A734E3

:10115000A834A934AA34AB34AC34AD34AE34AF3493

:10116000B034B134B234B334B434B534B634B73443

:10117000B834B934BA34BB34BC34BD34BE34BF34F3

:10118000C034C134C234C334C434C534C634C734A3

:10119000C834C934CA34CB34CC34CD34CE34CF3453

:1011A000D034D134D234D334D434D534D634D73403

:1011B000D834D934DA34DB34DC34DD34DE34DF34B3

:1011C000E034E134E234E334E434E534E634E73463

:1011D000E834E934EA34EB34EC34ED34EE34EF3413

:1011E000F034F134F234F334F434F534F634F734C3

:1011F000F834F934FA34FB34FC34FD34FE34FF3473

:02400E00622D21

:00000001FF

 

 

 

Конструкция отклоняющей системы изображена на рис 4. и представляет собой  два электромагнита от старого самописца, на осях которого установлены зеркала  под углом около 45 градусов  относительно друг друга и оси лазера. Электромагниты расположены под углом 90 градусов относительно друг друга. Зеркала наклеены на фрезерованный уголок, который при помощи винта притягивается на ось поворотной системы и позволяет юстировать отклоняющую систему во время отладки.

 

 

Рис4.

 

В схеме применен силовой трансформатор мощностью 40 ватт, вторичная обмотка которого выдает 12-15 вольт при токе 1-1,5 ампера. В качестве С7-С9 использованы керамические ЧИП конденсаторы, остальные типа КМ. Электролитические конденсаторы импортные, типа SME. Резисторы МЛТ или ВС 0,125 вт. Если на лазере уже установлен ЧИП резистор, то R24 можно не устанавливать. Клавиатурная матрица применена от старого калькулятора. Вместо транзисторов КТ814 можно установить КТ816, а вместо КТ 815-КТ817. Вместо КТ315 можно установить КТ3102, а КТ316 - КТ3107, вместо КТ503 - КТ815. Диоды КД522 можно заменить на КД521.

            Внешний вид устройства сверху и со стороны деталей приведен на Рис5.

Внешний вид сверху

Рис 5.  Внешний вид со стороны деталей