Тема: Лазерный лабиринт

[Gall]

Спасибо за ответы! Это очень здорово что есть форуме где в гуглы не посылают. Спасибо.

Не за что! На самом деле здесь тоже посылают - в "Sam's Laser FAQ" и в книги Но с немного другой целью.

1) "Чужого" излучения не предполагаю. "Лабиринт" будет работать ночью, других источников света не предполагается. Лучи, расположенные в метре друг от друга (и как следствие датчики на таком же расстоянии) врядли смогут друг-друга засвечивать. Даже если будет небольшая "наводка", можно отфильтровать на уровне железа.

Фонариков тоже ни у кого не будет? Лунного света? В любом случае обычный светофильтр того же цвета, что и лазер, очень эффективно режет любой посторонний свет. А остатки убираются электроникой - промодулировать лазер и реагировать только на переменную составляющую. На таком принципе берусь сделать схему, работающую даже на ярком солнце.

2) С жесткостью как раз будут проблемы. Это 100%. Так как крепление будет или непосредственно на деревьях или на штативах или на кольях вбитых в землю. Все три способа могут давать сдвиги (ветер, усадка, вибрации). Рассчитывая на самые плохие варианты и ищу способ увеличить размер "мишени".

Это понятно. Вообще если крепить на толстое дерево широким брезентовым ремнем, то получится неплохая стабильность сама по себе. К кустам и тонким березкам, понятное дело, лучше не цепляться. Еще вариант - поставить датчик рядом с лазером, а на другом конце ретрорефлектор (велосипедный отражатель). Такая штука к колебаниям нечувствительна - луч всегда пойдет "обратно".

Идея с матированным стеклом мне кажется сейчас самой правильной. Один вопрос по этому направлению: Какой должен быть датчик (характеристики), чтобы он среагировал на  рассеянный лазер?

Любой стандартный фотодиод (кроме инфракрасных, у которых стекло непрозрачно для видимого света) справится. Лазер - очень яркая штука, поэтому какой-нибудь дешевый ФД263-01 в спичечном коробке, закрытом снаружи матовым стеклом, даст нужный эффект. (Для красного; этот фотодиод реагирует в основном на ИК и красный, создавался для ИК).

Для начала я бы попробовал использовать СВЕТОдиод цвета лазера (красный или зеленый соответственно) - у них неплохая чувствительность в роли фотодиода. Если светодиод большой и матовый, можно обойтись без оргстекла.


Включать фотодиод лучше по схеме преобразователя ток-напряжение - через ОУ инвертирующим включением. См. даташит на OPT101P. Саму OPT101P использовать не предлагаю - дорогая и редкая (но подошла бы идеально). Если фотодиодов несколько на один датчик, они включаются параллельно.

[walick]

Здрасте!
Надеюсь веточка еще жива... Я тоже занят проектированием детской полосы препятствий, правда не я его начинал, посему некоторое оборудование осталось в наследство.
В частности несколько зеленых лазерных указок на lm358 драйвере. На наклейке читаю: 532nm, output power <1mW, класс IIIb, фирма Swees. Работает естественно от двух батареек, которых хватает естественно не на долго.
1. Вот и первая задача - подцепить к блоку питания. Читал много - в голове теперь каша. Пробовал замерять рабочий ток от батареек - тестер кажет около 100мА и лазер при этом не горит (только тусклая красная точка внутри, как уголек). Пытался понять через lm358 что можно цеплять для питания - вроде как от 2,6 до 3,5 вольт. Решил цепануть компьютерный БП и его 3,3 вольта. В итоге лазер начал тускнеть после пол минуты работы. А мне то нужно, чтоб он несколько часов светил без перерыва, так как в режиме простоя аттракциона хочу замутить какое-нибудь световое шоу. Да кстати - лучи хочу сделать подвижными.
2. Вот и вторая проблема - приемник. Пробовал и зеленый светодиод облучать - эффект конечно классный, тестер кажет около 1,5 вольт (жаль что нельзя этот светодиод подцепить напрямую к оптореле - не хватит тока, чтоб сработал диод в оптореле). Но не устраивает то, что нужно светить только сверху светодиода и в самую его внутренность иначе вольты падают сильно. После недельных опытов и чтения в инете остановился на фоторезисторе. Запихав его в баночку из под фотопленки из подходящей матового пластика, получил эффект, при котором устройство срабатывает при попадании в любое место баночки (диаметром около 3см). Конечно внешний свет влияет на фоторезистор, но подстроечный резистор для точной регулировки чувствительности выручает. Да и еще -
3. на Ибэй купил зеленые "очки для лазера". Для чего они не знаю - то ли для лучшего видения, то ли для защиты. Но вот если этими очками прикрыть мою баночку-приемник, то разница в засвечивании простым светом и лазерным увеличивается в разы, т.е. то что нужно. Однако это очки и использовать их не удобно. Вопрос - это какой-то специальный материал из чего они сделаны или обычный зеленый плекс?

[donavi]

Решил цепануть компьютерный БП и его 3,3 вольта. В итоге лазер начал тускнеть после пол минуты работы. А мне то нужно, чтоб он несколько часов светил без перерыва, так как в

Если потускнел значит в лучшем случае драйвер поджарился а в худшем поджарился лазерный диод.
Бп кампа слишком мощный!  Из моих собственных экспериментов где я попалил кучу полупроводниковых лазеров. Я понял что также необходимо учитывать миллиамперы питающего бп.

[Gall]

Если потускнел значит в лучшем случае драйвер поджарился а в худшем поджарился лазерный диод.
Бп кампа слишком мощный!  Из моих собственных экспериментов где я попалил кучу полупроводниковых лазеров. Я понял что также необходимо учитывать миллиамперы питающего бп.

Это неправильно. Не вводите в заблуждение. Излишне мощный блок питания никому никогда не вредил, если у него правильное напряжение. А сгоревшие диоды - это от неправильной схемы драйвера, которая иногда не сжигала диод только благодаря тому, что блок питания не тянул нагрузку. Странно, что после такой схемы вообще хоть какие-то диоды уцелели.

1. Вот и первая задача - подцепить к блоку питания. Читал много - в голове теперь каша. Пробовал замерять рабочий ток от батареек - тестер кажет около 100мА и лазер при этом не горит (только тусклая красная точка внутри, как уголек). Пытался понять через lm358 что можно цеплять для питания - вроде как от 2,6 до 3,5 вольт. Решил цепануть компьютерный БП и его 3,3 вольта. В итоге лазер начал тускнеть после пол минуты работы.

Скорее всего, donavi неправ, и с лазером ничего не случилось. Компьютерный блок питания выдает очень хорошие 3.3 вольта, драйвер от него будет работать правильно. Причина скорее всего в другом - лазерный модуль при работе греется, а с нагревом мощность падает. Дайте остыть и проверьте еще раз.

Очень удобно использовать недорогие "универсальные" блоки питания вроде вот такого: http://www.robiton.ru/catalog/en1000s.php
Несмотря на цену, они неплохо собраны, стабилизатор в них хороший.

Да кстати - лучи хочу сделать подвижными.

Двигайте зеркальцем. Сам лазерный модуль лучше крепить неподвижно. Провода целее будут.

2. Вот и вторая проблема - приемник. Пробовал и зеленый светодиод облучать - эффект конечно классный, тестер кажет около 1,5 вольт (жаль что нельзя этот светодиод подцепить напрямую к оптореле - не хватит тока, чтоб сработал диод в оптореле). Но не устраивает то, что нужно светить только сверху светодиода и в самую его внутренность иначе вольты падают сильно.

Это происходит из-за формы стекла светодиода - оно как линза. Можно использовать прямоугольный светодиод или обточить круглый напильником (это делать можно, если не задеть при этом кристалл и идущий к кристаллу провод-"волосок", все это видно сбоку). Еще можно обернуть светодиод конусом из фольги, чтобы неточно попавший свет отражался к середине.

Еще, кстати, попробуйте светодиод засунуть в матовый стакан с водой (прямо в воду - ничего ему не будет, даже если провода воды коснутся). Если получится, можно потом воду заменить прозрачной эпоксидкой. Я все-таки за светодиод из-за его врожденной способности фильтровать посторонний свет.

Как я уже говорил, лучше делать датчик по току, а не по напряжению. Тогда чувствительности хватит, даже если сигнал упадет раз в сто, и нужны будут милливольты, а не вольты.

на Ибэй купил зеленые "очки для лазера". Для чего они не знаю - то ли для лучшего видения, то ли для защиты. Но вот если этими очками прикрыть мою баночку-приемник, то разница в засвечивании простым светом и лазерным увеличивается в разы, т.е. то что нужно. Однако это очки и использовать их не удобно. Вопрос - это какой-то специальный материал из чего они сделаны или обычный зеленый плекс?

Эти очки как раз для лучшего видения. Материал - обычная зеленая пластмасса. Зеленый плекс подойдет, а равно и любой другой зеленый пластик. Можно фотодиод или фоторезистор залить в прозрачную эпоксидку, смешанную с зеленой пастой от шариковой ручки. Или просто покрасить рассеиватель зеленым лаком (из любого прозрачного лака с такой же пастой).

Еще лучше будет, если промодулировать сигнал лазера. Но для этого лазерный модуль должен иметь вход модуляции. Удобная частота модуляции около 10-30 кГц.

[walick]

Бп кампа слишком мощный!

я тоже засомневался в этой фразе

Компьютерный блок питания выдает очень хорошие 3.3 вольта, драйвер от него будет работать правильно. Причина скорее всего в другом - лазерный модуль при работе греется, а с нагревом мощность падает. Дайте остыть и проверьте еще раз.

Мне то комповые БП удобнее - лазеров надо штук 5-6 задействовать, да и у меня этих БП есть несколько. Или вы советуете именно от Робитон, чтобы можно было избавиться от перенагрева, точнее от потускнения? Ведь мне нужно, чтоб лазер светил часами.. Это недостаток моей модели лазерного модуля? Нужен другой?

Двигайте зеркальцем.

Ну это само собой Я, кстати, не рассказал - раз луч двигается, значит и приемник должен быть большого размера - около 0,5 - 1 метра. Как раз и была идея о какой-либо рассеивающей свет панели перед фоторезистором... А вот теперь после ваших советов можно ее (панель) сделать просто зеленой! За ней матрица из нескольких фоторезисторов.. Со светодиодами конечно намноооого проще будет - и панель не нужна зеленая, и цена на них смешная... нужно поэкспериментировать с формой диода, чтоб добиться рассеянного приема. А какой величины ток может выдать светодиод при облучении 1мВт лазером? И как мне его можно замерить, чтоб подобрать подходящую схему датчика? Хотя гдето была... а вот!

ПС. Спасибо за качественную поддержку!

[Gall]

Мне то комповые БП удобнее - лазеров надо штук 5-6 задействовать, да и у меня этих БП есть несколько. Или вы советуете именно от Робитон, чтобы можно было избавиться от перенагрева, точнее от потускнения? Ведь мне нужно, чтоб лазер светил часами.. Это недостаток моей модели лазерного модуля? Нужен другой?

Я просто не люблю использовать компьютерный БП, когда нужно только одно напряжение. Хотя именно по 3.3 вольта там стабилизация, но все равно нерационально. Альтернативы - дешевые блоки питания с одним выходом. Бывают адаптеры вроде Robiton, бывают модули в жестяных коробочках Meanwell. Meanwell мне особенно нравятся - они бывают на любое напряжение, на любую мощность, размеры маленькие.

Ну это само собой Я, кстати, не рассказал - раз луч двигается, значит и приемник должен быть большого размера - около 0,5 - 1 метра. Как раз и была идея о какой-либо рассеивающей свет панели перед фоторезистором... А вот теперь после ваших советов можно ее (панель) сделать просто зеленой! За ней матрица из нескольких фоторезисторов.. Со светодиодами конечно намноооого проще будет - и панель не нужна зеленая, и цена на них смешная... нужно поэкспериментировать с формой диода, чтоб добиться рассеянного приема. А какой величины ток может выдать светодиод при облучении 1мВт лазером? И как мне его можно замерить, чтоб подобрать подходящую схему датчика? Хотя гдето была... а вот!

А я бы сделал так. Фотодиод поставил бы рядом с лазером, а в роли мишени - отражатель типа велосипедного, полоску отражающей ткани. То есть ретрорефлектор, всегда отражающий луч туда же, откуда он пришел. Тогда луч лазера отражается от зеркальца, попадает на мишень, отражается от мишени, попадает обратно на зеркальце и на фотоэлемент.

Фотодиод в пределе может давать ток из расчета один электрон в проводе на один поглощенный фотон. Энергия одного фотона 532 нм = 3.73*10^-19 Дж, то есть при мощности 1 мВт лазер излучает 2.7*10^15 фотонов в секунду. Столько же электронов в секунду сможет пройти через провод от фотодиода. Заряд электрона 1.6*10-19 Кл, значит, в секунду через фотодиод пройдет 0.43 мКл. Итого ток 430 мкА.

Типичная схема усилителя фотодиода такая:

В ней можно использовать любой подходящий операционный усилитель. С дешевым TL071/TL072/TL074 должна прекрасно работать, но обратите внимание на двуполярное питание. Суть схемы очень простая: весь ток фотодиода проходит через резистор Rf (больше некуда), причем напряжение между входами ОУ остается равным нулю. А значит, напряжение на выходе схемы = ток фотодиода * Rf. Здесь ничто не мешает поставить в качестве Rf резистор на 1 МОм и более, и тогда такая схема способна уверенно почувствовать даже ток в несколько десятков наноампер (!). Ее возможности ограничены только шумами операционного усилителя и темновым током фотодиода.

ПС. Спасибо за качественную поддержку!

Не за что!

[donavi]

Это неправильно. Не вводите в заблуждение. Излишне мощный блок питания никому никогда не вредил, если у него правильное напряжение. А сгоревшие диоды - это от неправильной схемы драйвера, которая иногда не сжигала диод только благодаря тому, что блок питания не тянул нагрузку. Странно, что после такой схемы вообще хоть какие-то диоды уцелели.

Дайте тогда пожалуйста хорошую схему драйвера для 3в лазерного диода.
Еще было бы неплохо раздобыть схему понижающею напряжение до 3 вольт, просто у меня огромное количество бп зарядников телефонных а там от 4,5 - 5в.

[walick]

Дайте тогда пожалуйста хорошую схему драйвера для 3в лазерного диода.

Да... проблема с питанием так и не решена. Я уже все батарейки в доме потратил на эксперименты Я повторюсь, что мне нужен лазер, чтоб светил часами..  это недостаток моей модели лазерного модуля? Нужен другой?

А я бы сделал так. Фотодиод поставил бы рядом с лазером, а в роли мишени - отражатель

Идея класс. Но только это для лазерного тира хорошо или еще куда, где посторонний свет на важен - отражатель достаточно сильно на себе рассеивает свет, т.е. дает хорошее световое пятно, а на стороне лазера еще больше - вся рука горит... не совсем подходит для имитации сигнализации
Я больше склоняюсь к панели из зеленого клея на диодах. Понимаю, что она тоже будет светиться, но в моем случае это не проблема: я хочу проотражать луч от стены к стене большими зеркалами, а уже в конце туннеля будет стоять приемник в виде узкой "зеленой диодной полосы" по вертикали и по горизонтали с другой стороны, чтоб можно было подвигать по одному лазеру в каждой плоскости. А так как конечная точка сама будет подсвечена, то горящие рядом с ней панельки не будут выделяться.

Типичная схема усилителя фотодиода такая:

Вот спасибо!

Еще лучше будет, если промодулировать сигнал лазера. Но для этого лазерный модуль должен иметь вход модуляции. Удобная частота модуляции около 10-30 кГц.

Это для регулировки яркости лазера? А эту модуляцию можно с COM порта получить? Ох как я далек от этого   Можете носом ткнуть, где про именно лазерную модуляцию почитать?

[Gall]

Дайте тогда пожалуйста хорошую схему драйвера для 3в лазерного диода.

Ааа, вот в чем дело...

Лазерные диоды ведь никогда не питаются напряжением. Они питаются ТОКОМ, и стабилизировать надо именно ТОК. При попытке стабилизировать напряжение либо диод сгорает, либо стабилизатор не справляется.

Еще было бы неплохо раздобыть схему понижающею напряжение до 3 вольт, просто у меня огромное количество бп зарядников телефонных а там от 4,5 - 5в.

Забудьте про напряжение вообще и стабилизируйте ток. Типовая схема на LM317 вполне адекватна.

Включать последовательно с лазером и питать от любого напряжения (чем больше, тем лучше, но больше 20-30 вольт нежелательно). Минимальное напряжение, при котором схема начинает работать - около 4 вольт. Резистор R1 вычисляется из желаемого тока по формуле. Ток берется из документации на лазерный диод. Если документации нет, начинать надо с самого малого тока и постепенно повышать, но не вздумайте ставить переменный резистор, потому что шорохи его подвижного контакта спалят лазер. И обязательно паяйте все соединения жестко, никаких разъемов.

Недостаток этой схемы - низкий КПД и высокое напряжение питания. Если нужен ток больше 1.5 А, схема строится так же, но вместо LM317 используется более мощная деталь. Если нужен высокий КПД или питание от аккумуляторов, схема строится иначе и становится намного сложнее.

По возможности лучше не использовать "голые" лазерные диоды, а сразу брать модуль со встроенным стабилизатором тока (драйвером). Вот такому модулю как раз и нужно напряжение 3 вольта от любого подходящего источника. Не возитесь с диодом, если можно просто взять готовый модуль.

[Gall]

Да... проблема с питанием так и не решена. Я уже все батарейки в доме потратил на эксперименты Я повторюсь, что мне нужен лазер, чтоб светил часами..  это недостаток моей модели лазерного модуля? Нужен другой?

У вас готовый модуль со встроенным стабилизатором тока, питать можно от любого источника. Если модуль сильно греется, попробуйте питать его не от 3.3 В, а от 3.0 В. Если из-за нагрева падает мощность, попробуйте охлаждать.

Если от батареек работает долго, а от компьютерного БП быстро перегревается - измерьте напряжение. У компьютерного БП оно 3.3 вольта ровно, а от батареек может быть меньше. Используйте БП на меньшее напряжение или соберите понижающий стабилизатор.

Еще лучше будет, если промодулировать сигнал лазера. Но для этого лазерный модуль должен иметь вход модуляции. Удобная частота модуляции около 10-30 кГц.

Это для регулировки яркости лазера? А эту модуляцию можно с COM порта получить? Ох как я далек от этого   Можете носом ткнуть, где про именно лазерную модуляцию почитать?

Это для того, чтобы луч лазера не был непрерывным, а был мигающим с высокой частотой. По этому миганию электроника легко сможет его отличить от посторонних источников света - они не мигают. Для глаза такое мигание незаметно.

Сгенерировать сигнал 10 кГц - элементарно, простейший мультивибратор на NE555 справится. В приемнике нужно будет сделать фильтр на 10 кГц, то есть сделать, чтобы приемник реагировал не на свет сам по себе, а именно на быстрое мигание.

Пример, как это работает на практике. В пультах дистанционного управления телевизоров используется ИК-светодиод. По яркости он примерно как обычный яркий светодиод, не более того. Но он мигает. В самом телевизоре стоит обычный фотодиод и фильтр на частоту мигания. В результате схема совершенно не замечает 100-ваттную лампочку, но четко реагирует на слабенький светодиод, даже если он светит отражением от стены.

Что почитать про это:
"Детский" уровень - Борисов "Юный радиолюбитель".
Начальный-средний уровень - Хоровиц и Хилл "Искусство схемотехники".
Продвинутый уровень - Титце и Шенк "Полупроводниковая схемотехника".

[donavi]

Забудьте про напряжение вообще и стабилизируйте ток. Типовая схема на LM317 вполне адекватна.

А Вот схема моего драйвера она как раз на LM317.


Я ее немного переделал убрал потенциометр и заменил его одним резистором
предварительно рассчитав его номинал здесь  http://www.casemods.ru/services/raschet_rezistora.html
И еще Электролитический кондер я ставлю обычно на 2200mf

[Gall]

В таком виде, как нарисовано, эта схема - убийца лазеров. В ней переменный резистор вообще нельзя ставить. Еще ДО нее нужен конденсатор (2200 мкф пойдет), а вот в самой схеме больше 10 мкФ ставить опасно (может перестать стабилизировать). Что курил автор, написавший, что 7.2 вольта - "идеальное" напряжение, я вообще не понимаю (цифра эта с потолка явно). И кстати если использовать такой переменный резистор, как нарисован, может и дым пойти.

предварительно рассчитав его номинал здесь  http://www.casemods.ru/services/raschet_rezistora.html

Это не та формула. Она для другой схемы. Эту схему по ней считать нельзя. Правильная - на моей картинке.

Не ищите формулы в интернете, особенно на сайтах с красочными картинками. И тем более не ищите готовых онлайн-калькуляторов. 90% таких калькуляторов делают чайники, которые сами в электронике разбираются едва-едва. И если схема нарисована в виде картинки, а не обозначениями деталей - тоже скорее всего чайник рисовал. В них обычно ошибка на ошибке. "Искусство схемотехники" Хоровица и Хилла - вот где надо брать схемы и формулы для расчетов.

P.S. Еще верный признак: все инженеры и опытные радиолюбители привыкли рисовать схему так, чтобы вход был слева, а выход справа. Источник питания справа рисуют только у схем, у которых это не вход (например, у усилителей). На этой схеме вход справа, а выход слева. Рисовавший ее человек вряд ли в своей жизни видел больше двух-трех схем...

[donavi]

Нужна еще схема драйвера где лазер можно промодулировать аналоговым аудио сигналом.

на ebay нашел этот драйвер (не совсем уверен что он подойдет)
http://www.ebay.com/itm/New-Laser-Diode-Driver-for-5mw-1-5w-445-450nm-TTL-Analog-modulation-/221157403770?pt=AU_B_I_Electrical_Test_Equipment&hash=item337e022c7a

Из схем удалось найти это

--------------

--------------


Первая схема без комментарий.
Вторая схема уже поинтересней только не понятно что же там за тип трансформатора который способен выдержать 2000в.
А не будет ли проще трубку соленоидом обмотать и на нее подать модуляцию?
Третья схема весьма интересна но почему то я в ней сомневаюсь

[Gall]

Первая схема абсолютно нерабочая.

Вторая схема элементарно делается, и не такие трансформаторы мотали. Но есть тонкости. К тому же не имеет смысла использовать гелий-неоновый лазер там, где можно использовать полупроводниковый. И дороже, и энергии потребляет больше, и срок службы меньше. Модулирует она хреново - плохая схемотехника, не надо так делать. Лучше подмешать сигнал в электронику БП на низковольтной стороне.

Третья схема непохожа на рабочую.

В общем-то сделать драйвер лазерного диода с модуляцией - это фигня на палочке, задачка для начинающего радиолюбителя. Всего лишь надо подмешать сигнал модуляции в опорное напряжение стабилизирующей схемы. Если лазер мощностью 1-5 мВт, тогда у него скорее всего есть фотодиод, можно стабилизировать с оптической ООС и вообще замечательно получается.

А что, разве схемы из Sam's Laser FAQ не подошли? Их же там вагон и маленькая тележка. Что с ними не так?

[donavi]

Тут я еще не искал Sam's Laser FAQ.
да и he ne модулировать мне не интересно а вот мой диодный на 50mv было бы очень интересно промодулировать.
Все же реализовал первую схему    слегка модернизировал ее поставил трансформатор выдранный из импульсного бп и подал на + драйвера 50mv лазерного модуля, аудио прекрасно передает. остается вопрос не сгорит ли лазер?