Ніч, порожня стіна на відстані 30 метрів, і ваше ім’я, написане лазером з саморобного пристрою, що поміщається в долоні. Саме це вдалося зробити Бену з каналу Ben Makes Everything — і шлях до цього результату виявився значно тернистішим, ніж він сам очікував.
Все почалося з банального бажання: проєктувати текст на стіну з великої відстані. Звичайні проєктори для цього не підходять — лампи й світлодіоди дають некогерентне світло, яке розсіюється. Лазер — інша справа. Але готові «шоу-лазери», що використовуються на концертах, коштують шалені гроші, жеруть багато енергії і взагалі заточені під геометричні візерунки, а не текст.
Тому Бен пішов власним шляхом. Його ідея базувалася на ефекті залишкового зображення (Persistence of Vision): якщо лазерна точка рухається достатньо швидко, мозок сприймає її як суцільну лінію. А якщо таких ліній кілька — виходить зображення.
Дзеркала, що обертаються — і миготять
Конструкція виявилась досить елегантною в теорії. Циліндричний барабан із дзеркалами під трохи різними кутами обертається навколо своєї осі. Лазер б’є в дзеркало — і відбитий промінь пробігає по стіні горизонтальну лінію. Наступне дзеркало — наступна лінія, трохи нижче. Швидко вмикаючи й вимикаючи лазер, можна «малювати» сегменти — і з них складається літера чи слово.
Для мотора Бен узяв старий 80-гігабайтний жорсткий диск із зламаного комп’ютера. Безщіткові мотори HDD крутяться тихо й швидко — те, що треба. Рідна плата керування виявилась примхливою, тому він знайшов простий зовнішній драйвер із потенціометром для регулювання швидкості.
Версія перша
Перший прототип справді проєктував текст. Але проблем виявилось із надлишком:
- Зображення було жахливо тьмяним — маленький 5-міліватний червоний лазер, що мигає мікросекундами, майже не видно навіть у темній кімнаті
- Лінії були занадто далеко одна від одної й нерівномірні — 3D-принтер не дав потрібної точності, а кут між дзеркалами в 1 градус на стіні за 15 футів дає вже помітну щілину
- Зображення дивно «гуляло» горизонтально — чи то дисбаланс барабана, чи якийсь дивний фідбек між перериваннями й тактовою частотою Arduino
Версія друга
На зміну слабкому червоному лазеру прийшов зелений 120-міліватний монстр на 532 нм — саме ця довжина хвилі найближча до піку чутливості людського ока. Паралельно Бен перепроєктував барабан: 12 дзеркал замість восьми, кожне з регульованим кутом нахилу за допомогою гвинта.
Виглядало це все дуже круто. Але «круто виглядає» й «стабільно працює» — різні речі. Регулювання виявилося пеклом: навіть мікроскопічний поворот гвинта зміщував дзеркало занадто сильно. А пластик з часом «пливав», і вчорашнє налаштування до ранку вже не відповідало дійсності. Крім того, зелений лазер погано модулювався — давав дивне смугасте мерехтіння всередині ліній і взагалі поводився непередбачувано.
Маленька деталь, що вбила три лазерні діоди
Паралельно Бен взявся будувати власний драйвер лазера. Лазерним діодам потрібне стабільне живлення за струмом (не напругою) — інакше вони перегріваються й виходять із ладу. Схема на LM317 здавалась простою… але щось іде не так, і діод здихає. Потім другий. Потім третій.
«Я перейшов на світлодіоди, бо це ставало вже смішним і дорогим» — зізнається Бен у відео.
Саме на світлодіодах він нарешті помітив: при включенні є короткий спалах яскравішого світла. Причина — зайвий конденсатор у схемі, який скидав накопичений заряд у момент включення. Світлодіод цей імпульс витримував, а ніжний лазерний діод — ні. Після видалення конденсатора все запрацювало.
Версія третя
Замість складного розбірного барабана — простий циліндр із прорізями під дзеркала й гнучкими пластиковими «язичками», що регулюються одним гвинтом. Менше деталей, менше хаосу.
Зелений DPSS-лазер (той, що через кристал) полетів на смітник — він фізично не вмів миттєво вмикатися, а значить, для цього пристрою категорично не підходив. Натомість прийшов прямий діодний лазер на 520 нм у мідному корпусі з гарним тепловідводом. Щоб прибрати залишковий часовий лаг при включенні, Бен додав резистор, що пропускає мікроскопічний струм через діод навіть у «вимкненому» стані — це
