Стабилизатор тока с ttl модуляцией это

Лазерный проектор

Лазерный проектор [1] — это прибор, который проецирует изменяющиеся лазерные лучи на экран в профессиональных или пользовательских нуждах.

В корпусе проектора расположены:

• Лазер;
• Гальванометрический сканер или акустооптический цветовариатор;
• Дихроические зеркала и другие оптические элементы.

В лазерном проекторе может быть один лазерный источник, для проектирования только одним цветом, или три лазерных источника для проекции в RGB.

Лазерные проекторы позволяют прорисовывать на различных плоскостях лазерную графику высокой интенсивности и четкости: голограммы, текстовую информацию, 3D-рисунки и фигуры, логотипы. Управление лазерными проекторами осуществляется по протоколу DMX или с помощью контроллера ЦАП (цифро-аналогового преобразователя), при использовании компьютера [1] .

Содержание

• 1 Типы используемых лазеров
  • 1.1 Лазеры с диодами (с непосредственной накачкой)
  • 1.2 Твердотельные DPSS лазеры (с диодной накачкой, с удвоением частоты)
  • 1.3 Газовые лазеры (практически не используются после 2006 года)
• 2 Гальванометрический сканер
• 3 Дихроичные зеркала
• 4 Режимы работы лазерного проектора
  • 4.1 Гашение
  • 4.2 Модуляция
  • 4.3 Аналоговая модуляция
  • 4.4 TTL-модуляция
• 5 Применение
• 6 См. также
• 7 Примечания

Типы используемых лазеров [ править | править код ]

В лазерных проекторах используются:

Лазеры с диодами (с непосредственной накачкой) [ править | править код ]

Красный: 635 нм, 642 нм, 650 нм, 660 нм; Зелёный: 515 нм; Синий: 445 нм; Фиолетовый: 405 нм.

Твердотельные DPSS лазеры (с диодной накачкой, с удвоением частоты) [ править | править код ]

Красный: 671 нм; Зелёный: 532 нм; Голубой: 473 нм; Синий: 457 нм.

Газовые лазеры (практически не используются после 2006 года) [ править | править код ]

Красный: He-Ne (гелий-неоновый) @ 632.8 нм, Криптон @ 647.1 нм; Зелёный: Аргон @ 514.5 нм; Голубой: Аргон @ 488 нм; Синий: Аргон @ 457.9 нм; Мульти-цвет (WhiteLight): газовая смесь Аргон/Криптон 647.1 нм, 514,5 нм, 488 нм, 476.5 нм, 457.9 нм.

Гальванометрический сканер [ править | править код ]

Гальванометрический сканер — электромагнитное устройство, в котором перемещающиеся зеркала (закреплённые на конце поворотного вала), отражают лазерный луч, и тем самым, создают нужную лазерную проекцию, анимацию и текст. Одной из главных характеристик сканера является его производительность, измеряемая в количестве точек в секунду, которые способен отобразить сканер. Например, обозначение 30К обозначает максимальную производительность сканера до 30000 точек в секунду. Следует отметить, что действительная производительность сканера зависит от текущего угла развёртки проекции. Чем больше угол, тем меньше текущая производительность сканера.

Дихроичные зеркала [ править | править код ]

Дихроичные зеркала, используемые в лазерном проекторе, необходимы для объединения лазерных лучей разных цветов, например, они позволяют объединить красный, зелёный и синий лучи в один луч белого света. Обычно они пропускают красный свет, отражая синий и зелёный, либо пропускают зелёный и отражают красный и синий.

Режимы работы лазерного проектора [ править | править код ]

Гашение [ править | править код ]

В этом режиме работы, лазерный луч отключается, а зеркала меняют своё положение во время создания анимации или текста. Гашение — это ультра быстрая операция, которая происходит, как правило, сотни раз в секунду. В новейших твердотельных лазерах гашение выполняется напрямую через электронное управление источником. С газовыми лазерами, такими как аргон или криптон, это было невозможно и гашение осуществлялось посредством третьего гальванометра, прерывающего луч механически. Новая технология Poly-Chromatic Acousto-Optic Modulator (Поли-хроматического акустооптического модулятора), или PCAOM позволило устанавливать высокоскоростную электронную заглушку и управлять интенсивностью излучения и цветом лазерного луча в многоцветном лазерном проекторе.

Модуляция [ править | править код ]

Данный режим работы поддерживают DPSS проекционные лазеры (аналоговую модуляцию, TTL-модуляцию или оба режима). Модуляция обычно определяется в кГц. 2 кГц считается низким показателем модуляции, 30 кГц — высоким. Производители не указывают точную взаимосвязь между этим показателем и работой лазера.

Аналоговая модуляция [ править | править код ]

Аналоговый сигнал используется для контроля интенсивности выходного пучка (это напряжение в диапазоне от 0 до 5 Вольт). В RGB лазерном проекторе (с 8 битной системой) при помощи аналоговой модуляции в Вашем распоряжение будет 16,7 млн цветов. Однако, поскольку в большинстве лазерных шоу, программное обеспечения для управления лазерной модуляции яркости, использует шаг 0-100 % (вместо 255), общее количество доступных цветов в распоряжении остаётся 1 000 000. Кроме того, обычные лазерные источники начинают работать при напряжении в пределах 1-2 Вольт, а достигают полной яркости при напряжениях от 3,5-4 Вольт, соответственно, кривая мощности/напряжения между этими точками не идеально линейная. Следовательно, динамика цветовой палитры в реальном лазерном шоу уменьшается до нескольких тысяч различных цветов.

TTL-модуляция [ править | править код ]

Наличие режима TTL-модуляции указывает на то, что лазерный проектор не поддерживает аналоговую модуляцию на выходе, управляется только включением/выключением. С RGB лазерным проектором в режиме TTL-модуляции в распоряжении будет семь цветов: белый, жёлтый, пурпурный, голубой, синий, зелёный и красный.

Применение [ править | править код ]

Лазерные проекторы применяются в кинотеатрах [2] [3] .

Обзор китайского DPSS лазера 532nm

За последнее время китайцы освоили производство относительно мощных и недорогих твердотельных лазеров с диодной накачкой (DPSS ). Наверняка многим было бы интересно узнать, что находится у них внутри, какие характеристики эти лазеры имеют и на чем китайцы сэкономили.

Под катом – обзор такой необходимой в каждом доме вещи, как одноваттный зеленый лазер.

Прежде, чем написать что-то, хочу подчеркнуть большими буквами:

при работе с такими лазерами нужна защита!

Как минимум нужны очки, защищающие от 808nm и от 532nm. Далее я покажу, почему это так важно.

В этом обзоре не будет видео о том, как лазер поджигает спички, лопает шарики и т.п.: такого навалом и в Youtube. Вместо этого мы проверим соответствие заявленных характеристик реальным, и, конечно, рассмотрим конструкцию этого прибора – обязательная доза geek porn обеспечена.

Основные характеристики

Пройдемся по характеристикам по порядку.

Длина волны: 532nm

FAIL. Из апертуры светит не только 532nm (зеленый), но и 808nm и 1064nm (невидимый инфракрасный). Причем светит так, что не учитывать этого нельзя. Инфракрасный фильтр в лазер не положили.

Выходная мощность: > 1Вт

TRUE. Полная выходная мощность на всех длинах волн переваливает за 2.5Вт. Выход полезного зеленого – порядка 1.8Вт, что тоже значительно превышает заявленную мощность – это характерная черта всех китайских лазеров такого типа.

Из измерений следует, что на невидимую инфракрасную часть излучения приходится порядка 700 милливатт, получить которые в незащищенный глаз гораздо проще, чем кажется (см. следующий пункт).

Расхождение пучка: 2 мрад

FAIL. Измеренное расхождение для 532nm составило 2.3 мрад. Для 808nm – на порядок больше, примерно 30 мрад. Выглядит это так:

Фиолетовый – это ИК. Обратите внимание на относительную яркость ИК и зеленого. Диаметр зеленого луча соответствует белому пятну на фотографии, зеленая кайма – это уже рассеяние от поверхности.

Таким образом, держа голову возле зеленого луча (при юстировке оптики и т.п.) есть немалый шанс попасть под пучок ИК, который свободно пройдет сквозь очки, защищающие от 532nm, и доставит кучу радости офтальмологам. Поэтому еще раз:
Обязательно установить инфракрасный фильтр!

Диаметр луча у апертуры:

TRUE. Так и есть.

Поперечная мода: TEM₀₀

FAIL. Мода Гаусса-Лагерра низшего порядка получается только при совершенно незначительной мощности (меньше 50 мВт). Выше этого порога имеем что-то вроде такого:

Уже не TEM₁₀, но еще и не TEM₁₁. Это довольно типично: при таком резонаторе и мощности сложно избежать усиления мод высшего порядка.

Модуляция: до 30 кГц TTL

FAIL. Для тестирования я собрал на коленке простенький TTL ШИМ на 26 кГц (Внимание, смертельный номер! Без микроконтроллеров и ПЛИС!) из имеющихся в наличии компонентов (компаратор LM339 плюс обвязка):

И при различной скважности получил на фотодиоде вот такие осциллограммы:

25%

50%

75%

От входного прямоугольного TTL тут осталось мало. Спектр же сигнала, как и положено, изобилует гармониками:

Охлаждение: элемент Пельтье с вентилятором

TRUE. И Пельтье и вентилятор присутствуют. В процессе работы корпус излучателя практически не нагревается.

Полезный инструмент

При работе с DPSS лазерами полезно иметь инфракрасный визир. Самый доступный вариант – купить дешевую цифровую мыльницу и извлечь из нее инфракрасный фильтр. В результате вместо одной бесполезной вещи получим две полезные: ИК-камеру и фильтр. ИК-фотографии я делаю аппаратом Olympus VG-150, который обошелся мне менее чем в 2000 рублей, включая доставку. Кроме того, фильтр в нем не приклеен к матрице, а просто лежит на ней, придавленный резинкой, и снимается без труда и повреждений за две минуты.

Этот же фильтр можно использовать и для лазера: максимум пропускания у него как раз в области зеленого. Только не рекомендую крепить его прямо на выходное отверстие (даже изнутри) – рассеянного на фильтре света достаточно, чтобы неприятно слепить.

Переходим к geek porn

Блок питания

На БП присутствуют:

Вскрытие блока показало, что для удобства пользователя разъемы ключа и блокировки замкнуты «соплей» на обратной стороне платы, а выключатель с ключом не подсоединен вообще:

Конструктивно блок состоит из двух модулей: импульсного источника питания на напряжения 5 и 12 вольт и драйвера диода, совмещенного с регулятором для двух термоэлементов.

Импульсный источник

Представляет собой два одинаковых источника в одном корпусе: первый – 12В 6.5А, второй – регулируемый 4.6–6.3В 6.5A. Пусть вас не смущают одинаковые цвета проводов: верхние красные это 5В, а нижние красные – 12В.

Драйвер

Не отличается изощренностью конструкции:

Три линейных стабилизатора тока на ОУ LM358 и выходными каскадами на IRF530N (MOSFETы с обратной стороны платы) – для диода лазера и двух термоэлементов. Термоэлемент используется только один. Верхняя левая микросхема это 74LS00, она включает лазер при условии высокого уровня на разъеме модуляции TTL, соответствия температуры датчиков ожидаемой и сработке пятисекундного таймера задержки, собранного на микросхеме NE555 (левая нижняя). Все остальные микросхемы – LM358.

Самый левый резистор регулирует ток лазера. Большие резисторы используются в качестве токоизмерительных шунтов. MOSFETы прикручены к массивному радиатору размером со всю плату драйвера. Стабилизатор тока лазера питается от +5В, а термоэлементов – от +12В.

Качество пайки среднее, со следами ручной доработки напильником.Сэкономили на фильтрующих элементах, в остальном особого криминала нет.

Ток лазера установлен на 5.4А, что позволяет предположить, что накачка рабочего тела производится пятиваттным ИК лазерным диодом. Отсутствие второго термоэлемента означает, что кристалл KTP не подогревается, и поэтому, возможно, работает не в оптимальном режиме, что сокращает срок его службы.

Заключение

Пожалуй, единственное, что соответствует спецификации в данном лазере, это мощность. Зато ее дали с запасом. Ожидаемый срок работы тоже внушает сомнения, но это станет понятным при разборке излучателя. Этот обзор и так получился довольно объемным, т.ч. описание конструкции собственно лазера я вынесу во вторую часть.

Этот лазер весьма опасен: мало того, что светит инфракрасным на 700 мВт, так еще и включается неожиданно. Впрочем, и то и другое просто устраняется. Напрямую у китайцев на Aliexpress на момент написания статьи такой лазер можно было купить за $650, не считая доставку.

Блоки питания лазерных диодов

Блок питания лазерных диодов предназначен для:

• питания лазерного диода стабилизированным током для работы в непрерывном и импульсном режимах

контроля тока лазерного диода

стабилизации и контроля температуры лазерного диода

контроля выходной мощности лазерного диода с помощью встроенного фотодиода обратной связи

защиты лазерного диода от электрического пробоя и перегрева

Основные возможности блока питания:

• Питание лазерного диода в непрерывном и импульсном режимах

Стабилизация и визуальный контроль рабочего тока лазерного диода с возможностью управления и ограничения максимального значения тока

Защита от электрического пробоя и перегрева

Стабилизация и управление рабочей температурой лазерного диода

Контроль выходной мощности лазерного диода с помощью встроенного фотодиода обратной связи

Запись в интерфейс полного времени работы блока питания

Грубая и точная установка рабочих параметров

Внешняя модуляция с помощью TTL-сигнала

Возможность управления от компьютера с помощью интерфейса RS-232

Основные технические параметры:

Модель LDD-10М

Блок питания лазерных диодов предназначен для:

• питания лазерных модулей моделей ATC-S4-F200, ATC-S6-F400, ATC-S8-F600 and ATC-S8-F200 стабилизированным током для работы в непрерывном и импульсном режимах

контроля тока лазерного модуля

стабилизации и контроля температуры лазерного модуля

контроля выходной мощности лазерного модуля с помощью встроенного фотодиода обратной связи

защиты лазерного модуля от электрического пробоя и перегрева

Основные возможности блока питания:

• Питание лазерного модуля в непрерывном и импульсном режимах

Стабилизация и визуальный контроль рабочего тока лазерного модуля с возможностью управления и ограничения максимального значения тока

Защита от электрического пробоя и перегрева

Стабилизация и управление рабочей температурой лазерного модуля

Запись в интерфейс полного времени работы блока питания

Грубая и точная установка рабочих параметров

Внешняя модуляция с помощью TTL-сигнала

Возможность управления от компьютера с помощью интерфейса RS-232

Основные технические параметры:

Модель LDD-10N

Блок питания лазерных диодов предназначен для:

• питания лазерных модулей стабилизированным током для работы в непрерывном и импульсном режимах

контроля тока лазерного модуля

стабилизации и контроля температуры лазерного модуля

контроля выходной мощности лазерного модуля с помощью встроенного фотодиода обратной связи

защиты лазерного модуля от электрического пробоя и перегрева

Основные возможности блока питания:

• Питание лазерного диода в непрерывном и импульсном режимах

Стабилизация и визуальный контроль рабочего тока лазерного модуля с возможностью управления и ограничения максимального значения тока

Защита от электрического пробоя и перегрева

Стабилизация и управление рабочей температурой лазерного диода

Контроль выходной мощности лазерного диода с помощью встроенного фотодиода обратной связи

Запись в интерфейс полного времени работы блока питания

Грубая и точная установка рабочих параметров

Внешняя модуляция с помощью TTL-сигнала

Возможность управления от компьютера с помощью интерфейса RS-232

Основные технические параметры:

наверх

Лазерный Диод Драйвер Схема

Знаю, тема ЛД 1000 раз обсасывалась, но всё же. Нужен годный драйвер для ЛД — причем желательно, чтобы держал все типы ЛД распространенные на рынке 405 445 808 и 650nm(я честно не понимаю в чем разница, т.к. ЛД нужен всего лишь определенный ток, но почему-то на всяких али и ибеях под драйвером всегда пишут для какой он длины) + само собой, ток должен подстраиваться и максимально держать, ну допустим 200-250ма. + должен быть опторазвязанный ттл(допустим источник у лазера свой собственный и земли разные у мк и лазера) с частотой чем больше тем лучше., ну хотя бы 100khz(на самом деле наверное и 10khz хватит) и да. Я нуб в этом. Сильно не пинайте начал смотреть схемы, начиная от самой простой на народной lm317(пока без опто развязки): потом наткнулся на такие драйвера и на такие понял, что что-то можно сделать на LM358 начал читать кота.

Не понял что такое ‘световая мощность луча’ — всегда думал что это просто регулятор тока(но я ж нубас так, что теперь уже не уверен) потом начал читать страшные комменты к этой статье и понял, что PD есть не везде, а там где нет — надо какие-то нечеловеческие схемы городить + эта схема у половины не завелась и вообще тут какие-то заморочки. + я не знаю нужно ли ограничивать напряжение в дополнению к току, наткнулся на схему которая на 2х lm317, одна ограничивает напряжение, а сразу за ней стоит вторая и ограничивает ток, но смущает то, что эта схема чуть ли ни единственная(с какого-то форума, ща уже не найду).

Под термином ‘лазерный диод’ понимается лазер полупроводникового типа, основа конструкции которого представлена диодом. Принцип работы диодного лазера. Схема собрана на понижающем преобразователе L5973. Схема стабилизирует ток около 1.3 А при падении на диоде 4.3 В. Ток стабилизации может быть задан резистором R5 Это сообщение отредактировал VladislaV_ — Jul 3 2011, 05:53 PM Присоединённое изображение (Нажмите.

Т.е., например, что будет если я, допустим, на классическую схему lm317 ограничивающую ток подам 9в, а потом 12в — понятно, что LMка будет больше греться, но что будет с ЛД, не поплохеет ли ему? + наткнулся на этот тред (там нубее меня чел, но дело не в этом), дык вот, там совсем другие схемы рисуют, и вообще говорят что lm317 вместе с контролем с мк — это плохо(правда там чел видимо совсем быстро ШИМить собрался) + конечно хотелось бы всё же контролировать мощность луча т.е. Прежде всего нужно усвоить, что любой светодиод это ТОКОВЫЙ элемент. Поэтому управление производится изменением тока через него.

Если поставить стабилизатор тока хоть на LM317, хоть на чем угодно, то изменение входного напряжения стабилизатора никак не должно отразиться на режиме светодиода. То есть все будет работать пока не сгорит стабилизатор от перенапряжения или перегрева. Мощность потребляемая светодиодом и мощность излучения это совсем разные вещи. КПД самых крутых лазерных светодиодов доходит до 30%. Всякие noname или али в несколько раз меньше. По поводу схемы с кота на 358.

Стабилизация осуществлена обратной связью от встроенного фотодиода. Так что все упирается в хороший стабилизатор тока с возможностью регулирования. Именно током и меняется мощность луча. По поводу схемы с кота на 358. Стабилизация осуществлена обратной связью от встроенного фотодиода. Простой вопрос: Надо с ней связываться или нет?

(имеется в виду со схемой?) ПС Спасибо, что ответили!! То что вы написали, в принципе, прописные истины, я это всё естественно знал, на самом деле я не такой уж я и нуб(просто привычка когда спрашиваю всегда приписочку делать, что я нуб). Объяснять что диоды управляются током не нужно — здесь уже наверное перегиб, хотя если в раздел зайдет новичек — будет полезно.

А вот на то, что меня интересует ответов по прежнему нет. Наверное я не умею спрашивать, за всей моей портянкой был скрыт достаточно простой смысл: — Какие схемы практичнее и стабильнее? Какую схему выбрать из практических соображений?

С какими схемами исторически было меньше всего проблем итд? Теория про лазеры и ЛД мне не нужна.

У меня чисто ‘шкурные’ интересы, но т.к. Они пока в голове, в раздел ‘практика’ их постить рано. К тому же Вы не ответили на самый щекотливый вопрос, от которого почему-то увиливают на всех форумах: 1) как управлять ЛД с мк? 2) не поплохеет ли ЛД при использовании ключика, т.е. Не будет ли сильно пульсировать lm317 если открывать и закрывать ключ? 3) как управлять ЛД с мк хоть с какой либо частотой, хотя бы 10khz? (желательно схемкой) 4) опторазвязка в эту кучу?

Espada Драйвер Сенсор Терминал. Вопросы выделил жирным. Хоть при ШИМ, хоть при в линейный стабилизатор. Не понял что тут сказано, в смысле конкретно в этой подфразе: ‘хоть при в линейный стабилизатор’? Имелось ввиду шимить прям перед стабилизатором чтоль? Если да, то мне кажется это не хорошая идея.

Еще совсем нубские вопросы Допустим я возьму первую схему из стартового поста (та в которой lm317 и транзистор после ЛД) и вкорячу в неё оптопару: 1) не будет ли кондер в 10мкф(а некоторые советуют и больше) — делать слишком плавное выключение включение, ведь мне нужна скорость — не лучше ли поставить транзистор перед кондером, ну или в крайнем случае перед транзистором поставить кондер поменьше, но очевидно это не лучшим образом скажется на ЛД — нужен совет. 2) какой транзистор выбрать и какую оптопару(есть быстрые 6n137, но они скорее всего не подойдут, гляжу люди только всякие линии данных на них делают) 3) прошу нарисовать схему с применением, например, 6n136 или 6n138 оптопар (или какую Вы подскажите) и npn транзистора я с оптопарами почти не работал. Только с простейшей pc817 и то один раз. А зачем вообще скорость вкл/выкл?

Передача по лазерному лучу? Абсолютно верное подключение. Если с самой первой схемой на LM317, то конденсатор параллельно диоду или резко уменьшать, или вовсе убирать. Или включать его не параллельно лазеру, а между выходом стабилизатора и землей. Кроме того, как будет вести себя LM317 при импульсной нагрузке? Нужны испытания со снятием осциллограмм.

Тогда все понятно будет. Это все можно ‘на коленке’ собрать и проверить. Хоть с 817-м оптроном. Без всякой оптики с генератора подать на светодиод оптрона и смотреть что будет на эквиваленте лазера.

Если будут выбросы при подключении нагрузки, то хреново это может кончится для лазера. Поставить программу и из компьютера получится осциллограф. Не очень, конечно, по параметрам, но что то увидеть можно. А насчет уверенности.

По паспорту на LM317 переходный процесс при изменении нагрузки имеет длительность порядка 5 мкс. 200 герц получается.

В какой то мере лечится конденсатором на выходе. Уменьшаются и длительность и амплитуда.

Но нужно увеличить быстродействие не в 2-5, а хотя бы раз в 10. А лучше в 50. Это проще на ‘рассыпухе’.

Или специализированные драйвера по специализированным ценам. Смоделировал в протеусе схему на lm317 — уж не знаю на сколько это правда, действительно какие-то пульсации есть нашел вот такой драйвер OFL144 на lm358 тут и тут он как раз уже с TTL и написано, что до 10khz можно модулировать и кстати хоть он и на lm358 — там не используется PD вывод — как на схеме с кота нашел на ebay и, ради прикола, заказал — по виду такой же причем на odicforce.com — пишут про него, что синие лазеры зажигает — максимальный вольтаж драйвера 8 вольт(т.е. Классические 5.5в для 405нм там будут), а на ebay и на sun-store.ru — написано что подходит только для красных и ИК диодов и максимальный вольтаж драйвера — 5 вольт. Вот я и думаю в чем прикол — это они пишут просто потому, что для синих надо больше 5в питания(т.е. На драйвер надо подать ещё больше) и продаваны боятся, что люди туда подадут 9в и драйвер будет греться или вообще сгорит, или есть какая то объективная причина почему он предназначен только для красных ЛД. И самое главное есть ли у кого нибудь схема этого чуда?

В свое время(во времена всеобщего помешательства на лазерах) якобы — это был очень популярный драйвер. Я попытался срисовать с платы — но переходы уходят под компоненты — их что там. Наверное можно логически домыслить — но на это нужно время, которого как всегда нет.