Proyector láser RGB

   
 


 

 

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PROYECTOR LÁSER
Básicamente se trata de construir un proyector láser, sin demasiada pretensión en lo que a proyección de gráficos se refiere. Más bien, la idea es lograr representar los clásicos efectos y gráficos de un Láser Show y poder editar o crear gráficos y/o figuras no demasiado complicadas. Aunque estudiando bien el programa de edición gráfica... puede llegar a conseguirse casi cualquier cosa.

(Pienso que puede llegar a ser un artículo bastante interesante; sobre todo para aquél que esté interesado en el tema de proyección láser; debido a la poca o casi nula información y/o afición que existe en España sobre este tema)

¡PELIGRO RADIACIÓN LÁSER!

  Cabe destacar que experimentar o utilizar radiación láser no es un juego y conlleva peligro de exposición; por lo que es de debida lectura la NORMATIVA ESPAÑOLA SOBRE LÁSER, consejos, prevención y óptima utilización de este tipo de componentes. Además de intentar recopilar información en la red sobre el tema, antes de embarcarse en cualquier proyecto.

Resumen de la Normativa sobre Laseres

El gobierno de las prácticas recomendadas de seguridad para un sistema láser determinado dependerá de su clasificación. A continuación se destacan los criterios se utilizan para clasificar los láseres, así como las consideraciones clave de seguridad cuando se opera un sistema con la clasificación indicada. El lector se dirige al "Código de Regulaciones Federales" para una discusión completa de estos temas de seguridad.

Criterios de Clasificación

Longitud de onda: si el láser está diseñado para emitir múltiples longitudes de onda de la clasificación se basa en la longitud de onda más peligrosa.

Características de salida: Por la onda continua (CW) o láser pulsado repetidamente la potencia media (W) y el tiempo de limitar la exposición inherente en el diseño se consideran. Para los láseres pulsados, la energía total por pulso (Joule), la duración del pulso, la frecuencia de repetición del pulso y la exposición del haz radiante emergentes se consideran.

Los láseres de Clase I

Bajo consumo de energía de láser y sistemas láser que no pueden emitir niveles de radiación superiores a la exposición máxima permisible (MPE). Clase 1 láser y sistemas láser son incapaces de causar daño a los ojos. Estos sistemas también se clasifican como, o conocido como la 'exento' láser. Ellos normalmente no son peligrosos con respecto a la visión continua, o se han diseñado de una manera que impide el acceso a la radiación láser (por ejemplo, impresoras láser).

Los láseres de clase II (riesgo bajo)

Rayos láser visibles de baja potencia o sistemas láser que son incapaces de causar daño a los ojos a menos que se ven directamente durante un período prolongado (más de 1000 segundos). Son menos de 1 mW de potencia.

Los láseres de clase III (riesgo moderado)

Potencia media de láser y sistemas láser capaz de causar daño a los ojos con shortduration (<0,25 s) la exposición a los rayos directos o reflejada especularmente. Incluye Clase 3a y 3b láser. 3a clase: los láseres o sistemas láser que normalmente no se produce un peligro si se considera sólo por períodos momentáneos a simple vista. Que puedan representar un peligro si se ve con la óptica de recolección. Tienen niveles de potencia entre 1 y 5 mW. Clase 3B: Láseres o sistemas de láseres que pueden producir un riesgo si se ven directamente. Esto incluye al rayo de visión de los reflejos especulares. Tienen niveles de potencia de entre 5 y 500 mW.

Los láseres de clase IV (riesgo elevado)

Láseres de alta potencia y sistemas de láser (> 500 mW) capaz de causar graves daños oculares a corto tiempo (<0,25 s) la exposición a los rayos directos, reflejada especularmente, o reflejada de forma difusa. Clase 4 láser y sistemas láser también son capaces de causar daños graves de la piel y encender materiales inflamables y combustibles.

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Después de su obligada lectura y como recomendación propia... 
ante todo es muy aconsejable utilizar gafas específicas para trabajar con cada longitud de onda láser, experimentar en espacios completamente controlados, no exponer la vista directamente a la fuente de luz y evitar reflexiones o haces estáticos directamente a los ojos, no apuntar nunca a personas ni animales...

En primer lugar vamos a explicar un poco por encima los diferentes componentes láser; y a la vez haremos una lista de los complementos y materiales necesarios para el montaje del proyector en cuestión:
 
    1-      Distintas longitudes de onda para diodos láser.

405nm = color violeta
445nm = color azul oscuro
473nm = color azul claro
532nm = color verde
635-638nm = color rojo/naranja
650-660nm = color rojo
680nm = rojo oscuro
 
Entre estas diferentes longitudes de onda, hay colores que brillan más que otros (son más sensibles para el ojo humano); así el más vistoso y brillante es el VERDE (532nm), luego estaría el AZUL CLARO  y  ROJO/NARANJA (473nm635nm, respectivamente). A continuación el AZUL OSCURO (445nm) y ya como poco vistosos el color VIOLETA (405nm) y el ROJO (650-660nm); a continuación vendría el ROJO OSCURO (680nm).
Por debajo del violeta, estarían los ultravioleta (UV) que no son apreciables por el ojo humano y por encima del rojo oscuro, los infrarojos, que tampoco son vistos por él.
Así que nos centraremos en la franja que más brilla y es más sensible para el ojo humano…  445nm – 532nm – 635nm, es decir... AZUL, VERDE y ROJO/NARANJA.
 
Calculadora de longitudes de onda:
Nos va a servir para hacer comparaciones de intesidades de luz entre colores, así podemos determinar la potencia necesaria para cada color de diodo láser que queramos implementar.
Como ejemplo: para un módulo VERDE (532nm) de 30 mW, tendríamos que poner un módulo ROJO/NARANJA (635nm) de 250mW; para que estos luzcan igual ante nuestros ojos.


Tabla de longitudes de onda más utilizadas:




Para consultar información sobre láser.

http://laserpointerforums.com/
http://www.photonlexicon.com/forums/forum.php
http://www.hingednewt.com/Pages/default.aspx


Así pues, una vez tenemos los módulos láser elegidos, necesitamos de unos motores y espejos que muevan el haz en distintas direcciones para proyectar los efectos del rayo. Estos motores son llamados GALVOS (galvanómetros láser).
Módulo láser:
Se trata de un diodo láser, con su respectiva lente encapsulado en algún tipo de soporte o caja refrigerada por un pequeño ventilador y conectado a una placa para el ajuste de potencia, enfoque  y corriente necesaria para su óptimo funcionamiento (encendido/apagado).




2-      Galvanómetros láser.
Consta de dos motores colocados a 90º entre ellos y con sendos espejos que reflejarán el/los rayos láser en diferentes direcciones (X-Y); osea en dos ejes, horizontal y vertical. Con el movimiento de éstos se obtienen todos los efectos del show láser. Estos galvanómetros se pueden encontrar en diferentes "velocidades" (apertura de ángulos). 12, 20, 30, 40, 50Kpps... a más velocidad, más ángulo de apertura y más calidad en los gráficos de proyección (menor parpadeo).




Estos galvos, necesitan de una placa amplificadora por motor (2), una para cada eje (X -Y), la cual será la encargada de mover el espejo en la dirección correspondiente y una fuente de alimentación para el correcto suministro de corriente necesario para mover los motores.




3-      Tarjeta Show Card.
Se encarga de enviar “los datos” (efectos de iluminación) a la controladora de los galvos, para que éstos se muevan en la dirección correcta y dirijan el haz que formará el efecto de proyección previamente programado. Esta tarjeta puede ser DMX (básica) y/o software ILDA (más completa, programable y precisa para proyectar complejos efectos de show láser). Además también es la encargada de alimentar los láser conectados a ella; controla la potencia y el encendido/apagado de los diferentes diodos láser conectados. En este caso... RGB (red, green, blue), los tres colores básicos ideales para la proyección.
Esta tarjeta también llevará conectado a ella un pequeño micro con su potenciómetro de regulación de nivel (que irán colocados en el frontal del proyector), como otra opción totalmente seleccionable para poder activar el conjunto por medio de sonido externo captado por el micro.





4-     Hardware y Software IShow.
Es básicamente un DAC; y será el encargado de conectar todo el conjunto anteriormente citado al ordenador para su ajuste, programación, edición y realización de efectos láser por medio de un software específico para ordenador.



Captura de una pantalla de edición, con el programa Ishow ILDA láser.




5-      Boceto de la distribución y vistas de la caja del proyector.
Esquema básico realizado con Corel Draw de la distribución de los componentes en la base de anclaje; y algunas vistas de la caja diseñada para albergar al proyector.





6-      Montaje y construcción.
Especificaciones técnicas:

Clase de láser: 3B
Configuración: RGB
Tipo de modulación: TTL.
Mezcla de colores: 7 colores de salida.
Módulo verde: 532nm/150mW.
Módulo rojo: 635nm/200mW.
Módulo azul: 445nm/550mW.
Potencia total de salida: 900mW/240v.
Escáner galvo: 30Kpps.
Software: IShow LaserShow.
Conexiones: ILDA DB-25 y DMX-512.
Entrada de micro con potenciómetro regulador de señal.

Nota: cuando esté terminado, disminuiré gradualmente la potencia de los tres módulos láser, hasta que sea lo suficientemente visible bajo la utilización de una máquina de humo y lo menos peligroso posible para la vista.


A la espera de la base de aluminio de 6mm de grueso donde ir fijando y ajustando todos los componentes necesarios... voy haciendo pruebas provisionales sobre un tablero.
En las siguientes imágenes... el módulo de verde (532nm) disparando directamente a los galvos y dos módulos de rojo (635nm), fijos; éstos últimos sin conectar a la tarjeta Show, ni a los galvos, solo conectados directamente a una fuente de alimentación de 12v. de PC.
Módulo verde de 532 nm/150mW TTL.










Para el ajuste, alineación y mezcla de colores entre diferentes longitudes de onda láser, es necesario incorporar espejos dicróicos (cristales), que dejarán pasar o reflejarán los distintos tipos de onda, para que éstas se dirijan hacia los galvos en función de tiempo y potencia que hayamos asignado mediante el programa para tal efecto; en este caso el ISHOW ILDA.

Este sería el esquema adecuado de la colocación y proyección de los tres colores RGB sobre los espejos dicróicos, éstos deben de estar a 45º del haz para la correcta mezcla de colores.



Con estos dicros (RDM y BDM), en la posición correcta y con la mezcla precisa de los tres módulos láser TTL bien alineados (rojo, verde y azul)... se consiguen 8 colores a la salida del proyector (ROJO, NARANJA, MAGENTA, AZUL, CIAN, VERDE, AMARILLO y BLANCO).


Módulo azul 445nm.






Mecanizando la base de aluminio (400 x 280 x 6mm).




Colocando componentes, a falta de los dicros, el controlador del módulo de rojo, el hardware Ishow y las fuentes de alimentación...




Plano de los soportes para los cristales dicróicos.




En esta imagen se puede apreciar la sujeción del cristal al soporte; este último entra dentro de una "U" y queda sujeto a ella por medio de cinta adhesiva de doble cara. Hasta el momento, tal y como están se pueden ajustar... tanto altura, como desplazamiento y ángulo de incidencia (45º) entre el láser y el galvo; faltando para su terminación final el sistema de ajuste en inclinación vertical con respecto al láser.




Soportes acabados... con los tornillos superiores; al desplazar la pequeña chapa que sujeta la parte superior del cristal, se puede ajustar fácilmente la verticalidad del espejo.




Base del proyector completa y ajustada.












Proyecciones con colores. La calidad de las fotos no es buena, pero se pueden apreciar los diferentes colores que forman el gráfico.






Después de varias pruebas con el software Ishow LaserShow; se llega a la conclusión de que es una verdadera castaña; deforma las imágenes de los gráficos, debido a problemas de firmware; recopilando información por la red de usuarios de dicho programa, todos llegan al acuerdo de que el programa tiene fallos en este sentido y una de las mejores opciones (casi unánime para aprovechar el aparato) es utilizar el DAC de Ishow y olvidarse del programa en sí. Para ello un gran aficionado estadounidense ha hecho un programa llamado Spaghetti Laser.

http://www.hingednewt.com/Pages/default.aspx

El cual ha tenido muy buena crítica, revisión y aceptación entre los usuarios de láser show que lo han probado; ya que se trata de un programa completo, versátil y sencillo de manejar que tiene un rendimiento y calidad muy por encima de Ishow, además de tener soporte, actualizaciones y mejoras por parte de su creador (GARY). Excelente compañero, aficionado y gran profesional en la materia.

Personalmente le estoy muy agradecido por la ayuda prestada.
Así que iré trabajando con dicho programa para representar gráficos láser.

Algunos ejemplos (pantallas) del software SPAGHETTI:





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