Досвід створення лазера з DVD-RW приводу Артемом Калініним
Напевно у всіх ще з дитинства була мрія мати свій власний потужний лазер, здатний пропалювати сталеві листи, тепер ми можемо на крок наблизитися до мрії! листи стали різати не буде, а ось пакети, папір, пластмасу легко!
Питання: А який лазерний діод підійде?
Відповідь: Підійде ЛД тільки від пишучого приводу! причому:
CD-RW - потужний 100-200 мВт ІК лазер 780нм
DVD-Combo (DVD-Drive / CD-recordeble) - слабкий червоний діод приблизно як в китайській вказівкою і потужний 100-200 мВт ІК лазер 780нм
DVD-RW - потужний червоний ЛД 650нм 150-300 мВт і потужний 100-200 мВт ІК лазер 780нм
BLU-RAY ROM - синьо-фіолетовий діод 405 нм потужністю 15 мВт.
BLU-RAY RW - синьо-фіолетовий діод 405 нм потужністю 60-150 мВт. Світить яскравіше червоного.
У всіх інших побутових пристроях (принтери, мишки, сканери штрих коду, і т. Д.) Лазерів достатньої потужності немає! Скрізь потужність близько 5 мВт.
Отже приступимо! Розбираємо різак, витягуємо оптичну частину. Ось так виглядає ця частина різака:
Цінного там тільки вихідна лінза і два лазера. Тепер дістаємо найголовніше - DVD лазер:
А тепер увага! Поки ви ще не почали грати з новою іграшкою розпишу ка я вам техніку безпеки. Лазер з DVD-RW приводу відноситься до класу 3B, а значить він дуже небезпечний для зору! не спрямовуйте промінь в очі і в дзеркало! навіть оком моргнути не встигнете, зір стане значно гірше! хлопчина на одному форумі засвітив собі ненавмисно, потрапив на кілька тисяч уев. Це йому вважай пощастило. сфокусованим променем пошкодити зір можна і зі ста метрів! Дивіться куди світите!
Чи можна зіпсувати ЛД (лазерний діод)? Можна, можливо! Навіть дуже просто. Варто тільки перевищити струм і діода настане кінець. Причому частки мікросекунд буде досить! Саме тому ЛД бояться статичної електрики. Оберігайте ЛД від нього! На смом справі ЛД не згорає та, просто руйнується оптичний резонатор усередині і ЛД перетворюється в звичайний світлодіод. резонатор руйнується немає від струму, а від світловий інтенсивності, яка в свою чергу залежить від струму. Також треба бути уважним до температури. При охолодженні лазера, ККД його зростає, і при тому ж струмі інтенсивність зростає і може зруйнувати резонатор! Обережніше! Ще його легко вбити перехідними процесами, які виникають при включенні і виключенні! Від них варто захиститися.
Дістаємо лазер і відразу ж тонкої житловий з багатожильного дроти обмотуємо йому ноги! щоб електрично висновки ЛД були з'єднані! припаюємо до його ніг невеликий неполярний конденсатор на 0,1мкФ і полярний на 100мкФ і тільки потім знімаємо жилу, яку намотали! Так ми врятуємо його від статики і перехідних процесів, які ЛД дуже не люблять!
Тепер час подумати про харчування нашого лазера. ЛД харчується приблизно від 3V і споживає 200-400 мА в залежності від потужності (швидкості приводу). Лазер це не лампочка! Ні в якому разі не підключайте його безпосередньо до батареям! Без обмежувального резистора його швидко вб'ють і 2 батарейки від лазерної указки! ЛД нелінійний елемент, тому живити його треба не напругою, а електричним струмом! тобто потрібні токо обмежують елементи.
Ось так лазер виглядає зсередини:
Отже, треба б живити наш лазер!
Розглянемо три схеми харчування ЛД від найпростішої, до найбільш складною. Всі схеми живляться від джерел постійного струму, наприклад акумуляторів.
1 варіант. Обмеження струму резистором.
Переваги: проста конструкція, висока надійність.
Недоліки: ток через ЛД поступово падає. І толком не зрозуміло коли конструкцію пора заряджати. Використання трьох акумуляторів ускладнює конструкцію і незручна зарядка.
Дану схему зручно розміщувати в китайському фанаріком, де стоїть батарея з трьох ААА (мізинчикових) батарейок
А ось так він виглядає в зборі:
Два резистора по 1 Ому послідовно і два конденсатора.
Варіант 2. Використання мікросхеми LM317.
У цій схемі все набагато складніше, і вона прекрасно підходить для стаціонарного варіанту лазера! У драйвері використовується мікросхема LM317, яка включена стабілізатором струму. Див малюнок.
Драйвер підтримує постійний струм через ЛД незалежно від харчування (не менш 7В) і температури. Раджу скачати даташит на цю мікросхему і розібратися грунтовніше, а так це кращий драйвер для дома!
3 Варіант. Компактний. На LM2621.
Це те що треба! Харчування від двох акумуляторів, стабільну напругу (а отже і струм) на ЛД, яке не залежить від рівня зарядки акккумулятор! Коли акумулятори розрядяться, схема вимкнеться і через ЛД буде йти малий струм (слабке світіння). Найбільш розумний і економічний драйвер! ККД близько 90%. І все це на одній LM2621 в маленькому корпусі 3х3мм. важко паяти, зате у мене вийшла плата 16х17мм! І це не межа! Див малюнок.
Дросель L1 я намотав на шару, микруха розумна, сама у всьому розбереться). Я намотав 15 витків проводом 0.5мм на дроселі від комп'ютерного БП. Внутрішній діаметр дроселя 2.5мм, проникність фериту невідома. Діод Шотткі будь-яка 3-х приміщення повинна бути захищена. Наприклад 1N5821,30BQ060,31DQ10, MBRS340T3, SB360, SK34A, SR360. Резистором R1 налаштовуємо струм діода. раджу при налаштуванні підключити туди переменнік на 100к. До речі, всі випробування бажано проводити на мертвому ЛД! електричні параметри залишаються незмінними. Вибравши для себе підходящу схему, збираємо її! Ну а далі політ для фантазії. потрібно придумати як закріпити оптику! причому ЛД потрібно поставити на радіатор! При великому струмі він дуже добре гріється! так що заздалегідь продумуйте конструкцію.
Зручно використовувати лазерну указку як основу для коллиматора. У ній варто непогана лінза. Але промінь виходить приблизно 5мм діаметром, а це багато. Кращі результати показує рідна оптика (вихідна лінза) але з нею свої труднощі. Фокусна відстань мало, а значить фокус дуже складно налаштувати, але в той же час це дозволяє отримати промінь діаметром 1мм. До слова, ніж вже промінь, тим більша енергія прикладається до 1мм 2 таким променем можна влегкую шинкувати чорні пакети)) якщо ж фокусуватися не в промінь, а в точку, то в цій точці плавиться пластмаса, ріжеться ізоляційна стрічка, дерево починає аж світитися білим світлом від нагрівання! (6000 градусів не жарти) і багато іншого. До речі у нас на форумі можна купити лазерні модулі фірми AixiZ - ними можна відмінно сфокусувати промінь і для дальності і для пропалювання!
Ось кілька фоток променя і самої указки
Як вибрати лазерну указку на прикладі червоного лазера 300 мВт
Насправді потужність далеко не ідеальний параметр, за яким стоїть впорядковувати лазерні указки. Перерахую параметри, які важливі кінцевому користувачеві: Потужність, надійність, товщина променя (апертура), розбіжність променя, габарити, захист від перегріву, стабільність випромінюваної потужності, зручність харчування, механічна міцність. Не мало параметрів, правда? А тепер про кожного помаленьку ...
Потужність-потужність світлового потоку. так вона важлива? безсумнівно! чим потужніший, тим краще! проте лампочка на 100Вт випромінює набагато більше світловий потужності, але не пропалює нічого ... Загалом загальний зміст: потужність потрібна якомога більше, але за умови що інші параметри теж на висоті.
Надійність: ну тут начебто все ясно, чим довше пропрацює і чим більше "захистів від дурня" тим краще. це до слова про китайських указка, які продають в мережі інтернет. Почитайте відгуки людей і зрозумієте, що якщо лазер пропрацює тиждень, це вже удача.
Товщина променя: здавалося б, що в ній такого? а ось що! якщо розподілити 300 мВт потужності лазерного випромінювання на площу 1квадратний метр, то його майже не буде видно! ні про які ефекти плавлення, горіння й мови немає! Коротше, для того, щоб плавити, різати, запалювати необхідна достатня щільність випромінювання. її можна збільшити двома способами, або збільшувати потужність, або зменшувати площу, на яку впливаємо. Якщо 300 мВт потужності зосередити на круглому майданчику діаметром 3 мм (точка звичайної китайської указки на 1 мВт), то максимум можна проплавлять пакети, і то довго! пластик не плавиться, сірники не запалюються ... але якщо поставити хорошу оптику і зробити промінь в два рази тонше, то щільність зростає в 4 рази! тут і пластик плавиться, і сірники запалюються.
Розбіжність променя: так уже склалося що немає нічого ідеального, і промінь лазера поступово стає ширше і ширше ... вже через пару десятків метрів діаметр променя досягає 1 см! розбіжність залежить від товщі променя. чим тонше промінь, тим швидше він розходиться. Однак навіть тонкий промінь дістає до хмар і на них видно маленьку точку.
Габарити: всі прагнуть до мінімуму розмірів і маси без програшу в інших параметрах ..
Захист від перегріву: лазер досить потужний і відчутно гріється. без охолодження за пару секунд він перегрівається. Встановивши радіатор побільше і забезпечивши гарний контакт можна з упевненістю сказати що лазер не вийде з ладу від того, що забули його вимкнути.
Стабільність випромінюваної потужності: Ось тут цікаво) бачили яскраві гасла в інтернеті? 100 мВт, 200 мВт, 300 мВт? а на ділі рази в два менше ... справа в тому, що при використанні примітивних драйверів потужність лазера сильно залежить від стану батарей. Я погуляв по сайтам виробників батарейок і бачив графіки розряду батарейок, так от коли батарейка нова, на ній 1.5Вольта, але вже через секунду напруга падає до 1.2-1.3Вольт! і так досить довгий час, після чого напруга починає стрімко падати-батарея розряджена. ну так ось, ця потужність наводиться для напруги живлення 4.5В, а в реальному житті після включення лазер спочатку моргне повною потужністю, а потім вийде на режим в підлогу потужності ... ось такі результати ... щоб такого не було, потрібно застосовувати інтелектуальні драйвери, які стабілізують ток лазера незалежно від стану батарей. але вони дорогі і в китайцями не використовується.
Зручність харчування: Бачив в мережі лазер, харчується від двох CR2 літієвих батарей, ніби добре, так? маленькі, легкі ... ось тільки якого віддати за кожну батарейку 100 рублів? через годину вона сяде, і що? знову 200р викидати? Та й далеко не в кожному магазині можна наити ці рідкісні батарейки. Інша справа стандартні ААА і АА батарейки та акумулятори. дешеві і поширені.
Механічна міцність: дуже прикро дивитися на уламки лазера, який випав з рук на асфальт ... чим міцніше лазер, тим більша ймовірність що він виживе в екстремальних умовах. Я займаюся продажем лазерів, тому для мене вкрай важливі всі ці параметри. І ось чого я досяг у цій галузі:
Нормально? «Голова» виточена на токарному верстаті з алюмінію, лазер точно не перегріється!)) Інша частина взята від ліхтарика.
Драйвер: Ось тут я постарався і розробив відмінний драйвер! Він незалежно від джерела живлення підтримує вихідну потужність на рівні 300 мВт! Тобто не потрібно турбуватися, що при заміні батарейок на акумулятори впаде потужність, та й ефект перших трьох секунд тут усунутий, потужність завжди 300 мВт поки батарейки не сядуть. До речі контролюється ще й температура! Відомі випадки коли лазер згорав від холоду. На холоді зростає ККД і лазер виходить з ладу. Мій драйвер стежить за температурою і при охолодженні поступово знижує струм через діод. Відчував до 0 градусів, все працює! Відразу попереджу, ніде в мережі описів цього драйвера немає і просити мене щоб я дав схему марно.
Оптика: Пропоную покупцям два варіанти, або товстий промінь (
Харчування: Для харчування лазера використовується 3 ААА елемента (акумулятори або батарейки) незалежно від цього гарантується повна потужність. при харчуванні від батарейок повна потужність приблизно півгодини, потім поступово знижується. від акумуляторів (з огляду на їх більшої місткості) час роботи на повну рази в 4 більше.