Установка для создания лазерных эффектов

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №1»

Творческий проект:

Установка для создания лазерных эффектов

Выполнил:

Ученик 10 «А» класса

Шадрин Дмитрий Владимирович

Руководитель:

Учитель технологии МБОУ «СОШ №1»

Филатов Сергей Валерьевич

Мариинск

2012

Оглавление

Введение        

Выбор конструкции        

Выбор оптимального варианта        

Выбор типа соединения с ПК        

Техническая реализация        

Технологическая карта на изготовление установки для создания лазерных эффектов        

Экономическое обоснование проекта        

Экологическая оценка проекта        

Заключение        

Рекламный проспект        

Список использованной литературы        

Приложение 1        

Приложение 2        

Приложение 3        

Приложение 4        

Приложение 5        

Приложение 6        

Введение

Мне с раннего детства нравилось всё мигающее и светящееся. Взрослея, я стал посещать различные дискотеки, концерты и другие культурные мероприятия. На них очень часто

применялись различного рода светомузыкальные установки, стробоскопы, лазерные эффекты. Они делали мероприятия эффектными, динамичными и запоминающимися.

Однажды, участвуя в одном из многочисленных школьных мероприятий, я подумал: «А почему бы не сделать какую-нибудь установку для создания простых лазерных эффектов?». Я несколько дней обдумывал эту мысль, изучал литературу и информацию в интернете на предмет возможных конструкций.

Я решил, что устройство должно быть дешевым (по возможности сделано из подручных средств), простым в эксплуатации (настроек должно быть не много и они должны быть понятны всем) и использовать разъём для подключения, имеющийся на любом компьютере.

Необходимо, чтобы получаемое изображение зависело от музыки, а сама конструкция была достаточно компактна и легко транспортировалась

Особенностью данного проекта должна стать простота настройки, которой не может похвастаться профессиональное оборудование.

Выбор конструкции

При рассмотрении возможных вариантов изготовления лазерного шоу было выделено два принципа модуляции изображения посредством лазерного луча:

1. Лазерно-зеркальный принцип;
2. Лазерно-звуковой принцип.

У каждой концепции есть свои преимущества и недостатки. Чтобы подробнее о них рассказать и пояснить свой выбор, я опишу оба принципа.

1.Лазерно-зеркальный принцип построения изображений

Принцип строится на изменении угла отражения лазерного луча от наклонного зеркала, которое вращается с некоторой скоростью. При вращении зеркало (или любой предмет, способный хорошо отражать видимый спектр электромагнитного излучения) изменяет угол отражения луча, так как оно закреплено не перпендикулярно, а под небольшим углом к лазеру. При использовании двух вращающихся зеркал, настроенных так, чтобы луч попадал сначала на одно, а потом на другое (рис.1) можно получить фигуры Лиссажу. Варьируя скорость вращения зеркал (соответственно, изменяя отношение частот), можно получить разные фигуры.

        Плюс конструкции – возможность настройки изображения с помощью изменения частот вращения зеркал;

        Минус конструкции – отсутствие связи музыки и лазерного шоу.

2. Лазерно-звуковой принцип построения изображений

Принцип основан на изменении звукового давления.

Используется специальная конструкция, состоящая из небольшой трубы, к одному концу которой прикреплена динамическая  головка, а к другому  – накладка из тонкой резины или фольги с закреплённым на ней отражателем и лазерной указки, которая направлена на данный отражатель.

Динамическая головка создаёт звуковые волны, которые, проходя через трубу, резонируют с ней и усиливаясь, воздействуют на накладку с отражателем, тем самым изменяя угол отражения лазерного луча (рис.2). Луч проецируется на экран, выписывая замысловатые фигуры.

        Плюс конструкции – полная связь музыки и создаваемого эффекта;

        Минусы конструкции – отсутствие тонкой настройки изображения.

Выбор оптимального варианта

Для создания лазерного шоу я решил использовать второй метод построения изображения, так как для меня очень важно, чтобы получаемое изображение изменялось вместе с воспроизводимой звуковой дорожкой.

Выбор типа соединения с ПК

Я решил подключать свою лазерную установку к ПК, так как сейчас на абсолютно всех мероприятиях музыка подаётся на разнообразные усилители с компьютера.

Мне показалось разумным рассмотреть два варианта подключения: через порт USB и аудиопорт. Ознакомившись со всеми особенностями подключения, я остановился на соединении через аудиопорт, так как для него не нужно изготавливать сложные преобразователи.

Техническая реализация

Основой моего проекта является труба из ПВХ (Поливинилхлорид), использующаяся при создании канализационных систем. Через неё будет проходить звук.

Источником звука является динамик мощностью 2.5 Ватта, подключенный к аудиоусилителю TDA7267 (Приложение 1).

В качестве источника когерентного и узконаправленного потока светового излучения используется лазерная указка, которую можно приобрести в любом хозяйственном магазине.

Держатель для лазерной указки изготавливается из антенны и деталей детского конструктора.

Технологическая карта на изготовление установки для создания лазерных эффектов

Экономическое обоснование проекта

При изготовлении данной лазерной установки было использовано множество подручных материалов и использованных устройств. Это ПВХ-труба (осталась после ремонта в доме), динамик, конденсаторы и разъёмы для усилителя (извлечёны из сломанного магнитофона), блок питания, провода, лазерный диск, антенна и набор винтов, гаек, шайб, уголков (имелись в наличии).

Расчёт себестоимости проекта:

Как видно из таблицы, устройство получилось достаточно дешёвым. Круг покупателей данной установки представляется обширным: это могут быть организации, специализирующиеся на проведении культурных мероприятий, образовательные учреждения. Даже обычные люди могут позволить себе купить её.

Экологическая оценка проекта

При изготовлении данной установки мне приходилось использовать разнообразные химические вещества, которые при их неправильном использовании могут оказать отрицательное воздействие на человека и окружающую среду:

1. Канифоль. Используется при пайке в качестве флюса. При нагревании выделяет смолы, которые накапливаясь в лёгких человека, могут вызывать кашель, рак лёгких, способствуют развитию туберкулёза. Канифоль и другие флюсы рекомендуется использовать в помещениях с  вытяжкой или на улице. При работе с ней (пайка) желательно использовать средства защиты органов дыхания.
2. Ацетон. Используется как растворитель органических соединений. Сравнительно мало токсичен. Имеет способность накапливаться в организме. Его токсичность связана с наркотическим влиянием на центральную нервную систему, прижигающим действием на слизистую оболочку дыхательных путей и органов пищеварения, негативным влиянием на развитие плода. Рекомендуется использовать в проветриваемых помещениях или на улице. При работе с ним использовать респиратор и резиновые перчатки.
3. Аэрозольная краска. Используется для покраски множества материалов. Содержит токсичные соединения, которые могут вызвать у человека отравление. Рекомендуется использовать в проветриваемых помещениях или на улице. При работе с ним использовать респиратор, защитные очки и резиновые перчатки (по возможности - спецкостюм).

При использовании данных веществ я пытался соблюдать технику безопасности (Приложение 3,4,5,6), что принесло свой положительный результат. Случаев отравления зафиксировано не было, вреда окружающей среде не принесено.

Проанализировав материалы, из которых изготовлена установка, я пришёл к выводу, что её эксплуатация не приведёт к ухудшению здоровья людей, контактирующих с ней, так как ПВХ-труба начинает выделять вредные вещества при температуре, выше +45 градусов.

Отдельного внимания заслуживает то, что установка практически полностью изготовлена из материалов, оставшихся после ремонта или извлечённых из сломавшихся электронных устройств.

Заключение

По завершении изготовления установки я проверил её работоспособность. При первом же включении она заработала. Результат мне очень понравился. Я смог сделать всё, что хотел. Лазерная установка компактна, её удобно переносить. Она может подключаться не только к компьютеру, но и к телефону, и к аудиоплееру. Она недорога по цене, что открывает большой рынок сбыта при серийном производстве.

В дальнейшей перспективе возможна организация автономного питания, для большей портативности установки. Также есть желание совместить лазерно-зеркальный и лазерно-звуковой принципы построения изображений. Такое объединение даст большее разнообразие в настройке и использовании устройства. Ещё один важный пункт – это установка лазеров разных цветов (красного, зелёного, синего).Это добавит фееричности получаемому эффекту.

Рекламный проспект

Список использованной литературы

Сворень Р.А. «Электроника шаг за шагом: Практическая энциклопедия юного радиолюбителя»,  Москва, Горячая линия-Телеком, 2001. - 540 стр.

Кардашев Г.А. «Радиоэлектроника – с компьютером и паяльником», Москва, Горячая линия-Телеком, 2007.-334 стр.

http://ru.wikipedia.org

http://radiokot.ru/

http://lasers.org.ru

http://www.laserkinetics.ru

Приложение 1

Распиновка микросхемы TDA7267:

Схема включения микросхемы: 

Электрические параметры микросхемы:

Приложение 2

Здесь приведены расчёты затраченной электроэнергии.

Стоимость одного кВт*ч=1,52 руб.

Мощность паяльника: 40 Вт = 0,04 кВт

Время работы с паяльником:40 мин = 0,667 ч

Затраченная электроэнергия: 0,04 кВт*0,667 ч = 0,02668 кВт*ч

Мощность заточной машины: 370 Вт = 0,37 кВт

Время работы с заточной машиной: 30 мин = 0,5 ч

Затраченная электроэнергия:0,37 кВт*0,5 ч = 0,185 кВт*ч

Всего затрачено электроэнергии: 0,02668 кВт*ч + 0,185 кВт*ч = 0,21168 кВт*ч

Стоимость всей затраченной электроэнергии: 0,21168 кВт*ч*1,52 руб = 0,321754 руб

Приложение 3

Инструкция по технике безопасности при работе на сверлильном станке

ПЕРЕД НАЧАЛОМ РАБОТЫ:

1. Правильно надеть спецодежду (фартук с нарукавниками и головной убор).

2. Проверить надёжность крепления защитного кожуха ременной передачи.

3. Проверить надёжность соединения защитного заземления (зануления) с корпусом станка.

4. Надёжно закрепить сверло в патроне.

5. Проверить работу станка на холостом ходу и исправность пусковой коробки путём включения и выключения кнопок.

6. Прочно закрепить деталь в ручных или машинных тисках.

7. Надеть защитные очки.

ВО ВРЕМЯ РАБОТЫ:

1. После того, как шпиндель станка набрал полную скорость, сверло к детали подавать плавно, без усилий и рывков.

2. Во избежание травмы в процессе работы на станке ЗАПРЕЩАЕТСЯ:

-    наклонять голову близко к сверлу;

-    производить работу в рукавицах;

-    класть посторонние предметы на станину станка;

-    отходить от станка, не выключив его;

-    смазывать или охлаждать сверло с помощью снега или мокрых тряпок;

-    тормозить руками патрон или сверло.

3. При прекращении подачи электротока НЕМЕДЛЕННО выключить мотор.

4. Перед остановкой станка необходимо отвести сверло от детали, после чего выключить мотор.

ПОСЛЕ ОКОНЧАНИЯ РАБОТЫ:

1. После остановки вращения сверла удалить стружку со станка с помощью щетки. В пазах станочного стола стружка убирается металлическим крючком. Запрещается сдувать стружку ртом или сметать рукой.

2. Отделить сверло от патрона и сдать станок дежурному или учителю.

Приложение 4

Инструкция по технике безопасности при работе на заточном станке

До начала работы

1. Правильно наденьте спецодежду и головной убор (застегните обшлага рукавов на пуговицы; спрячьте волосы под берет или косынку, завязанную без свисающих концов). 
2. Проверьте надежность закрепления ограждения опасных мест на станке: защитного кожуха у абразивного круга и концов шпинделя, а также исправность защитного экранчика против абразивной пыли. 
3. Убедитесь, нет ли трещин и отколов на абразивном круге. 
4. Проверьте исправность защитного заземления (зану-ления) станка. 
5. Установите подручник для точки инструментов на 2— 3 мм от абразивного круга и надежно закрепите его. 
6. Отступив несколько в сторону от опасной зоны против круга, проверьте станок на холостом ходу. 
7. Перед самым началом работы наденьте защитные очки или опустите предохранительный экран 

Во время работы

1. При заточке инструмента надежно удерживайте его 
руками, плавно, без рывков и усилий подводите к абразивному кругу несколько выше его горизонтальной оси. 
Не наклоняйтесь к затачиваемому инструменту для 
наблюдения за ходом точки. Момент соприкосновения круга 
с инструментом определяйте по искре. Качество заточки 
2. Не допускайте попадания на электроинструмент сырости, грязи, стружек и посторонних предметов. 
3. Следите за исправностью защитного заземления инструмента. 
4. Включайте электроинструмент только после установки обрабатываемой детали на верстаке или другом рабочем месте, подавайте (нажимайте) его так, чтобы не было резкого движения или толчка. 
5. Не работайте при вибрации электроинструмента. 
6. Обрабатывайте детали только в специальных пакетах (шаблонах) или надежно закрепленные. 
7. При необходимости отлучиться от рабочего места обязательно отключите электроинструмент от сети. 
8. Ставьте или кладите инструмент в безопасном положении. 
9. При работе переносным электроинструментом следите за питающим кабелем (не допускайте его скручивания, завала и других механических воздействий). 
10. Не производите частичную разборку и регулировку режущего инструмента без отсоединения электроинструмента от питающей сети. 
11. Не переходите с одного участка работы на другой с невыключенным электроинструментом. 

После окончания работы

1. Отключите электроинструмент от сети, отсоедините заземление и очистите его от пыли и грязи. Очистку производите сметкой. 
2. Сдайте инструмент учителю. 
3. Приведите себя в порядок.

Приложение 5

Инструкция по технике безопасности при электропаянии

До начала работы

1. Наденьте спецодежду. 
2. Подготовьте и проверьте исправность инструмент, электропаяльника и приспособлений. Особенно убедитесь в исправности ручки электропаяльника и проводов. 
3. Проверьте надежность заземления рабочего стола. 
4. Убедитесь, что вблизи места работы нет легковоспламеняющихся материалов и горючих жидкостей. 
5. О всех обнаруженных неисправностях сообщите учителю и не приступайте к работе без его разрешения. 

Во время работы

1. Осторожно обращайтесь с электропаяльником, не ро- няйте и не используйте его в качестве ударного инструмента. 
2. Остерегайтесь при пайке брызг расплавленного при- поя и не касайтесь горячих мест руками. 
3. При кратковременных перерывах в работе кладите нагретый электропаяльник на специальную подставку. 
4. При необходимости оставить рабочее место выключите электропаяльник. Не вынимайте вилку из штепсельной розетки рывком за провод. 
5. При пайке, лужении и работе с кислотами пользуйтесь резиновыми перчатками и защитными очками. 
6. Будьте осторожны с флюсами для паяльных работ. Не разливайте их на стол, пол, одежду и обувь. Не смачивайте руки и не пробуйте на язык, особенно хлористый цинк (кислоту). 

После окончания работы

1. Выключите электропаяльник. 
2. Уберите рабочее место. Положите на установленное место инструменты, приспособления, припой и флюсы. 
3. Выключите (закройте) вентилятор. 
4. Приведите себя в порядок.

Приложение 6

Инструкция по технике безопасности при выполнении электромонтажных работ

До начала работы 

1. Наденьте спецодежду (фартук с нарукавниками или халат и головной убор: берет или косынку. При этом тщательно подберите волосы и заправьте концы косынки). 
2. Разложите на рабочем месте инструменты индивидуального пользования в порядке, установленном учителем. Не допускайте на рабочем месте ничего лишнего. 
3. Проверьте состояние инструмента. Ручки плоскогубцев, кусачек и т. д. должны иметь изолирующее покрытие. Рукоятки отверток должны быть из изолирующего материала. 
Пользуйтесь инструментами только по назначению. 
4. Подготовьте материалы и разложите их на рабочем месте так, чтобы все было на виду и не мешало работе. 
5. Подготовьте средства индивидуальной защиты: диэлектрические перчатки, коврик, калоши, очки. 

Во время работы 

1. Собирайте электрические схемы, производите в них переключения при отсутствии напряжения. 
2. Схему собирайте так, чтобы провода не перекрещивались, не были натянуты и не скрещивались петельками. 
3. При пайке используйте в качестве флюса канифоль. 
Строго выполняйте инструкцию по технике безопасности 
при электропаянии. 
4. При работе возле электрических приборов и машин 
следите, чтобы руки, одежда, волосы не касались вращаю- 
щихся деталей и оголённых проводов. 
5. Собранную схему включайте только после осмотра ее 
учителем. 
6. Не проверяйте наличие напряжения пальцами. 
7. Во всех случаях обнаружения повреждения электропроводки, оборудования, измерительных приборов немедленно выключите рубильник и поставьте в известность учителя. 

После окончания работы 

1. Выключите рубильник. Отключите схему (прибор) от питающей сети. 
2. Измерительные приборы, инструменты положите так, как они были расположены до работы. Проверьте их состояние. 
3. Уберите рабочее место от отходов, пыли и лишних деталей. При уборке пользуйтесь щеткой-сметкой. 
4. Приведите себя и спецодежду в порядок. 
5. Выходите из кабинета только с разрешения учителя.