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Laser per applicazione scolastica

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[11] Re: Laser per applicazione scolastica

Messaggioda Foto UtenteNSE » 15 feb 2018, 15:04

DarwinNE ha scritto:Secondo me con un laserino rosso da 1 mW ed un po' di fumo da ghiaccio secco si può già ottenere un effetto molto piacevole.


Quoto.

Inoltre, per fare un po' il ruffiano, se tuo figlio espone che. . valutati i rischi del laser (racconta quali) si è optato per un laser a potenza ridotta. . e l'effetto voluto si è ottenuto con questa alternativa. . ecc ecc. . secondo me fa un figurone.
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[12] Re: Laser per applicazione scolastica

Messaggioda Foto Utentexyz » 15 feb 2018, 15:28

La versione più semplice di arpa laser sono n laser di piccola potenza con n sensori come delle foto-resistenze, un altoparlante e un microcontrollore per catturare gli eventi di interruzioni dei fasci di luce e pilotare l'altoparlante cambiano la frequenza emessa.

La versione di Jean MIchel Jarre di arpa laser è più complessa, serve un laser più potente e un motorino passo passo con uno spechietto per generare i fasci di luce. Uno dei tanti progetti trovati in rete:

http://www.instructables.com/id/Frameless-Laser-Harp/
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[13] Re: Laser per applicazione scolastica

Messaggioda Foto UtenteLGuetta » 19 feb 2018, 9:14

Grazie mille per i consigli!
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[14] Re: Laser per applicazione scolastica

Messaggioda Foto Utenterichiurci » 19 feb 2018, 11:01

concordo ovviamente e pienamente coi discorsi di sicurezza e provo a suggerire una soluzione, anche se non è detto funzioni o che sia bella esteticamente...

Si potrebbero mettere due lastre di plexiglass o altro materiale plastico trasparente, una in uscita dai laser e una a ridosso dei rivelatori, in modo da rendere (forse) visibili i primi e ultimi cm dei fasci laser
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[15] Re: Laser per applicazione scolastica

Messaggioda Foto Utenteboiler » 19 feb 2018, 11:04

La prima domanda che mi viene in mente è: il raggio deve essere visibile? Immagino che un arpista (si dice così?) non abbia bisogno di vedere le "corde" per suonare.

Se la risposta è no, il progetto si semplifica un po', ma non è comunque triviale.
Se sì, come è stato detto, qualcosa che faccia scattering ci vuole.

Un paio di considerazioni generali:

Che distanza hai tra le corde e quanto sono lunghe? Questi due valori ti permettono di calcolare il mezzo-angolo di apertura massimo che la tua sorgente può avere per evitera interferenze tra due corde adiacenti.
Se il valore è accettabilmente alto, si può lavorare con un LED o un piccolo diodo laser (prenderei un VCSEL, visto il loro utilizzo nel campo delle telecomunicazioni sono piuttosto economici).
Se ti serve un angolo molto stretto devi collimare il raggio e qui entra in gioco l'ottica. E il grano. Se si parla di ottica o di moduli collimati i prezzi salgono molto in fretta.
Puoi dire quanto è il budget e quante corde vuoi avere?

Un metodo per ovviare parzialmente a questo problema è di usare un espediente meccanico:



Mettendo due fessure allineate davanti alla sorgente e altrettante davanti al detettore si ottiene una certa selettività. Il sistema funziona bene per distanze non eccessive.
Se piú facile invece delle due fessure su lamiera si può usare un tubetto.
In ambedue i casi (lamiera o interno del tubetto) le superfici devono essere assorbenti. Comunemente si usa aluminio anodizzato nero, ma anche una vernice nera opaca può andare bene.

Un altro metodo utilizzabile è il multiplexing delle sorgenti: puoi accendere i LED uno dopo l'altro, oppure alternativamente quelli pari e quelli dispari. La frequenza deve essere tale da rilevare ogni possibile pizzichio di corda, ma non dovrebbe essere un problema: i LED si lasciano pilotare tranquillamente a 10 kHz e oltre. Dei VCSEL non parliamone nemmeno... qui si parla di centinaia di MHz ;-)

Un'altra tecnica possibile ma abbastanza onerosa è quella di fare una detezione sincrona (il principio è quello del lock-in amplifier). Si tratta di modulare i diodi a frequenze diverse (prime tra loro) e miscelare il segnale di riferimento con quello ricevuto. Qui entra in gioco però la costante di tempo del filtro che potrebbe ridurre di parecchio la sensibilità. Insomma è un gioco per fare i fighi, non necessariamente la soluzione piú intelligente :mrgreen:

Per finire potresti filtrare a livello ottico. Alterna in emissione LED di lunghezza d'onda molto diversa (per esempio blu e rosso). Davanti al fotodiodo dovrai poi mettere un filtro ottico. La soluzione piú economica sono le gelatine (googola "LEE filters"), anche qui alternando una trasparente nel blu e una trasparente nel rosso.
Se ti interessa dovrei avere ancora dei filtri shortpass a 530 nm con una densità ottica OD6. Con quelli se scegli correttamente i LED non passa assolutamente nulla dell'uno e tutto dell'altro. Sono però in lastra e dovresti segarteli tu. Se te la senti li cerco.

Per quanto riguarda la coesistenza di laser (per la detezione) e LED (per il raggio visibile): non è una soluzione veramente semplice. Devi allineare i due raggi in modo che si sovrapponagno. Questo, nuovamente implica l'uso di ottiche tutt'altro che economiche (prisma o specchio dicroico).

C'è però una possibilità per evitare l'ottica (e se funziona è una figata immane!).
Allinea un LED del colore che vuoi si veda con un laser nell'infrarosso. Imponi al LED una corrente costante (per esempio 20 mA) e misura la caduta di tensione ai suoi capi. Poi accendi il laser. Se la lunghezza d'onda va bene, se la potenza è sufficiente, se l'assorbimento del LED è sufficiente, se è montato in modo termicamente semi-isolato dal resto, se... se... se... Se tutto ciò funziona, allora la temperatura del LED dovrebbe alzarsi un po' e di conseguenza la sua tensione scendere un po'.
La realizzazione è tutt'altro che semplice! Probabilmente devi lavorare con due LED, dei quali solo uno vede il raggio laser, l'altro serve come riferimento per la Vf. Il matching di corrente tra i due deve essere eccellente. Vanno saldati sul PCB come normalmente non si farebbe: con un pessimo accoppiamento termico! Cerca diodi di piccolo formato, in modo che la massa da riscaldare sia minore.

Se vuoi seguire questa strada e la manualità non ti spaventa, puoi anche provare a costruire dei piccoli bolometri da mettere di fronte agli LED.
Si tratta di prendere due fili sottili di materiale diverso. Cerca un compromesso tra quello che riesci a procurarti facilmente e la massima differenza tra i coefficienti di Seebeck: https://en.wikipedia.org/wiki/Seebeck_coefficient#Seebeck_coefficients_for_some_common_materials Poi li fissi su una basetta (se dovessi farlo io, li farei incrociare su un foro in un PCB, saldati su 4 pads che formano i vertici di un quadrato, vedi FidoCad).

(in rosso i pads sul PCB, in blu i fili e in grigio il foro attraverso il quale dovrà passare la luce, anche qui, cura il layout in modo che la massa termica sia la minore possibile)

Dopo averli saldati, assicurati che ci sia un minimo di aria tra i due fili, poi collega un condensatore (devi andare per tentativi, dipende moltissimo dal diametro dei fili e dal loro materiale) a due pad, in modo che ci sia una tensione tra i due fili. Con una matita spingi il filo superiore in modo che tocchi quello inferiore. Se hai fortuna e il condensatore contiene la giusta quantità di energia, avrai una saldatura tra due materiali diversi e quindi una termocoppia. Ora non ti resta che togliere il condensatore che hai usato per la saldatura e annerire bene il bolometro sulla fiamma di una candela.

Saluti, Boiler
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[16] Re: Laser per applicazione scolastica

Messaggioda Foto Utentealdofad » 19 feb 2018, 11:48

esistono a basso prezzo plexiglass e occhiali protettivi per il laser, entrambi ottimizzati per la frequenza del laser che si adopera
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[18] Re: Laser per applicazione scolastica

Messaggioda Foto UtenteDarwinNE » 19 feb 2018, 12:31

Foto Utenteboiler, mi segno l'idea dei bolometri :ok: :ok: :ok:

Immagino che un arpista (si dice così?) non abbia bisogno di vedere le "corde" per suonare.


Io credo che queste cose siano molto sceniche ma probabilmente poco utili musicalmente. Bisognerebbe chiedere ad un vero arpista, ma per quasi tutti gli strumenti che io conosco i musicisti si affidano al tatto. Di sicuro, un pianista non ha bisogno di guardare la tastiera (salvo per qualche "salto"), ma la sensazione tattile è importantissima. Credo che sia lo stesso per l'arpa.

A riguardo di cose musicali molto sceniche (scusate se è un po' OT), qualche anno fa ho lavorato un po' con i ragazzi della startup Enhancia:



http://www.lastampa.it/2018/01/20/multi ... agina.html

Avevano messo su per un progetto scolastico un guanto con degli accelerometri e collegato con lo standard MIDI. Il ragazzo che si vede a fianco di Stevie Wonder per fare una dimostrazione si è messo a suonare una batteria virtuale usando suoni digitali. Mi aveva lasciato a bocca aperta :shock:
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[19] Re: Laser per applicazione scolastica

Messaggioda Foto UtenteMassimoB » 20 feb 2018, 0:23

Jean Michel Jarre Oxigené ed Équinoxe fantastici, ho ancora i vinili nella mia libreria. :ok: :ok:
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[20] Re: Laser per applicazione scolastica

Messaggioda Foto UtenteLGuetta » 22 feb 2018, 17:25

Innanzitutto grazie mille per i consigli, cercherò di essere più chiaro su come voglio svolgere il progetto.
Boiler è una bellissima idea ma purtroppo sia per mia competenza che risorse è un po' troppo complicato!
La terrò sicuramente a menti in futuro però!
L'idea originale era quella di fare una frameless arp ossia collegare un specchio ad un motore passo passo, puntarci un fascio laser e creare così i vari fasci.
Purtroppo però sia per problemi di tempo che per problemi di sicurezza riguardanti la potenza del laser necessaria a tale scopo ho optato per fare qualcosa di diverso;
sempre una arpa laser ma diciamo semplificata, ora vi mostro una immagine di cosa avevo in mente come concept:

LaserLGuetta.jpg

http://www.laserharp.com/content/2-blog ... framed.jpg

Ora so che non verrà mai così :mrgreen:, però spero di ottenere un risultato simile.
Per quanto riguarda i laser ho ordinati 10 diodi laser da Amazon giusto per iniziare a testare qualcosa.
Diodi laser:
https://www.amazon.it/gp/product/B06Y6F ... UTF8&psc=1

Per quanto riguarda I recettori ho tutto a scuola pronto, compreso PIC e MIDI, siccome un parte importante del mio progetto sta nel interfacciare il tutto appunto con MIDI e credo sarà la parte un attimo più difficile.
I miei dubbi ora sono se secondo voi i diodi laser che ho preso sono buoni per quello che devo fare?

So che sono poco potenti e che per vederli ho necessariamente bisogno di una macchina del fumo o qualcosa del genere, però a me basta che ci si possa lavorare tranquillamente, senza troppi problemi e che i recettori riescano a percepirlo.
Altri buoni consigli sono sempre ben accetti, grazie a tutti!
Ultima modifica di Foto Utenteadmin il 22 feb 2018, 19:37, modificato 2 volte in totale.
Motivazione: Modificato inserimento immagine
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