Применение света в лазерной указке. Мощный лазер своими руками за один вечер. Особенности конструкции устройства

Предупреждение!

Узнаём.

Готовим.

Это необходимый минимум для изготовления простой модели драйвера. Драйвер - это, собственно, плата которая будет выводить наш лазерный диод на нужную мощность. Подключать напрямую источник питания к лазерному диоду не стоит - выйдет из строя. Лазерный диод нужно питать током, а не напряжением.

Коллиматор - это, собственно, модуль с линзой, которая сводит всё излучение в узкий луч. Готовые коллиматоры можно купить в радиомагазинах. В таких уже сразу имеется удобное место для установки лазерного диода, а стоимость составляет 200-500 рублей.

Можно использовать и коллиматор из китайской указки, однако, лазерный диод будет сложно закрепить, а сам корпус коллиматора, наверняка, будет сделан из металлизированного пластика. А значит наш диод будет плохо охлаждаться. Но и это возможно. Именно такой вариант можно посмотреть в конце статьи.

Делаем.

Рекомендуется использовать антистатический браслет, так как лазерный диод очень чувствителен к статическому напряжению. Если браслета нет, то можно обмотать выводы диода тонкой проволочкой, пока он будет ждать установки в корпус.

На схеме указан конденсатор 200 мФ, однако, для портативности вполне хватит и 50-100 мФ.

Пробуем.

Выглядит ужасно, но работает!

Эстетика.

Это вариант с минимальными затратами - используется коллиматор от китайской указки:

Использование фабрично-изготовленного модуля позволит получить вот такие результаты:

Луч лазера виден вечером:

И, разумеется, в темноте:

Возможно.

Нужно помнить.

Многие технические изобретения человек почерпнул, наблюдая за природными явлениями, анализируя их и применяя полученные знания в окружающей реальности. Так человек получил способность разжигать огонь, создал колесо, научился генерировать электричество, получил контроль над ядерной реакцией.

В отличие от всех этих изобретений лазер не имеет аналогов в природе. Его возникновение было связано исключительно с теоретическими предположениями в рамках зарождающейся квантовой физики. Существование принципа, который лег в основу лазера, было предсказано в начале ХХ в величайшим ученым Альбертом Эйнштейном.

Слово «лазер» появилось в результате сокращения пяти слов, описывающих сущность физического процесса, до первых букв. В русском варианте этот процесс называется «усилением света с помощью индуцированного излучения».

По принципу своей работы лазер является квантовым генератором фотонов. Суть явления, лежащего в его основе, заключается в том, что под действием энергии в виде фотона атом излучает другой фотон, который идентичен первому по направлению движения, своей фазе и поляризации. В результате излученный свет усиливается.

Данное явление невозможно в условиях термодинамического равновесия. Для создания индуцированного излучения используют различные способы: электрические, химические, газовые и другие. Лазеры, используемые в бытовых условиях (лазерные дисковые приводы, лазерные принтеры) используют полупроводниковый способ стимуляции излучения под действием электрического тока.

Принцип работы заключается в прохождении потока воздуха через нагреватель в трубку термофена и, достигнув установленных температур, попадании через специальные насадки на паяемую деталь.

При возникновении неисправностей сварочный инвертор можно починить своими руками. Советы по ремонту можно прочитать .

Кроме того, необходимым компонентом любого полноценного лазера является оптический резонатор , функция которого заключается в усилении пучка света путем его многократного отражения. С этой целью в лазерных установках используются зеркала.

Следует сказать, что создать настоящий мощный лазер своими руками в домашних условиях нереально. Для этого необходимо обладать специальными знаниями, проводить сложные расчеты, иметь хорошую материально-техническую базу.

Например, лазерные установки, которые могут резать металл, чрезвычайно нагреваются и требуют экстремальных мер охлаждения, включающих использование жидкого азота. Кроме того, устройства, работающие на основе квантового принципа, крайне капризны, требуют тончайшей настройки и не терпят даже малейших отклонений от нужных параметров.

Необходимые компоненты для сборки

Для сборки схемы лазера своими руками потребуется:

• DVD-ROM с функцией перезаписи (RW). Имеет в своем составе красный лазерный диод мощностью 300 мВт. Можно использовать лазерные диоды из BLU-RAY-ROM-RW – они излучают фиолетовый свет мощностью 150 мВт. Для наших целей лучшие ROM’ы – это те, которые имеют большую скорость записи: они более мощные.
• Импульсный NCP1529. Преобразователь выдает ток силой 1А, стабилизирует напряжение в диапазоне 0,9-3,9 В. Эти показатели являются идеальными для нашего лазерного диода, который требует постоянного напряжения в 3 В.
• Коллиматор для получения ровного пучка света. Сейчас в продаже представлены многочисленные лазерные модули от различных производителей, в том числе и коллиматоры.
• Выходная линза из ROM.
• Корпус, например, от лазерной указки или фонарика.
• Провода.
• Батарейки 3,6 В.

Для соединения деталей потребуется . Кроме того, потребуются отвертка и пинцет.

Как сделать лазер из дисковода?

Порядок сборки простейшего лазера состоит из следующих этапов.

Сделать совсем не сложно. Разница в количестве контактов. В проходном выключателе, в отличие от простого, три контакта вместо двух.

Таким образом можно собрать наиболее простой лазер. Что может делать такой кустарно изготовленный «усилитель света»:

• Зажигать спичку на расстоянии.
• Плавить полиэтиленовые пакеты и тонкую бумагу.
• Испускать луч на расстояние более 100 метров.

Такой лазер представляет опасность: он не прожжет кожу или одежду, но может повредить глаза.

Поэтому пользоваться таким устройством нужно осторожно: не светить им в отражающие поверхности (зеркала, стекла, светоотражатели) и в целом быть предельно аккуратным – луч может причинить вред, попав в глаз даже с расстояния в сто метров.

Лазер своими руками на видео

Лазерная указка по своей сути является генератором электромагнитных волн видимого диапазона, которые и формируют луч, ради которого мы и покупает это устройство. В этой статье я расскажу вам о принципе их действия,а так же об основных видах

В красных указках используется простой лазерный диод, а так же крохотная плата-драйвер. Это один из самых примитивных видов указок, луч здесь рассеивается с помощью двояковыпуклой линзы


В 2000 году появились гораздо более мощные зеленые лазерные указки. Из-за дороговизны зеленых диодов здесь используется сложный и громоздкий метод получения зеленого света. В итоге коэффициент полезного действия этой схемы составлял всего двадцать процентов

Спустя несколько лет, в 2006, появились синие лазерные указки, с той же схемой действия. Но их коэффициент полезного действия был еще ниже, составляя всего три процента, и сами эти указки стоили довольно немалых денег


Наиболее современными считаются фиолетовые указки, в них луч генерируется специальным диодом на границе диапазона, воспринимаемого глазом человека. Эти указки появились примерно в одно и то же время с появлением технологии Blue-ray


Существуют также желтые указки, но их коэффициент полезного действия наиболее низок и равен примерно одному проценту. Существует очень много интернет-магазинов, где купить лазерную указку не составит труда, но стоит выбирать наиболее надежные, где вам не подсунут дешевую китайскую подделку, а продадут качественный товар.

Лазерные указки первоначально появились в широкой продаже для замены обычных деревянных указок. Основное их назначение продолжает оставаться прежним - указание на настенных досках, картах, плакатах, картинах. Однако большинство реализуемых в широкой продаже указок используются вовсю не по прямому назначению. Их покупают как игрушки, чем активно пользуются маркетологи и производители. Они предлагают сотни различных моделей, причем их мощность в сотни раз превосходит необходимые для указывания на доске значения.

Устройство и принцип действия лазерных указок

Все современные лазерные указки от самых маломощных до самых мощных - полупроводниковые лазеры. Газовые лазеры не применяются. Полупроводниковые лазеры имеют простое устройство, им не требуются сложные блоки питания, но их теоретически невозможно построить на большую мощность. Она ограниченна несколькими ваттами. Для бытовых указок этого более чем достаточно. Лазерный луч в один ватт с хорошей собирающей оптикой будет уверенно виден на расстоянии до 10 км.

Полупроводниковые лазеры имеют очень схожее устройство со светодиодами. Свет генерируется в резонансных структурах. Для понимания процесса их можно представить в виде антенн, которые собираются в решетку из многих одинаковых элементов. Этот принцип используется в телевизионных антеннах (много одинаковых элементов установлены друг за другом на траверсе) и в радиолокаторах. В лазерах роль «антенн» играют кристаллические структуры полупроводников. При подаче тока электроны превращаются в фотоны и начинается процесс монохромного оптического излучения.

Длина волны света лазера очень невелика — от 0,2 до одного микрометра, поэтому излучающие ячейки в кристалле полупроводника имеют наноскопический размер. Кристалл обеспечивает строго одинаковое формирование решетки при большом числе ячеек. Именно поэтому длина волны лазера строго определена и не может быть изменена после его производства.

Питание, драйверы, батарейки и аккумуляторы

Лазерный диод может питаться напрямую от батареи только при очень малой мощности. Для диодов от 50 милливатт требуется специализированный блок питания. Главная его функция - стабилизация напряжения. Даже изменение на 0,1 вольт может резко сократить срок службы лазерного диода.

Тип блока питания определяет мощность лазерной указки. Он всегда делается с запасом мощности. Кстати, блок питания является одним из самых простых и дешевых элементов указки. Типовой вариант - простой драйвер питания на круглой плате поперек корпуса. Точно так же делаются блоки питания светодиодных фонариков или, наоборот, повышающие преобразователи, например, для компактных люминесцентных ламп. Из аккумуляторов используются 18650, 16340, 32650. Батарейки - обычные АА, ААА, С и D. В указках-брелках часто встречаются часовые батарейки.

Типовые модели, форм-факторы и мощность

Нижний предел мощности лазерных указок - 1-5 милливатт. Самая мощная лазерная указка - 10-20 Ватт. Лазерным указкам доступно только три цвета: красный, синий и зеленый. Иногда встречаются желтые модели, но они очень дороги, это экзотические изделия. Как средний вариант есть еще и зеленовато-голубые лазеры. Лучше всего использовать именно зеленые лазеры — green laser. Их длина волны максимально близка к пику чувствительности сетчатки глаза человека.

На основе green laser есть популярная лазерная указка для презентаций в виде ручки. Есть модели, которые встроены в обычную ручку. Большая мощность от таких изделий не требуется, наоборот, она будет мешать и вредить зрению, делая световой зайчик слишком ярким.

Выбор лазерных указок: на что обратить внимание

• Мощность - ключевой критерий. Она обозначается в милливаттах и прямо влияет на цену. Выше мощность - выше цена и общая сложность изделия. У более мощных лазерных диодов меньше срок службы. Они интенсивно нагреваются во время работы, и их световая отдача быстрее падает;
• Питание. Сменные аккумуляторы - лучший вариант. Лазерные указки с питанием от часовых батареек совершенно не подходят для продолжительной эксплуатации. Другой хороший вариант - унифицированные батарейки АА и ААА. Они подходят для нечастого применения. Если лазер берется в качестве редко используемой игрушки, то пальчиковые батарейки - лучший вариант. Аккумуляторы оправданны только при частом применении, либо, если у вас есть другое устройство, которое работает на таких же аккумуляторах. Тогда их можно будет быстро переставить;
• Корпус и теплоотвод. Литой алюминиевый корпус - лучший теплоотвод. Жестяной и пластиковый корпус применим только для маломощных моделей.

Если лазерная указка приобретается не для презентаций, а в качестве интересного сувенира или игрушки, то большая мощность будет полезной. Чем больше мощность, тем более интересной становится лазерная указка. Ее указатель будет виден с большего расстояния.

Очень важен режим регулируемой мощности. Это позволит лазерному диоду работать в более щадящем режиме, и он послужит дольше. Также регулируемая мощность добавляет новые функции, например, для кота нужно ставить самый слабомощный режим. Кошки хорошо реагируют на красный и зеленый лазер. Меры предосторожности здесь такие же как и с людьми. Глаз кошачьих точно также незащищен от лазеров, как и человеческий.

Какие возможности открывает мощный лазер?

• Сигнализация на дальние расстояния. Мощный лазер может заменить собой пиротехнические сигнальные средства. Особенно он эффективен в горной местности при хорошей видимости из населенных пунктов;
• Проведение измерений больших расстояний. Например, лазерной указкой green laser на 10 Вт можно провести замер кривизны земной поверхности;
• Использование мощного лазера в качестве источника света для стробоскопов и других развлекательных приборов. Оптические насадки для деления луча, высвечивания различных фигур и надписей выпускаются в бесчисленном многообразии. В них всегда можно найти самые неожиданные варианты;
• Лазерный тир с прожиганием шариков лазером. Устройство работает лишь на небольшом расстоянии;
• Лазерная ограда на большие расстояния. Фотореле, самодельные лидары, оптические станции связи и другие приборы.

Мощным лазером можно подсвечивать облака, что является эффективным средством сигнализации. При хорошем стечении обстоятельств такой сигнал даже более заметный, чем осветительная ракета. В приборах мощные лазеры работают в импульсном режиме.

Отдельное направление связано с использованием мощных лазерных указов для гравировки. На это годятся только самые мощные модели свыше 10 Вт. Гравировка возможна на мягких материалах, например, на древесине.

Меры предосторожности при обращении с лазерной указкой

Любой, даже самый маломощный лазер крайне опасен для зрения, поэтому первое и главное правило безопасности при обращении с лазерной указкой - не направлять ее в глаза. Зеленый green laser наиболее опасен для зрения.

Запрещено использовать указки в аэропортах и на автомобильных дорогах. Там яркий световой зайчик (даже если никого не ослепляет) все равно может создать аварийную ситуацию. Водитель или пилот может быть ослеплен лазерной указкой с большого расстояния. Для мощных лазеров это расстояние превышает один километр. Это нужно учитывать для безопасного обращения. В комплекте с мощными лазерными указками идут защитные очки. Их требуется надевать согласно инструкции.

Перспективные разработки лазерных указок

Полупроводниковые лазеры уже сейчас обладают очень высоким КПД. Тем не менее, основное направление дальнейших разработок - повышение КПД путем подбора состава и технологии производства. Мощный лазер довольно интенсивно нагревается, что говорит о том, что его КПД далек от идеального. КПД лазеров растет примерно одинаково со светодиодами. Там схожая технология производства. И то, и другое - полупроводниковые источники света.

Другие разработки ведутся в получении новых цветов лазерных указок. Как ни странно, но эта техническая задача тоже не решена. Зеленый green laser и красный уже стал слишком привычным. Очень интересным было бы появление лазерных указок других цветов, однако полупроводники для получения желтых и оранжевых лазеров по-прежнему очень дороги. Ведутся разработки по их удешевлению.

Лазерный нивелир предназначен для определения горизонтальности и вертикальности линий и плоскостей при возведении строительных конструкций и выполнении отделки. С помощью этого прибора геометрию элемента можно соблюсти с большой точностью. Это важно для прочности и долговечности возводимого объекта. Но не всегда есть возможность приобрести промышленный прибор. Однако умелый мастер способен создать лазерный уровень своими руками. Рассмотрим, как это сделать, и можно ли отремонтировать сломанный нивелир в домашних условиях.

Что такое лазерный уровень

В корпусе этого инструмента установлены светодиоды, которые являются источниками лазерного излучения. При помощи яркой светящейся линии можно провести разметку любого объекта как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Причём с этой работой с лёгкостью справится один человек.

Лазеры бывают трёх типов:

• призменные;
• ротационные;
• точечные.

Призменные приборы создают линейную лучевую проекцию. При столкновении светящейся линии с препятствием устройство фиксирует данные и показывает нужную разметку. Подобные нивелиры оборудованы системой автовыравнивания, необходимой для компенсации погрешности до 6°. Угол проецирования лазерного луча не превышает 120°.

Призменный лазерный нивелир имеет небольшую дальность действия луча - в среднем от 10 до 50 м.

Призменный лазерный уровень позволяет получить горизонтальную и вертикальную плоскости, пересекающиеся под прямым углом

Ротационные аппараты относят к профессиональным инструментам. Они оборудованы точечными лазерными устройствами, но не фиксированными, а вращающимися с регулируемой частотой. Предназначены для проведения разметки на очень больших площадях, например, на стройплощадке. Ротационный нивелир может проецировать плоскость на 360°.

Ротационные уровни отличаются большей дальностью действия лазерного луча - от 200 до 500 м.

Установив ротационный нивелир посередине помещения, можно отметить все необходимые точки по всему периметру

Точечный уровень устроен проще всего: лазерное устройство чётко зафиксировано, а за ним располагается лишь фокусирующая линза. Она направляет световой поток в одну точку. Настраивают прибор вручную. Такие нивелиры оборудуют одним или несколькими лазерами. В последнем случае они направлены в разные стороны, что даёт возможность перенесения разметки с нескольких плоскостей - стен, пола и потолка большой площади. Угол проецирования лазерного луча не превышает 160°.

Рабочий диапазон точечного уровня - от 15 до 50 м в зависимости от модели.

Компактный и универсальный точечный лазерный нивелир предназначен для любых нивелировочных работ на небольших расстояниях

Для чего нужен прибор

Предназначение лазерных устройств разнообразно. Они необходимы при следующих видах работ:

• разбивка территории и установка оборудования с контролем положения по горизонтали и вертикали;
• разметка и определение направления;
• поверхностное выравнивание пола, стен и потолка;
• обустройство бетонной стяжки и сборка полов с регулируемым уровнем;
• проведение коммуникационных магистралей;
• установка переборок и подвесных аксессуаров;
• монтаж лестничных пролётов.

В последнем случае используется такая способность прибора, как разметка наклонных плоскостей. К примеру, необходимо смонтировать перила на лестничном пролёте. Зафиксировав на нём нивелир с лазером, проще произвести монтаж перил параллельно маршу.

Понять, как использовать нивелир, можно на примере распространённых строительных и ремонтных работ.

Выравнивание половых, стеновых и потолочных поверхностей

При проведении подобных работ понадобятся дополнительные контрольные отметки. Затем направляют луч лазера вдоль плоскости. По меткам переставляется лазер для более точного определения ровности поверхностей.

При использовании лазерного нивелира и получении одинаковых данных пол получается абсолютно ровным

Укладка керамической плитки

Для подобных работ лучше взять аппарат с функцией перекрёстного проецирования лучей в горизонтали и вертикали. Благодаря им даже начинающий мастер сможет безупречно выложить кафель.

Пересечение линий уровня выставляют на центр предполагаемых межплиточных швов

Поклейка обоев

Сам по себе процесс наклеивания довольно лёгкий, но использование нивелира позволяет сделать ход работ ещё проще. Ориентируясь по лазерному лучу, проецируемому на стенку, намного удобнее выравнивать обойные полотна.

Горизонтальная проекция поспособствует правильному наклеиванию галтелей и бордюров

Сборка корпусной мебели

Даже при наличии ровных стенок в доме, что довольно нечастое явление, интерьер могут испортить криво навешенные шкафчики, полочки и другие навесные аксессуары. А с помощью лазера, создающего круговую линию уровня, сразу будет видно, как установить подвесную мебель без перекосов.

Горизонтальный луч лазерного нивелира поможет при монтаже карнизов для штор

Перепланировка

Построитель плоскостей позволяет упростить подобный процесс. Для определения точного размещения стенок из гипсокартона и перегородочных элементов потребуется установить лазер так, чтобы его проекция на пол, стены и потолок являлась меткой для задуманной перегородки.

При монтаже металлокаркаса под гипсокартонную стену лазерный уровень устанавливают на полу, направляют луч вверх, чтобы он разметил линию установки профиля

Простое устройство можно применять вне помещений лишь в пасмурную погоду либо в сумерках.

Если предполагается много внешних работ (выкапывание траншей, проведение коммуникационных магистралей, устройство фундамента), лучше обзавестись профессиональным построителем плоскостей с лучом, заметным при солнечном свете.

Как сделать своими руками

Идея лазерного уровня своими руками довольно простая - указку монтируют на подвижной площадке. Применение подобного механизма позволяет провести разметку, поворачивая его на одном уровне на 360°.

Необходимые инструменты и материалы

Помимо лазерной указки, потребуются следующие материалы:

• клей;
• пилки по металлу;
• лобзик;
• кусок рифлёного пластика (например, фара от велосипеда).

Пошаговое руководство

Сделать лазерный уровень своими руками из указки можно буквально за час:

1. Усовершенствуем указку. Отпиливаем её наконечник, оставляя резьбовую часть.

   Лазерная указка излучает точку

2. Из куска пластика выпиливаем круг диаметром, как наконечник лазерной указки.

   Если пропустить луч указки через рефлёный пластик, получится линия

3. Приклеиваем пластиковый круг на наконечник указки.

   Место склейки деталей можно дополнительно обмазать холодной сваркой и обточить

Несовершенством этого варианта уровня является его односторонняя подвижность - лишь в горизонтали.

Лазерный уровень необходимо фиксировать перпендикулярно плоскости

При потребности нанесения разметки не только по горизонтальному, но и по вертикальному уровню можно попытаться смонтировать более совершенное устройство:

1. В деревянном столбе просверливается отверстие так, чтобы получился длинный паз (или берётся готовая пластиковая трубка). В отверстие по центру вставляется и фиксируется штырь, болт либо саморез. Метизы располагаются шляпкой вниз с закреплением клеящим составом.
2. На штырь устанавливается широкая шарнирная вилка. Чтобы не допустить её расшатывания и прокручивания, между ней и стойкой устанавливают прокладку из резины. В вилку помещается основание из пластика либо дерева. Сквозь него проходит винтовой крепёж, фиксирующий заготовку на обеих сторонах вилки.
3. На основании фиксируется строительный уровень и усовершенствованная указка.

Подобный тип сборки позволяет устройству изменять расположение лазера по вертикальному направлению. Если проявить смекалку и подобрать подходящую вилку, реально собрать приспособление с оборотом по вертикали на 270°.

Нужно учитывать, что чем больше размер вилки, тем шире потребуется заготовка для создания устойчивого положения.

Это устройство разборное. Для устойчивости основания потребуется найти вилку с шарнирной частью нужного сечения.

Если подходящая вилка отсутствует, её можно изготовить своими руками из прочного металлопластикового кольца нужного сечения.

Потребуется просверлить три отверстия: два с боков, напротив друг друга, а третье точно по центру между двумя будущими «зубьями» вилки. Потом кольцо обрезается так, чтобы получился полукруг с тремя отверстиями.

Самодельный лазер можно модифицировать: накрутить на крепёжный винт обыкновенную гайку либо «барашек», позволяющую быстро ослабить и зафиксировать основание, а также изменять направление лазера вверх или вниз.

Видео: лазерный уровень своими руками

Настройка и калибровка

После сборки самодельного приспособления требуется настройка лазерного уровня своими руками. Необходимо его проверить - откалибровать на точность измерений. Чтобы провести испытание, понадобится дополнительный пузырьковый уровень. Проводится калибровка следующим образом:

1. Устройство ставится в центре комнаты и на противоположных стенах делаются отметки в точке пересечения плоскостей.
2. Нивелир переносится к одной из стен на расстояние приблизительно полметра, делается ещё одна метка над или под первой.
3. Прибор поворачивается на противоположную стену, ставится отметка.
4. Замеряется расстояние между отметками на обеих стенах и высчитывается погрешность.

Например, разница между метками на первой стене 4 мм, а на второй - 3 мм. В результате погрешность составляет 1 мм. Если она больше, то устройство требует регулировки.

Измерительный прибор, собранный самостоятельно, может размещаться на штативе или регулируемом постаменте, что придаст изделию удобство и функциональность

Для проведения калибровки вертикали отмечают две точки в вертикальной плоскости и проверяют метки по пузырьковому уровню.

Если не замечено никаких отклонений, то построитель плоскостей готов к работе. При расхождении в показаниях самодельный лазерный прибор регулируют, изменяя местоположение платформы либо шарнирной вилки.

Как отремонтировать

Из-за выхода из строя механизма лазера он может показывать неверный уровень или вообще не работать.

Самодельному приспособлению требуется ремонт:

• при поломках диода;
• при залипании или отказе кнопок и переключателей;
• при сбоях в работе излучателя, когда лазер не светится или луч очень тусклый.

Чаще всего ремонт лазерных уровней требуется после падения прибора. При этом сбиваются настройки, что приводит к выдаче устройством неверных показателей.

Если требуется ремонт самодельного лазера, необходимо разобрать устройство и собрать его заново. Если проблема в указке, её проще заменить новой.

Для того чтобы избежать ремонта самодельного лазерного уровня, важно соблюдать аккуратность при работе с ним, особенно на улице.

Для выстраивания ровных плоскостей на масштабных стройплощадках созданы промышленные нивелиры с большим рабочим диапазоном. Для мелкого ремонта можно сделать лазерный уровень своими руками.