Как сделать лазерную арфу своими руками

Как сделать лазерную арфу своими руками
Как сделать лазерную арфу своими руками
Как сделать лазерную арфу своими руками
 Лазерная арфа — на редкость крутой по своей идее концепт музыкального инструмента, придуманный в 80-х годах не менее крутым музыкантом Жан-Мишель Жарром, с тех пор с успехом использующим её в своих выступлениях. Идея очень проста: берём лазерные лучи, формируем из них подобие реальной струнной арфы, после чего отслеживаем пересечение рукой музыканта какого-либо из лучей. Когда луч прерывается, фотодатчик шлёт сигнал на контроллер, который формирует звуковой (или MIDI) сигнал нужного вида (длительности, громкости и частоты).

Лазерные арфы бывают двух видов: открытые и закрытые. Закрытая арфа обязательно требует полной рамы, в которой расположены снизу излучатели (лазеры), а сверху фотоприёмники.

Здесь всё просто и понятно, когда все лучи попадают в фотодатчики — арфа молчит, когда какой-либо перестаёт попадать — издаём нужный звук. Открытая арфа гораздо интереснее, поэтому мы делали именно её. По сути, это мощный лазер, который светит в зеркало стандартного гальванометра, формирующего развёртку лучей в виде «струн» арфы. Рядом с точкой выхода лучей находится фотодатчик, который ловит отражённый свет от пересекающей луч руки. Обработка такого сигнала требует массу заморочек с фильтрацией лишнего мусора в виде боковой засветки, отражёнки лучей от стен и потолка, а также от летающей пыли.  Главная проблема — понять, какой именно луч был перекрыт. Из того, что удалось придумать, лучшим решением оказалось следующее: лазер по питанию промодулирован с частотой около 40 килогерц, и при этом развёрткой гальво и обработкой сигнала с фотодатчика рулит один и тот же контроллер. Модуляция отсекает любую лишнюю засветку (при помощи настроенного на её частоту фильтра сразу за фотодатчиком), и, поскольку контроллер всегда знает какой луч перекрыт, с выдачей звука правильной тональности не остаётся никаких проблем.

После некоторого размышления было решено делать выход арфе по MIDI-стандарту, хотя бы для того, чтобы подключать в дальнейшем её прямо к катушке. Как выяснилось, MIDI в своём простейшем варианте это просто-напросто три сырых байта, из которых первый байт — сервисный и задаёт конкретное действие, например включение ноты, второй байт определяет высоту тона (7 бит, 0-127), а третий — скорость нарастания (убывания) ноты (тоже 7 бит). То есть, простейшая миди-команда выглядит так: 0х90 0х3C 0х7F. Ничего более. Разобраться с миди помогла очень годная статья http://www.avrfreaks.net/modules/FreaksArticles/files/19/Midi%20and%20the%20AVR.pdf, которую всем желающим понять MIDI-протокол и рекомендую. Таким образом, на выходе арфы стоит простой 5-контактный MIDI-разъём, который можно подключить уже куда угодно, хоть к компу, хоть к синтезатору, хоть напрямую к DRSSTC.

В накачке арфы стоит изготовленный под заказ нашим хорошим другом зелёный лазер выходной мощностью примерно 2100 мВт по зелени и 2450 вместе с остатками ИК. По стоимости он оказался примерно вдвое выше, чем аналогичные китайские, но, по некоторому размышлению, было решено переплатить за гарантию, техподдержку и общую заведомую надёжность. Поскольку зелёный лазер такого класса в обязательном порядке требует сборки в сверхчистом помещении, шансов слепить его самостоятельно практически нет. Заодно этот же друг сделал отвечающий вышеупомянутым нужным требованиям по модуляции (40 кГц) источник питания к лазеру, и кучу обратных связей — по температуре кристалла ванадата иттрия, по температуре диода, по току диода, по температуре удвоителя, и так далее.  Для тех, кто забыл, напоминаю: зелёный лазер — сложная модульная конструкция, состоящая из по крайней мере двух последовательных преобразователей длины волны. Вначале ИК-диод на 808 нм накачивает кристалл обычно ванадата иттрия (YVO4), который излучает далее на 1.064 мкм — это обычный DPSS-лазер. Далее эти 1.064 мкм попадают в кристалл удвоителя частоты (раньше использовали КТP, калий-титанил-фосфат, сейчас в моде LBO — литий триборат), который удваивает эти 1064 нм до 532 нм, то есть до зелёного, каковой и выходит наружу через пропускающее только этот самый зелёный выходное зеркало резонатора. Интересующихся подробностями отсылаю далее на вики и в профильную литературу.  Лазер этот невероятно крут, даже несмотря на то, что оптическая мода у него не TEM00 (скорее TEM01 или даже 02) и луч отчётливо размазан по вертикали.  Но нас и не интересует чистота моды, а вот выходная мощность интересует весьма. Внесённая в луч спичка моментально загорается даже без игр с формированием перетяжки луча линзой. Картонная коробка прожигается насквозь. Дерево моментально начинает дымить и обугливаться даже на расстоянии нескольких метров. Если сделать перетяжку, то в попавшем в неё чёрном предмете начинается локальный ад и израиль — из поверхности вырываются мелкие клубы дыма от мгновенно испаряющегося материала.  Вообще, игры с лазерами такого класса заслуживают отдельной статьи про них, которая, может быть, когда-нибудь даже и появится. Но вернёмся к арфе. YouTube Трейлер

 

 

Для формирования развёртки необходим гальванометр. Поскольку в качестве единственного приемлемого по деньгам варианта есть только китайские стандартные гальво, на них и остановились.

 По той же финансовой причине из всего ассортимента остановились на 20 kpps: они стоят всего-навсего 50-80$, в то время как 30 kpps стоят уже 250+$, а цена на 40kpps начинает всерьёз нервировать. По сути, гальво это просто моторчик с зеркалом, каковой моторчик отклоняется туда-сюда в зависимости от подаваемого на него напряжения, и делает это довольно-таки быстро. Если взять два таких зеркала с моторчиком, расположить под углом друг к другу и запустить в них лазерный луч, то можно, последовательно меняя углы и положения зеркал, отрисовать некоторую двумерную картинку. Именно так и работают все лазерные проекторы, используемые в лазерных шоу. Но поскольку у нас задача невероятно примитивна, и нам нужна одномерная развёртка в лучи арфы, второе зеркало можно просто снять.

К сожалению, как показала практика, 20 килоточек недостаточно для обеспечения равномерного и чёткого луча-струны, и в результате наблюдается отчётливо видимое глазом мигание. Устранить это можно лишь выбором более быстрого гальво, но для прототипа сгодится и так.

Чтобы превратить арфу в законченное устройство, ей необходимы корпус, MIDI-синтезатор и динамики. Ни на то, ни на другое, ни на третье времени уже не оставалось, поэтому арфа получила корпус в виде фанерной, оббитой кожзаменителем коробки от какого-то советского прибора, ноутбук и Microsoft General MIDI в качестве синтезатора, и дешёвые, валявшиеся за кроватью колонки в качестве источника звука. Но даже с таким убогим обвесом она успешно работает и издаёт забавные звуковые эффекты. На снимках ниже — демонстрация работы лазерной арфы посетителям Гик Пикника.  

Мои попытки изобразить что-то на арфе при помощи простейшего миди-синтезатора, встроенного в WinXP:

YouTube Трейлер

И более приличная игра музыкантов из группы «Каустика» с синтезатором на Mac’е

YouTube ТрейлерYouTube ТрейлерYouTube Трейлер               

 

 

 

Поделиться в соц. сетях Метки отсутствуют. Как сделать лазерную арфу своими руками Как сделать лазерную арфу своими руками Как сделать лазерную арфу своими руками Как сделать лазерную арфу своими руками Как сделать лазерную арфу своими руками Как сделать лазерную арфу своими руками Как сделать лазерную арфу своими руками Как сделать лазерную арфу своими руками Как сделать лазерную арфу своими руками Как сделать лазерную арфу своими руками Как сделать лазерную арфу своими руками Как сделать лазерную арфу своими руками Как сделать лазерную арфу своими руками Как сделать лазерную арфу своими руками Как сделать лазерную арфу своими руками

Статьи по теме:



Цветник возле дома схемы для начинающих

Бортовой компьютер gamma схема подключения

Поздравления с юбилеем красивые с юмором

Как из бисера сделать паука маленького

Поздравления с днем рождения куме свекрови