Пользователь YouTube с ником styropyro делает много интересных вещей, связанных, в основном, с лазерами. На этот раз парень построил лазерную пушку мощностью в 40 Вт.
В конструкции используется 8 лазеров меньшей мощности, по 5 Вт, которые затем, при помощи оптической системы, собираются в единый луч. Оптическая система состоит из нескольких линз, все это при необходимости регулируется.
Батарея устройства может выдавать ток вплоть до 250А. Регулируется все это схемой с 24 LM317.
Комментарии (71)
arren
08.06.2015 12:28+3На 1:37 видно отраженные лучи от линзы.
Опасное устройство для пользователя получилось.AllexIn
08.06.2015 12:45+1Поэтому он в очках. Глаза защищены, а остальная поверхность человека вполне способна пережить отражение луча в течении нескольких секунд без необратимых повреждений.
isden
08.06.2015 13:02+1При такой мощности даже отражения от светлых поверхностей может хватить для травмы глаз. Поэтому очки — мастхэв.
orcy
08.06.2015 13:03+3Воздушные шарики уничтожать — самое то, быстро и эффективно! Надо будет запомнить, если где-то возникнет такая задача, то есть подходящий инструмент.
Mad__Max
09.06.2015 10:30Можно смеяться, но я встречался с практической задачей где такая игрушка пригодилась бы. Хоть и весьма специфической и редкой:
в разных торговых или презентационных центрах шарики с гелием болтающиеся у потолка сбивать после их массового выпуска в процессе каких-то празднований или презентаций (это почему-то модно).
Если их не убрать потом они долго под потолком болтаются, периодически неожиданно лопаются и падают в самые неподходящие моменты. А не лопнувшие постепенно плавно «сморщиваются» (гелий довольно легко через тонкую резину просачивается) и постепенно опускаются вниз — так же когда заходят и не одновременно.
Если потолки невысокие то это решается переносной лестницей-стремянкой или длинной палкой-шестом с шипом на конце. Но вот с высокими полками самый простой способ от них избавиться — это пневматическая винтовка и их «отстрел» перед уборкой помещений после завершения мероприятия. Подобная лазерная винтовка пришлась бы очень кстати — и решила бы вопрос и быстрее и удобнее пневматики — например нет риска пулькой случайно лампу освещения разбить и отметки от попаданий не остаются.
Хотя для этого хватило бы «винтовки» и с одиночным максимально мощным лазером.
Dmitry_Dor
09.06.2015 23:02Хотя для этого хватило бы «винтовки» и с одиночным максимально мощным лазером.
Чтобы лопать шарики в принципе хватает и простейшей лазерной указки на 100 mW
(хотя на расстоянии несколько метров возможно могут быть проблемы)
Mad__Max
14.06.2015 00:28Ну с расстояния пары метров шарики проще руками достать (или палкой какой-нибудь), речь о расстояниях порядка 5метров и более — в выставочных павильонах или холлах торгово-развлекательных центров (там часто холл — открытое пространство идущее через все 3-4 этажа).
Простые китайские «мощные» указки уже не особо работают (т.к. с фокусировкой у них так себе — пятно света с расстоянием заметно увеличивается в диаметре, и удельная мощность/плотность энергии на ед площади быстро падает).
Особенно когда шарики «пластиковые» попадаются (те которые не тянутся при надувании как резиновые, а форму держат — некоторые даже с тонкой металлизацией попадаются для блеска).
Страйбольные винтовки из той же оперы — вблизи они шарики конечно неплохо лопают(и скорострельность лучше и безопаснее чем пневматика), но вот с расстоянием их пластиковые шарики очень быстро скорость теряют и начинают от воздушных шариков отскакивать.
Знаю как минимум один случай когда превматика из-за этого использовалась — знакомый охранником в ТРК работал и ему периодически поручали «отстрел» :)
Хотя хорошая лазерная указка (помощнее 100 мвт и с хорошей фокусировкой) подошла бы наверно лучше.
P.S.
А откуда вы знаете что эта указка из ссылки на 100 мВт? Там вообще 10000 мВт (10 Вт указано) — понятно что это «китайские ватты», но как конкретный коэффициент определить насколько наврали?Dmitry_Dor
14.06.2015 23:53А откуда вы знаете что эта указка из ссылки на 100 мВт? Там вообще 10000 мВт (10 Вт указано) — понятно что это «китайские ватты», но как конкретный коэффициент определить насколько наврали?
Ну, я образно, порядок цифр указал.
К тому же там немного разные указки.
В видеоролике что-то типа green-laser.ru/zelenaya-ukazka-100mW-k1008p1.html (питание 2 х R03 aka AAA, мощность вроде как 100 mW), а по ссылке чуть помощнее, что-то типа green-laser.ru/zelenaya-ukazka-300mW-k1014p1.html (питание 18650 lithium battery, мощность вроде как 300 mW).
В принципе для шарика и меньшей вполне хватает (на ролике видно, поэтому я ссылку на него и дал). Ну, а большая даже спичку сантиметров с 20 зажигает, такие ролики тоже есть, но это я сам в реале могу наблюдать 8-)
Ну, а «китайские ватты» — они ИМХО никак не переводятся.
Например, на вышеупомянутую указку Laser 301 китайцы могут и 10000 mW указать (чтобы круто), могут и 50000 mW (еще круче), а могут и 50 mW (видимо для таможни так лучше).
DIHALT
11.06.2015 19:48Страйкбольная винтовка обладает куда больше скорострельностью чем пневма, но меньшей мощностью. И следов скорей не оставит.
Fuzzyjammer
08.06.2015 13:15+8Это же пресловутый лазерный прицел для дробовика!
XanderBass
09.06.2015 11:46Угу. «Посветил» на противника, а потом добил дробовиком то, что осталось XD
ntfs1984
08.06.2015 13:19+4Судя по времени, необходимому для лопания шариков — энергии там маловато.
Хотя игрушка классная.
Deranged
08.06.2015 14:25+9Регулируется все это схемой с 24 LM317.
Мда, бывает. Все его аккумуляторы идут на обогрев LM-ок.
Int_13h
08.06.2015 17:19А если они источниками тока работают?
Deranged
08.06.2015 18:53+2Ну очевидно, что в качестве источников тока, лазеры же на диодах. Сути это не меняет, на LM-ках падает напряжение, так что бы на диод шел постоянный ток. Т.е. LM-ка меняет своё внутреннее сопротивление так, что бы в паре с плавающим сопротивлением диода для источника питания прикидываться резистором. При этом закон ома никто не отменял. Чем выше напряжение источника питания, тем больше тепловые потери.
В любом случае не ясно, почему автор не заюзал драйверы для светодиодов.
Rumlin
08.06.2015 20:42Еще бы радиатор следовало повернуть на 90 градусов — конвекционные потоки лучше бы обдували поверхность.
Mad__Max
09.06.2015 08:54Почему «все»? Рабочие напряжения синих светодиодов не намного ниже литиевого аккумулятора который он использовал, так что на LM падает только небольшая часть «излишков».
А поскольку это лишь игрушка (для «вау эффекта»), а не какой-то прикладное устройство предполагающее длительную эксплуатацию, то смысла гоняться за максимальной эффективностью нет.
enclis
09.06.2015 09:28Чтобы NDB7A75/NDB7K75 выдал 5Вт на него надо подать напряжение выше 4.5В.
Mad__Max
09.06.2015 09:46+3Думаете он замерял реальный полезный выход? Скорее 8*5=40 Вт заявлено от балды как максимальная теоретически возможная мощность.
Судя по демонстрации, там нет 40 Вт чистой мощности лазерного излучения (либо очень плохая фокусировка), например стандартные для таких тестов черные шарики он лопает примерно с такой же скоростью как хорошо «раскаченный» одиночный синий лазерный диод.enclis
09.06.2015 11:23Теоретически сложно представить сколько он может выдать, потому что даже с пассивным охлаждением получается чуть ли 6Вт. Шарик лопается не от общей мощности, а от плотности мощности. У NDB7A75/NDB7K75 очень высокая расходимость даже по сравнению с M140/NDB7875/NDB7675 (imagizer.imageshack.us/v2/1024x768q90/838/2b0j.jpg). Обычная сферическая линза уже крайне малоэффективна, без цилиндрической не обойтись.
Mad__Max
10.06.2015 01:44Да, я знаю — поэтому и написал, что либо мощность меньше заявленой, либо плохая фокусировка и эта мощность размазывается на большую площадь и итоговая плотность получается сравнимой с одиночным лазером.
Впрочем судя по тому, что он сам назвал его шотганом (дробовиком), более вероятно второе — что там 8 параллельных лучей вообще не собранных в 1. Видимо из-за этого луч и выглядит таким толстым/«жирным»
Deranged
09.06.2015 10:42Минимальное прямое падение напряжения на LM317 — 1.2В, их 24, так что в сумме падает 29В. Допустим, номинальный ток на диоды 2A, значит на LM-ках высадится ~60Вт тепловой мощности — больше чем мощность излучения, и это в лучшем случае.
Mad__Max
10.06.2015 02:31+1Как-то странно вы считаете — кто же их будет все 24 штуки последовательно соединять, чтобы 29В потерять? Это было бы издевательством над здравым смыслом.
Они как минимум в 8 параллельных групп собраны (по числу лазерных диодов — вязанка проводов идущих к диодной сборке говорит о том что каждый диод подключен отдельно, а не в последовательную цепочку собраны).
В каждой группе скорее всего по 3 шт LM так же в параллель, т.к. такие лазерные диоды кушают в районе 4 А, а этот драйвер по номиналу только на 1.5А рассчитан.
В результате вероятная схема выглядит так:
аккумуляторная сборка с формулой 2S2P с выходным напряжением в диапазоне 6В — 8,4В в зависимости от уровня заряда
8 диодов запитанных через 8 групп LM по 3 шт в каждой (итого 8x3 = 24 шт)
Которые выдают на диоды фиксированное напряжение порядка 4.5-5в (смотря насколько он их «форсировал»)
Остальное теряется в LM как тепло.
Скажем падение в среднем в 2 вольта(будет зависеть от уровня заряда батареи), на токе 3.6x8(взял из примера подобных диодов внизу) = 28.8 А. Действительно это почти 60 Вт потерь.
Но эти потери меркнут по сравнению с эффективностью (КПД) самих диодов, см. пример ниже: на 5 Вт светового излучения, потребляется 17 Вт электрической мощности (ток 3,6А при напряжении 4,7В). Значит 12*8=96 Вт сливают в тепло сами диоды и в этом плане эффективность не улучшить — не умеют пока более эффективные мощные диоды делать.
Так что это в любом случае неэффективная игрушка сливающая большую часть энергии в тепло, так чего страдать из-за малоэффективных LM? Если это 1 — игрушка, 2 — КПД в любом случае будет низким?
Хороший грамотно подобранный драйвер помог бы сэкономить ватт 40 на преобразователе, но 96 Вт в любом случае терялись бы в диодах и потребление игрушки в лучшем случае удалось снизить с порядка 200 Вт до 150 Вт.
Это еще без учета потерь в аккумуляторе на внутреннем сопротивлении при разрядке большими токами и в проводах соединительных — которые хорошим драйвером тоже не обойти.Deranged
10.06.2015 09:17Да это всё понятно. Просто зачем было юзать столько LM-ок если их можно легко заменить на один 50-ваттный драйвер. Или хотя бы можно было поднять напряжение источника питания, включить диоды последовательно, и отделаться одной единственной LM-кой, ну может вдумя. 38В/8 = 4.75В на диод, должно хватить, что бы открыть цпочку. Буст-конвертер на том же XL6009 стоит 2 копейки.
Mad__Max
14.06.2015 00:14+1Как заменить одним 50Вт драйвером если как я выше написал сами диоды почти 150 Вт жрут?
LM минимум 3 штуки нужно было бы ставить даже если все последовательно (у таких 1.5А предел, а нужно не меньше 3.5А).
Но для последовательного соединения с высоким напряжением сначала пришлось бы либо намного крупнее аккумулятор ставить (~10 ячеек последовательно, вместо 4 штук 2S2P) либо промежуточный повышающий dc-dc конвертер. На 150 вт dc-dc уже не копейки стоят и уже не такие компактные.
KivApple
14.06.2015 02:501) Бывают импульсные преобразователи, к которым можно подключить внешний ключ вместо встроенного. В таком случае мощность уже будет ограничиваться им, а силовых MOSFET пруд пруди на любой вкус и цвет.
2) Импульсные драйвера светодиодов часто умеют заодно и повышать напряжение, ибо всё равно импульсный преобразователь, с чего бы ему и не изменить напряжение до нужного.
3) Если делать всё самому, а не покупать готовый модуль, то стоимость импульсного преобразователя даже на несколько сотен ватт будет достаточно мала относительно стоимости лазерных диодов. Касательно габаритов — импульсный преобразователь просто по определению компактнее и легче линейного с учётом того, какой радиатор потребуется последнему.
KivApple
14.06.2015 02:56Я в своё время собирал импульсный драйвер для светодиода 100 ватт на базе UC3845 и транзистора IRFZ48N. В принципе стоимость всех деталей (там был ещё операционный усилитель, чтобы усилить сигнал с токового шунта) укладывалась рублей в 100 без учёта ферритового кольца, которое я выдрал из старого компьютерного БП, впрочем в Китае такие кольца стоят тоже не дорого.
9mm
08.06.2015 14:33+1А разве можно поднять мощность лазера просто скрестив N пучков?
Нужно же вроде добиться совпадения фаз, что на практике почти не реально.ntfs1984
08.06.2015 14:43+2По сути, то что он получил — не совсем и лазерный луч в классическом понимании когерентно-монохроматично-поляризованного пучка света.
Насколько я помню из матчасти — в случае дешевых лазерных светодиодов, лазерный луч перестает быть лазером после фокусировки первой же линзой, а по-другому нельзя, ибо излучающая подножка слишком маленькая.
И в этом случае, на выходе лазер начинает себя вести как обычный световой пучок. Отсюда и такое долгое время для лопания шариков, хотя свет обычной 100 ваттной лампы, сфокусированный линзой с бабушкиных очков, делает это значительно быстрее.
egigd
08.06.2015 20:17+1Насколько я помню из матчасти — в случае дешевых лазерных светодиодов, лазерный луч перестает быть лазером после фокусировки первой же линзой
Это с какой такой стати?..
Линза никак не влияет на спектральный состав излучения.Rumlin
08.06.2015 20:44У лазера не спектр, а когерентность — что дает возможность сконцентрировать энергию излучения на площади порядка длины волны.
egigd
08.06.2015 21:07+2Когерентность, если вы не в курсе, определяется как раз спектром. В первом приближении (без учёта формы спектральной кривой) длина когерентности равна квадрату средней длины волны, делённому на ширину спектральной линии. Т.е. если у нас лазер с длиной волны 632,8 нм и ширина спектральной линии — 0,001 нм, то длина когерентности равна 400 мм.
Biga
08.06.2015 18:48Если бы удалось добиться совпадения фаз, то получилась бы в два раза б'ольшая удельная мощность за счёт уменьшения размера пятна. Была такая задачка на физике.
VIK52
08.06.2015 23:43+1Два сфазированных пучка могут дать мощность в некоторых точках в 4 раза больше, три — в 9 раз, и так далее
sergpenza
08.06.2015 16:03+1Черт, почему мы в детстве не пробовали сфокусировать несколько уже сфокусированных пучков от увеличительных стекол через одно большое?
Получился бы точно такой же лазер, только солнечный.
Хотя, большого стекла не былоgrieverrr
09.06.2015 19:09Пробовали, начитавшись гиперболоида инженера гарина. В итоге только сожженая сетчатка.
PastorGL
08.06.2015 16:29Лазерный шотган? Судя по количеству лучей, пользователь styropyro собрал его по лицензии Tediore.
Mad__Max
09.06.2015 09:23Или так: Многолучевая лазерная винтовка
Кстати даже применение выглядит похоже (см. скриншот по ссылке и кадры из видео), хотя «убойность» конечно не сравнима, но внешние видимые «спецэфекты» весьма похожи.
Mulin
08.06.2015 17:26А можно узнать что за лазер 5 ватт? Как раз ищу полупроводниковый повышенной мощности.
enclis
08.06.2015 19:22+2Может быть NDB7A75/NDB7K75 — из него даже больше 5Вт выжимают при должном охлаждении.
BalinTomsk
08.06.2015 19:30+2From youtube link:
sites.google.com/site/dtrlpf/home/diodes/ndb7a75-3-5w-445nm-diodes
www.ebay.com/itm/3-5W-NDB7A75-445nm-450nm-Laser-Diode-In-Copper-Module-W-Leads-G-2-Glass-Lens-/171354792786?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item27e58aa352
www.aliexpress.com/item/450nm-5000mw-Waterproof-Focusable-blue-laser-pointer-torch-Burn-Matches-Light-Cigarettes-with-battery-and-charger/1103824605.html
KivApple
08.06.2015 23:10Очень сомнительная конструкция. Во-первых, вместо LM317 куда логичнее поставить импульсный преобразователь (причём хватило бы одного, 40 ватт электричества это не так уж и много) и не обогревать воздух. Во-вторых, сомнительны требования к аккумулятору. Один известный мне авиамодельный литий-полимерный аккумулятор массой чуть больше полкило и ёмкостью 5 А*ч способен выдавать токи до 100 ампер (40 ватт при 14.8 вольтах это 2.7 ампера, то есть аккумулятору будет вообще пофиг) и имеет 4 банки (то есть напряжение 14.8 вольт). Пересчитываем ёмкость — получаем порядка 74 ватт*часов. То есть эта пушка будет работать в непрерывном режиме (если не перегреются сами лазеры) более часа. Добавить второй аккумулятор — более двух часов. Куда там 250 А*ч…
В общем, главная заслуга автора — оптика (хотя, возможно, я просто разбираюсь в оптике хуже, чем в электротехнике, поэтому не вижу явных ляпов), а за схему питания «незачёт».Dmitry_Dor
08.06.2015 23:57+340 ватт электричества это не так уж и много
Электрическая мощность в разы больше.
Например, в ролике из предыдущего поста www.youtube.com/watch?v=Uw_KkazqLTU видно, что один лазер при мощности 5,7 ватт потребляет 25 ватт (5 ампер при 5 вольтах).
Соответственно 8 лазеров будут потреблять порядка 200 ватт.
Кроме того обвязка, регуляторы…KivApple
09.06.2015 18:40Хорошо, допустим, там 200 ватт. Тем не менее DC-DC преобразователь на 200 ватт стоит копейки по сравнению с самими лазерами (если, конечно, они действительно на 5 ватт, а не просто так на них написано). А проблем с ним куда меньше будет. Как минимум не потребуется огромный радиатор, да и от аккумуляторов ток будет гораздо меньше.
Mad__Max
10.06.2015 02:47Потребуется — радиатор тут только для охлаждения диодов, т.к.
1 — на них потери больше
2 — они более чувствительны к вывышенным температурам
Преобразователи тут вообще без каких либо радиаторов висят. (это же видно на видео, если нажать стоп кадр и рассмотреть «дробовик» крупным планом)
Ток тоже гораздо меньше не будет, т.е. он конечно будет меньше, но нельзя сказать что принципиально поменяется что-то. Процентов на 30% можно было бы снизить.
Т.е. радиатор никуда не делся бы, ток потребляемый от аккумуляторов снизили бы только процентов на 20-30%
См. пример, посчитал схему какая у него вероятно собрана (на основе того что можно уведить в видео + характеристики диода по ссылке выше): geektimes.ru/post/251640/#comment_8403296
enclis
09.06.2015 00:05+2Парнишка вообще особо не парился над конструкцией — висящие лапшой на скрутке резисторы особо доставляют. Оптика тоже не особо — просто собирающая линза. Про ёмкость в 250 А*ч там вроде нигде не говорится. Сказано только, что аккумулятор может выдать в импульсе до 250А.
Mad__Max
09.06.2015 09:38Про 250 А*ч это ляп переводчика, в оригинале аккумулятор способный выдавать ток до 250А, а емкость его не указана но судя по довольно компактным размерам (аккумулятор видно на видео примотанным к прикладу) она как минимум раз в 10 меньше. Что-то в районе 10-25 А*ч видимо.
250 А*ч пришлось бы класть в небольшую сумку/рюкзачок и подключать проводом, т.к. аккум такое емкости занимал бы много места и весил много (не менее 3-5 кг).
?file=Tri-beam_laser_rifle_(GRA).png){kind=link}
Firsto
До Луны достанет?
wrewolf
не с таким способом сведения пучка
Dmitry_Dor
wrewolf
У него изначальные углы лучей куда больше, но в несколько шагов можно вполне привести к такому способу
Dmitry_Dor
Так я именно об этом и говорю!
Может оказаться, что при сведении в какой-то точке дальше пучок уже не будет расходиться.
wrewolf
не хватает картинки из детства, мульт там где отряд героев уменьшали и отправляли в капсуле в кровь путешествовать, бороться с злодеями, там была фишка выстрел 4 лучей лазера они сходились в 1 мошны луч :)
gregox
«Необыкновенная схватка» («Wonder beat»)
GavriKos
На Звезде Смерти тоже несколько лучей в один сходятся, только в другом масштабе.
enclis
del
enclis
Вы самофокусировкой до Луны хотите достать?
Dmitry_Dor
Если самофокусировка и произойдет, то на умеренном расстоянии (во всяком случае в атмосфере).
egigd
Мощность вообще никакая.
Для самофокусировки нужны мега-, а то и гигаватты.