Bildquelle: Elektor

Vor gut 20 Jahren, es müsste so um 2007 gewesen sein, stieß ich auf einen in der Elektor-Zeitschrift 9/2006 präsentierten Laserscanner. Herzstück war ein ATTiny 2313 und ein PC-Lüfter. Ich war gleich Feuer und Flamme, bekam aber den Scanner im wahrsten Sinne des Wortes nicht zum Laufen. Dies war alles knapp vor der Präsentation des Arduino. Heute, 20 Jahre später, bin ich beim Aufräumen in meiner Wohnung auf die alte Platine gestoßen:

Mir kam gleich in den Sinn, dieses Projekt wieder aufleben zu lassen, dieses Mal aber mit einem Arduino. Zuerst zeichnete ich die Buchstaben unseres Alphabets:

Dann ging es ans Programmieren und löten. Zuerst probierte es mit einer Arduino-Motorregelung. Dazu verwendete ich den einstellbaren Konstantstromtreiber mit LM358 und TIP120. Leider ließ drehte sich der bürstenlose Lüftermotor aber nicht von der Stelle. Danach probierte ich es mit einem Transistorverstärker, auch das war leider vergebens. Brushless-Motoren sind also sehr zickig, was deren Spannungsversorgung betrifft.

So blieb mir nichts anderes übrig als auf die ganze Motorsteuerung zu verzichten und den Lüftermotor einfach mit einem LM317 fix zu betreiben. Zur Grobeinstellung der Spannung verwende ich ein 10-Gang-Potentiometer mit 1 kOhm Widerstand, zum feinen Regulieren betätige ich dann das 100 Ω-Potentiometer. So kann ich die Motorspannung sehr fein justieren. Dies ist auch notwendig, da ich sonst die sich immer wieder einmal verziehende Laserschrift auf der Leinwand nicht wieder schön gerade bekomme.

Die Justage des Laserscanners ist ziemlich fummelig. Auf der Platine befindet sich zum Abgleich extra ein (eigentlich zwei) Potentiometer. Mit diesem verändere ich die Wartezeit so lange, bis das Lasermuster passt. Die Linien werden bei mir von unten nach oben gezeichnet. Daher ging ich bei der Justage wiefolgt vor: Zuerst gab ich „IIIII“ als Text ein, da der Buchstabe I leichter zum abgleichen ist. Danach stellte ich die Verzögerung der untersten Zeile mit dem Index 7 ein. Der kurze Strich des I’s sollte nicht zu knapp, aber auch nicht zu weit von der Photodiode entfernt von der Photodiode projiziert werden. Über den Serial.print-Befehl ließ ich mir dann den passenden Wert für die Verzoegerung_2[7] ausgeben und wies dieser Variable dann fix den Wert zu. Danach veränderte ich für die zweite Zeile die Verzoegerung_2[6] so lange, bis der kurze Strich des I’s in der zweiten Zeile genau über jenem in der ersten/untersten Zeile lag. Wieder den perfekten Wert für Verzoegerung_2[6] ausgeben lassen und dann der Variable fix zuweisen. Jetzt ging es in die dritte Zeile von unten und wieder veränderte ich über das Potentiometer den Wert Verzoegerung_2[5] so lange, bis das die untere Form des I’s passte. Und so machte ich weiter bis zur obersten Zeile. Zum Schluss hatte ich für alle 7 Variablen Verzoegerung_2[1 bis 7] passende Werte gefunden.

Würde ich nun einen weiteren Buchstaben zum Wort hinzufügen, müsste ich alle Verzögerungen wieder abändern. Gut, pro neuem hinzugefügten Buchstaben müsste der delay um 490 µs reduziert werden, aber das passt nicht ganz genau. Daher habe ich einfach 2 weiter Leerbuchstaben (Laser immer off) hinzugefügt und das Schriftbild damit abgeglichen. Wenn ich nun ein Wort mit mehr oder weniger Buchstaben verwenden möchte, ist dies nun kein Problem mehr und ich ersetze z.B. einen der beiden Leerbuchstaben durch einen echten. Dann müsste ich theoretisch nichts mehr nachjustieren müssen…

Insgesamt war ich aber schon gute 4–5 Stunden damit beschäftigt, die Schaltungen zu löten und dann die Zeilen zu justieren. Man benötigt also schon etwas Geduld, die ich nicht unbedingt habe 😉

Der kurze Puls der Photodiode:

Hier sieht man oben in Gelb den schmalen Photodiodenpuls. Unten in türkis dann die darauffolgende Laseransteuerung. Nach 8 Buchstaben sollte der Laser dann auf HIGH gehen, bis der nächste Startpuls der Photodiode eintrudelt:

Durch die vielen umgesetzten Physikprojekte habe ich eigentlich fast immer das benötigte Teil lagernd zuhause, so auch in diesem Fall bzgl. Lasergehäuse und Metallwinkel. Durch die Längslöcher kann ich den Laser sehr gut flexibel ausrichten. Gleiches gilt auch für die Photodiode, wobei ich für diese einen Plastikschwanenhals von einer Löthilfe verwendete:

In das eine Ende des Schwanenhals klebte ich zur späteren Montage auf der Holzplatte eine M4-Schraube ein:

Jetzt lässt sich alles in 1–2 Minuten ausrichten:

Die Wahl des ersten Texts fiel auf meinen Spitznamen „Stoppi“:

Der fertige Aufbau:

Normalerweise veröffentliche ich an dieser Stelle immer den Arduino-Code und den kompletten Schaltplan, neuerdings gehe ich aber einen anderen Weg. Wer also die beiden Sachen haben möchte, der spende mir bitte 5 Euro für einen Kaffee. Danach sende ich die Daten an die Emailadresse des Spenders. Dies mache ich deshalb, weil die freiwilligen Spendenlaune extremst gering ist. Bei rund 250 000 clicks pro Jahr bekomme ich in dieser Zeit nur rund 40 Euro Spenden. Das ist schon sehr, sehr ernüchternd für mich. Im Internet gratis bereitgestelltes Wissen und Information hat scheinbar für die allermeisten keinerlei Wert, traurig…

Diese Projekt eignet sich mMn hervorragend für ein Arduino-Projekt, denn es ist erstens günstig und zweitens lernt man eine Menge zum Thema Timing. Gekostet hat es mich nicht einmal 20 Euro. Beim Umgang mit (starken) Lasern ist aber große Vorsicht geboten! Also immer genau nachdenken, bevor man etwas macht und niemanden anderen und sich selbst durch den Laserstrahl gefährden…