Fascinatie voor laser

Een dunne straal licht, van 1 kleur, goed zichtbaar en met de nodige elektronica tot fantastische patronen af te buigen. Een bezoek aan de Conrad winkel in Rotterdam, toen ik een jaar of 8 was, waar allerhande laserlicht-effecten draaiende waren, was m'n eerste kennismaking met laserlicht, een fascinatie waar ik niet meer van af gekomen ben.

10 mW HeNe laser

Rond 2004 en 2005 werd mijn interesse voor laser-licht verder aangewakkerd door allerlei zaken die ik op internet vond én een aanbieding bij Baco in IJmuiden, waar een HeliumNeon (HeNe) laser van zo'n 10 mW aangeboden werd. Tot dan toe had ik met kleine 1 mW laserdiodes geëxperimenteerd, maar vanwege het vermogen bleef daar al snel weinig van over bij complexe figuren.

Via het Circuitsonline forum, waar ik inmiddels heel wat lasercreaties had gezien, besloot ik, naast m'n plannen voor een afbuiging bestuurd door de computer, iets simpels te proberen met een stappenmotor en een 555 timer.

Afbuiging met forse stappenmotor

De motoren die ik had kwamen uit een plotter-achtig geval en dreven een transportrol voor het papier en de naald aan. Omdat de transportrol uit een dikke aluminium cilinder bestond, was de motor ook een uit de kluiten gewassen exemplaar. De massa van de rotor was gigantisch en een erg hoge snelheid kon ik daardoor niet halen, maar het werkte, op de foto zie je het resultaat kijkend richting de laser.

Ik zou eigenlijk nog eens pogingen moeten wagen met kleinere stappenmotoren nu ik dit zo opschrijf. De spiegeltjes waren overigens afkomstig van een spiegelbol.

Aansturing

De aansturing bestond uit een timer die via een transistor een van de spoelen van de motor bekrachtigde, terwijl een naastliggende spoel constant onder spanning stond. Daardoor werd de as bij de puls van de timer zo'n 7 graden verdraaid, om na het einde van de puls direct terug te keren naar de vorige stand, door de spoel die onder spanning stond.

Ik besloot eerst 1 motorsturing te testen. Toen ik dat werkend had besloot ik ook de andere van een sturing te voorzien, om een X-Y afbuiging te verkrijgen.
De daarmee verkregen resultaten waren niet verkeerd, je ziet het resultaat op de foto. Het was zeker eens wat anders dan de spiegeltjes die schuin op een motor-as gemonteerd zaten om de straal af te buigen.

Uitleg over het schema

De 555 is in dit schema als standaard astabiele multivibrator geschakeld. Aan uitgang 3 wordt een blokgolf opgewekt waarvan de frequentie met P1 te regelen is. Eventueel kunnen, voor kleinere motoren, ook andere waardes voor R1, R2 en C1 gebruikt worden.

Weerstand R3 beperkt de stroom die de transistor op zijn basis krijgt én zorgt ervoor dat IC1 heel blijft. Transistor T1 versterkt het signaal en schakelt een van de spoelen van de motor constant aan en uit. Omdat inductieve lasten bij het uitschakelen hoge spanningspieken veroorzaken die de transistor kunnen beschadigen, is vrijloopdiode D1 aangebracht.

De aansluitingen van de motor zal je proefondervindelijk moeten vaststellen met een multimeter. In het schema zijn de aansluitingen gemerkt met 'com', 'a' en 'b'. 'Com' is de gemeenschappelijke aansluiting die afhankelijk van de motor met alle 4 spoelen verbonden is, of slechts met 2.

Door aan de motor te meten (zonder dat deze met de schakeling verbonden is) op punt 'a' en 'b' zal de dubbele weerstand gemeten worden vergeleken met een meting tussen 'a' en 'com' of 'b' en 'com'.

Uiteindelijk blijven hierdoor 2 groepen van 3 draden over, of, als de motor 5 draden heeft, 1 gemeenschappelijke aansluiting, waarbij 2 naast elkaar liggende spoelen gezocht moeten worden. Ook dit kan proefondervindelijk zonder dat de motor daar schade van oploopt.

Als er geen naastliggende spoel is, zal de motor bij het aanleggen van de spanning op spoel L1 een stap draaien, maar niets doen bij de volgende draad. Ga net zolang door met zoeken tot je de juiste combinatie gevonden hebt.

Maximale frequentie

Afhankelijk van de gebruikte motor kun je zo'n 400 keer per seconde heen-en-weer afbuigen. De zware motors die ik had lieten niet veel hoger dan 50 Hz toe. Dat is al snel genoeg om het niet meer te kunnen volgen met je ogen, maar valt al snel op als de straal ook verticaal afgebogen wordt.

Schema en onderdelenlijst

R1, R2, R3 = 1k
P1 = 100k lin.
C1 = 0.47 uF (varieert per motor)
IC1 = NE555
T1 = Tot zo'n 450 mA volstaat een BC517 (darlington)
L1-L2 = Motorspoelen
D1 = 1N4148/1N400x
C2 = 100 uF
Motor = unipolaire stappenmotor

Tot slot nog een foto van de opstelling die ik toendertijd gemaakt had, helaas niet zo'n denderende foto. De spiegelbolspiegeltjes waren gemonteerd op stukjes messingbuis waar ik de helft van weggezaagd had. Met wat lijm uit een lijmpistool waren de spiegeltjes er vervolgens op gemonteerd.

Door het buis iets in te drukken met en combinatietang was dit klemvast op de as van de motoren te klemmen.

---