Projektor Pancaran Laser

Rekaan projektor berasaskan laser yang berupaya menghasilkan pancaran light show dengan pelbagai pola geometrik. Rupabentuk dan pergerakkan pola yang terhasil boleh dilaras dan berubah-ubah mengikut mengikut kedudukan tombol pelaras.

Projektor ini menarik untuk digunakan untuk tujuan pementasan/persembahan, kesan khas/gimik, projection bombing, grafiti cahaya (light graffiti) dan sebagainya.

Projektor ini menghasilkan pola geometrik yang dikenali sebagai Hipotrokoid dengan mengeksploitasi fenomena yang dikenali sebagai Persistence Of Vision (POV).

Satu contoh pola geometrik yang dihasilkan. Video operasi projektor, butiran rekaan dan contoh-contoh pola yang lain di bahagian seterusnya artikel ini.

Projektor pancaran laser.

Projection bombing pada dinding rumah.

Bagaimana Rekaan Projektor Ini Berfungsi

Kunci rekaan ini adalah fenomena Persistence Of Vision (POV). Manusia berupaya melihat kerana wujudnya sel-sel  pengesanan cahaya (photoreceptor) pada Retina mata. Retina mata manusia pula cenderung untuk mengekalkan saki-baki imej yang kita lihat untuk sesuatu tempoh masa (yang singkat) sebelum ia benar-benar hilang. Tempoh masa retina mengekalkan imej ini adalah sekitar 0.04 saat dan ianya dikenali sebagai POV. Fenomena POV diekspoitasi di dalam pelbagai rekaan moden daripada  rekaan monitor, televisyen sehinggalah penghasilan filem.

NOTA: Untuk memahami fenonema POV, ambil contoh sebutir lampu yang berkelip. Jika selang masa kelipan lampu tersebut adalah kurang daripada 0.04 saat, mata manusia tidak akan dapat mengesan kerlipan tersebut sebaliknya akan melihat seolah-olah lampu tersebut menyala secara malar.

Didalam penghasilan animasi, filem, dsb pula, framerate yang sering digunakan adalah 24fps, 25fps dan 30fps (frame per second). 30fps bermakna terdapat 30 imej kaku  (frame) yang dipapar secara berturutan dalam tempoh sesaat. Turutan paparan yang pantas ini (selang 0.03 saat antara setiap satu imej) membuatkan mata manusia bagi melihat seolah-olah imej tersebut sedang bergerak (motion picture).

Modul laser yang digunakan di dalam projekor ini hanya berupaya memfokus pacaran pada satu titik sahaja. Namun jika titik ini digerakkan dengan pantas mengikut sesuatu lokus, ia berupaya menghasil pola dan corak melalui POV. Pergerakkan pantas ini dihcapai dengan bantuan dua set pemantul (offset) yang diputarkan oleh motor DC.

Bahagian-bahagian projektor. Ia beroperasi pada pada 12V dan memperolehi bekalan elektrik secara terus daripada soket elektrik dinding melalui AD/DC adapter.

Dua set tombol pelaras berfungsi mengawal kelajuan motor yang menggerakkan pemantul secara individu. Ini membolehkan pelarasan kelajuan putaran pemantul seterusnya menghasilkan pelbagai rupabentuk dan pergerakkan pola pancaran laser. Contoh-contoh pola pancaran boleh dilihat di bawah.

Bahagian-bahagian Projektor

Lakaran skematik dimensi projektor.

Modul laser dileraikan daripada perumah sebuah laser pointer. Laser pointer sebegini menggunakan 3 butir bateri butang (button cell) alkali 1.5V LR44. Tiga butir bateri LR44 secara bersiri membekalkan 4.5V, 150mA kepada modul.

Laser pointer di atas adalah laser pointer merah yang berkuasa rendah yang boleh diperolehi dengan mudah di Malaysia.

LED yang tidak diperlukan ditanggalkan daripada modul menggunakan soldering iron. Oleh kerana modul laser tidak lagi akan menggunakan bateri sebaliknya memperoleh tenaga elektrik terus daripada AC/DC Adapter, penyambungan wayar dibuat terus kepada kepada modul laser. Pintasan (litar pintas) dibuat keatas suis (contact switch) agar ianya tidak lagi perlu ditekan untuk di ON/OFF. Selesai kerja memateri dan penyabungan wayar, penutup hadapan modul laser boleh dipasang semula.

Tiada dalam foto adalah perintang penghad 51 Ohm yang bertindak merendahkan voltan bekalan 12V daripada AD/DC Adapter kepada 4.5V dan 150mA (voltan selamat untuk operasi modul laser ini).

Pemilihan laser pointer merah sebagai sasaran peleraian adalah kerana kuasanya yang rendah, maka harganya juga murah. Jika anda lebih adventurous, boleh menggantikannya dengan laser hijau, biru atau ungu yang jauh lebih berkuasa (dan jauh lebih mahal) dan membolehkan pancaran sehingga beratus meter jauh. Saya secara peribadi belum pernah menemui laser biru dan ungu di pasaran Malaysia.

AMARAN: Pancaran laser berkuasa tinggi mampu membakar retina mata dan mengakibatkan kecacatan kekal jika dihalakan ke mata. Berhati-hati jika anda memilih untuk mengunakannya dan pastikan anda memakai perlindungan mata (protective eyewear) yang secukupnya.

Kedua-dua pemantul diperbuat daripada cermin Akrilik (Acrylic / Plexiglass Mirror) yang dipotong membentuk bulatan. Berbeza dengan cermin biasa yang diperbuat daripada kaca, cermin ini diperbuat daripada polymer / plastik nipis yang tidak akan pecah jika terjatuh. Ia boleh dipotong dengan menggunakan pisau atau gunting. Sumber untuk cermin sebegini adalah kedai kelengkapan kesenian (Art Store) atau kedai barangan hiasan dalaman rumah.

Jika anda tiada akses kepada cermin Akrilik, apa sahaja cermin bersaiz kecil dan berbentuk bulat boleh digunakan. Alternatif lain adalah cermin pengasah pensel (saiz lebih kecil) dan cermin alat solek wanita.

Paip PVC dipotong dengan bersudut sekitar 7 darjah bagi membentuk pautan offset.

PVC yang siap dipotong ditampal pada belakang cermin

Kipas penyejuk komputer 12V (saiz 5cm) yang telah dipotong bilahnya. Motor kipas bertindak memacu/mutarkan cermin pemantul.

Cermin dipaut pada motor kipas. Perhatikan bahawa sudut cermin adalah menyerong (sekitar 7 darjah) membentuk offset. Apabila motor kipas berputar, cermin yang menyerong ini akan turut berputar seterusnya menggerakkan titik pantulan pancaran laser. Kombinasi 2 set pemantul yang berputar ini membentuk pelbagai pola pancaran laser yang dapat kita lihat.

Kerangka pautan bagi pemantul 1 dan 2 dihasilkan daripada plat zink.

Litar kawalan kelajuan putaran motor. Litar ini terdiri daripada 2 set litar pemodulatan lebar denyut (pulse width modulation – PWM) berasaskan IC pemasa 555 yang diperincikan sebelum ini.

Perumah projektor / litar dihasilkan project box yang boleh diperolehi daripada kedai-kedai pembekal komponen elektronik seperti di Jalan Pasar.

Pandangan belakang projektor setelah semua bahagian/komponen siap dipasang.

Langkah optional dengan menambah kaki projektor yang boleh dilaras. Ia bagi memudah untuk mendongak projektor bagi pancaran jarak jauh. Komponen ini diperolehi di kedai komponen perabot.

Selamat berekacipta! Sebarang komen dan soalan adalah dialu-alukan.

Rekaan/karya ini dilesenkan di bawah Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 Malaysia License. Anda bebas mereplikasi, meniru, mengubahsiah atau menghasilkan rekaan/karya terbitan dengan syarat rekaan/karya tersebut haruslah turut dikongsi secara terbuka (Share Alike). Rekaan/karya ini bebas digunakan untuk apa sahaja tujuan selain untuk tujuan komersil (Non Commercial), dan memberi pengiktirafan kepada laman rekacipta.net sebagai sumber rekaan/karya asal (Attribution).