Начнем с материалов.
Основная конструкция часов выполнена из толстого плотного картона,
такой картон используют для корочек книги или вставляют для жесткости в
обложку папок. Цилиндр — это втулка от липкого ролика из икеи. В
качестве часов были куплены самые дешевые наручные китайские часы:
Линзы правда были куплены и обточены под заказ в оптике — 2 стеклянные
линзы на +25 диоптрий. В принципе можно использовать любые линзы.
Например купить простой китайский пластиковый бинокль и извлечь линзы
из окуляров (они сделаны из оптического полистирола потому очень легко
царапаются, будьте осторожны). Светодиод был куплен в магазине, L-813.
Блок питания робитон был куплен в хозмаге за 160 руб (3-12Вб 300 мА).
В качестве окуляра мы будем использовать обычный люстровый патрон для
ламп, он имеет наружную резьбу и специальную гайку. Что позволит как
раз вращением настраивать фокус.
Дисплей.
Первым делом нужно сделать дисплей цифр работающий на просвет. Разберем
часы и удалим плату. У жидкокристаллического дисплея необходимо
отклеить одну пленку-поляризатор, оттереть ее от клея этиловым спиртом.
После того как мы ее перевернем мы получим инверсный дисплей, чёрный
выключенный и прозрачный включенный.
Если пленки матовые, то желательно их удалить и заменить на глянцевые, иначе будет теряться ощутимая часть светового потока.
На место платы установим изготовленную нами платочку. В прошлый раз мы
использовали шлейфик, но это деталь довольно специфическая, поэтому на
этот раз сделаем более доступный вариант — специальную платочку. Вид ее
на фото:
Разделительные канавки прорезаны канцелярским ножом. Аккуратно
припаяем ее проводами к плате часов и соберем. Получится что то вроде:
Светодиод.
Обычно ток через светодиод 20 мА. Прошлый раз ток был больший из-за
того, что как выяснилось производители брелоков не беспокоятся о сроке
службы светодиода т.к. батарейки садятся раньше. А их замена не
предполагается. В результате светодиод быстро выходил из строя. На этот
раз было решено использовать цветной сверхъяркий светодиод. Для его
использования придется немного посчитать. Открыв паспорт на светодиод
(datasheet в буржуйской терминологии) посмотрим 2 важных параметра —
максимальный ток (DC Forward Current) и прямое падение напряжения
(Forward Voltage). В данном случае у нас получается 2.5В 25 мА.
Допустим будем питать светодиод от 12 вольт. Тогда нужно поставить
такое сопротивление. Что бы на нем падало 12 — 2.5 = 9.5В при токе 20
мА (оставим про запас 5 мА). По закону Ома R=U/I
R = 9.5/0.02 = 475 Ом.
Оптика.
Оптика у нас довольно проста — всего 2 линзы. Оптическая схема с размерами для линз +25 диоптрий на рисунке:
Цифры даны приблизительные. Данные расстояния были получены
эмпирически – в тисах был зажат светодиод, над ним приспособление
«третья рука» держало экранчик так, что бы световой конус освещал
полностью все цифры, сверху на экранчике лежала линза, а рукой с
линейкой подбиралось оптимальное расстояние для объектива, ориентируясь
по картинке на потолке.
Светодиод дает расходящийся на конус световой поток. Свет, проходя
через дисплей, корректируется (уменьшается расходимость) линзой номер
1. Затем свет проходит через линзу объектива номер 2 и затем уже
проецируется на поверхность.
Если мы избавимся от линзы номер 1 то получится ход лучей как на второй
части схемы. Крайние лучи, несущие информацию о картинке по краям будут
выходить за пределы оптики и не попадать на линзу объектива номер 2.
Это будет выглядеть как светлый с картинкой центр и темные края.
Идеальный случай изображен на 3 части схемы — экран освещается
параллельными лучами, которые затем собираются объективом номер 2.
Чем более сильные линзы мы поставим тем крупнее будет картинка на стене
(правда ее яркость будет мала, т.к. одно и то же количество света
приходится на большую площадь. Но чем мощнее будут линзы тем сильнее
будут искажения. Для уменьшения искажений нужно диафрагмировать
световой поток, но это снизит яркость. Получаются вот такие
противоречивые требования.
Если попробовать использовать в качестве источника света 3х ваттный
зеленый светодиод LUXEON то ничего путного не получится. У этого
светодиода очень большая расходимость пучка, в результате получается
что подсвеченным оказывался только центр изображения (см. оптич.
схему). Набором линз получалось откорректировать световой пучок, но он
ослаблялся настолько, что никаких преимуществ перед обычным сверхъярким
светодиодом не оставалось.
Сборка.
Аккуратно разрезав картон красим все внутренние поверхности в чёрный
цвет, что бы исключить всяческие внутренние отражения. При сборке
строго соблюдать оптическую ось, иначе картинка будет искажена.
Припаяем к микросхеме часов кнопки управления, и впаяем внутрь
батарейку. Можно было конечно сделать стабилизатор питания, что бы
напряжение в 1.5В поступало от блока питания, но это излишняя
сложность. Закончив сборку основной части можно обшить ее картоном и
обклеить пленкой. В общем всё понятно из фотографий:
картинка, проецируемая часами на фото: (выдержка большая, поэтому яркость кажется выше)
