Zusammenfassung der häufigsten Fragen...


Grobe Funktionsweise einer Lasershowanlage

Wirklich nur ganz grob...
Eine PC Software erzeugt stehende oder bewegte Bilder. Diese werden digital an eine im PC
eingebaute oder extern angeschlossende D/A Karte (Digital / Analog Wandler ) geschickt. Dieser liefert die
Steuerinformationen für die Laser ( an / aus bei TTL oder 0..100% bei analoger Modulation)
und die analogen Signale für die Bewegung der X/Y Scanner die den Strahl ablenken.

Ein manchen Fällen können Laserbilder und Shows auch PC - unabhängig auf eine Controllerkarte mit eigenem Speicher
und DMX-Steuerung geladen werden und so von einem normalem DMX Pult gesteuert werden.

Lasermodulation, analog oder TTL ??
Ein Laser muss oder besser sollte modulierbar sein. Mit Modulation oder auch Blanking meint man das elektronische
oder in “vergangenen Zeiten” mechanische Ein/Ausschalten des Lasers. Möchte man z.b. einen Schriftzug scannen muss
der Laser zwischen 2 Buchstaben ausgeschaltet werden um eine hässliche Verbindungslinie zu vermeiden.
Modulierbare Laser haben in der Regel 3 oder 4 Anschlussleitungen. 2 Für die Betriebsspannung (z.b. +5V und GND )
und ein Modulationsanschluss der mit dem D/A Wandler verbunden werden muss.
GND vom Laser und GND vom D/A Wandler müssen zusätzlich verbunden werden.
Besitzt der Laser ein eigenes 220V Netzteil finden sich 2 Anschlüsse, Modulationseingang und GND .
Sie sind genau so zu verbinden.
Es gibt 2 Arten der Modulation, grundsätzlich bestimmt vom Treiberaufbau des Lasers.
Einmal die TTL-Modulation (Transistor-Transistor-Logik ) die nur die Zustände 0(0V) und 1(5V) also ein und aus kennt.
In der Regel sollte es so sein das der Laser bei 0V am Modulationseingang aus ist.
Die analoge Modulation wertet die tatsächlich vorhandene Spannung aus. Bei 0V ist der Laser aus, bei 5V mit maximaler
Leistung an. Bei 2.5V (theoretisch ) nur mit halber Leistung.
So sind “Fading-Effekte” möglich, d.h. langsames Ein- und Ausblenden des Lasers.
Schliesse ich einen TTL modulierten Laser an einen D/A Wandler mit analogem Ausgang an ist er natürlich trotzdem nur
an oder aus. Schliesse ich einen analoge modulierbaren Laser an einen D/A Wandler mit TTL Ausgang an ist er ebenfalls
nur an oder aus. Es sollte für professionelle Ergebnisse die Kombination aus Analogem D/A Wandler und analogem
Lasertreiber vorhanden sein.
Soviel zu den Laserdioden. Was ist nun mit Gaslasern ??
Die sind natürlich nicht elektronisch zu modulieren. Der gängige Weg ist der Einsatz eines AOM oder PCAOM.
Hierbei handelt es sich um einen Kristall der in Schwingung versetzt wird und so den Laser in einem sehr kleinem
Winkel ablenkt. Nur der abgelenkte Strahl darf durch ein kleines Loch in einer Blende die Scanner erreichen.
AOMs sind nur für eine Wellenlänge , d.h. eine Farbe, PC-AOMs je nach Anzahl Ihrer Kanäle für Mehrfarbige
Gaslaser bei denen sich die Farben einzeln “rausziehen” lassen.
PCAOMs kosten leider gebraucht auch immer noch um die 800 Euro.


Scanner , Open Loop, Closed Loop , Angaben in “K”
Als Scanner bezeichnet man die Einheit die den Laser in X und Y Richtung ablenkt und so die gewünschte Figur
“abfährt” . Bei preiswerten ( Schrittmotorscanner, MOT 1 ) oder alten Modellen findet man die so genannte Open Loop
Variante. Hierbei wird “nur” der Spiegel vom Motor durch einen eingestellten Spulenstrom in die eine oder andere
Richtung gedreht. Ob die nun genau stimmt ??? Wird wohl so ungefähr. Mehr auch nicht . . .

Bei der Closed Loop Variante befindet sich an der Spiegelachse eine Elektronik die auf optische, kapazitivem oder
induktivem Weg eine Rückmeldung über die GENAUE Position an den Treiber liefert.
Stimmt die “Ist-Position” mit der “Soll-Position” die vom D/A Wandler kommt überein sind wir genau da wo wie hinwollen.
Nur so sind wirklick präzise Abbilder möglich. Je nachdem wie aufwendig die Scannermechanik und die
Ansteuerelektronik gefertigt ist ist der eine Scannertyp schneller oder langsammer wie der andere.
Vergleichen kann man sie nach Ihrem möglichem Auslenkwinkel und der möglichen Geschwindigkeit in “K” .
Diese Geschwindigkeit gibt die mögliche Anzahl der abfahrbaren Punkte pro Sekunde wieder. Da Closed Loop Scanner
nur kleine Schritte mögen klingt das nach mehr als es ist. Ein 4-Eck mit maximaler Grösse hat nicht nur seine 4
Eckpunkte sondern gern mal so um die 100 Einzelpunkte, also ca 20 von Ecke zu Ecke sowie ein paar
Eckpunktwiederholungen um saubere, scharfkantige Ecken zu erziehlen. Das Wort “TEST” z.b. kann so um die 400
Punkte lang sein. Um dieses Wort flimmerfrei Scannen zu können muss es mindestens 20 mal Pro Sekunde neu
gezeichnet werden um ein “stehendes Bild “ zu sehen und nicht die EInzelpunkte. Das heisst, der Scanner muss
20x400 Punkte = 8000 Punkte pro Sekund = 8 K ( K wie Kilo ) können .
Der Satz “Das ist ein Test” ist schon ca. 1400 Punkte gross, für flimmerfreie Darstellung sind also schon 28K
erforderlich. Ein Preisunterschied bei den Scannern von ca. 1000 Euro . .
Scanne ich diesen Satz mit nur 14K schaffe ich dementsprechend weniger Bilder pro Sekunde das heisst mein
Scanbild flackert. Genau gerechnet wären es 14000 mögliche Punkte meiner Scanner geteilt durch die 1400 Punkte
Punkte des Bildes= 10 Bilder pro Sekunde. Das ist noch lesbar, flackert aber deutlich.
Fernseher arbeitet mit einer Bildwiederholrate von 25 Bildern pro Sekunde. Die “Schmerzgrenze” setzte ich bei ca. 16
Bildern pro Sekunde für ein erträgliches Abbild.
Mit diesem Beispiel kann man schon mal grob abschätzen wie Leistungsfähig die Scanner für Grafiken sein müssen.
Für normale Beamshows hingegen sind 10K sicher ausreichend. Für Grafik und Text: Zeichnen , Punkte zählen und
nachrechnen.
Mit Geschwindigkeitsangaben in “K” kann man heutzutage viel erleben. Die ILDA lieferte uns ein Testbild welches
wunderbar zum Geschwindigkeitsvergleich geeignet ist. Hauptmerkmal der maximalen Geschwindigkeit ist die so
genannte “Steigzeit” des Galvos über einen festgelegten Winkel. Nimmt man dieses Testbild mit immer gleichem
Winkel kann man Galvos korrekt vergleichen. Auch meine K12n könnte ich mit 35K angeben. Einen Kreis mit
40K zu scannen ist auch kein Problem. Auch mit mehr. Aber nach ILDA Testbild wird jeder feststellen das bei
etwas über 22-23K Feierabend ist. Und das ist über dem Wert den ich angebe.


D/A Wandler, 8 Bit ?, 12 Bit ? , TTL ? , Analog ?
Die Schnittstelle zwischen PC und Laseranlage ist der D/A Wandler. Meine erste Karte war ein D/A Wandler
für den Druckerport der nur 8 Bit Auflösung für die X/Y Signale und TTL-Ausgänge ( ein / aus ) für die
3 Laserfarben kannte.
8 Bit Auflösung heisst, der Scanner kann 256 verschiedene Positionen anfahren, von 0 bis 255 .
Ein D/A Wandler mit 12 Bit kann 4096 Positionen anfahen (0 bis 4095) .
Somit ist grundsätzlich die optische Auflösung deutlich besser.

ABER WAS NOCH VIEL WICHTIGER IST: Benutze ich einen 8-Bit DAC,
befinde mich in einem grossem Raum in stelle in der Software die Bildgrösse von 100% auf 50% habe ich nur
noch 128 mögliche Positionen. Eine Grafik wirkt nun schon sehr eckig.
Bei dem 12 Bit D/A Wandler wären es immer noch 2048 Positionene. Also immer noch sehr fein aufgelöst.
Professionelle Systeme arbeiten daher mit 12 oder 16 Bit Auflösung für die X/Y Position und mindestens 4
analogen Farbausgängen für Rot / Grün / Blau oder dem Summensignal “Intensity” .
Die Farbausgänge haben in der Regel “nur” 8 Bit Auflösung , also pro Farbe 256 verschiedene Helligkeiten.
Im Idealfall sind also 256*Rot + 256*Blau+256*Grün=16.7 Millionen verschiedene Farben möglich,
wesentlich mehr als das Auge unterscheiden kann.
Oft liefern solche D/A Wandler noch Ausgänge für DMX oder Strahlschalter mit.
Dadurch lassen sich noch externe Geräte steuern.

Meine Jugendsünde..
“Wie alles begann...”. Damals, als gebrauchte Closed Loop Scanner um 1200 DM kosteten wozu noch >400 DM für eine D/A Karte kamen kreierte ich das “Mot-1 Scannerset” . Es handelte sich um 2 Stk. 18 Grad Schrittmotoren mit sehr kleiner Masse . Eine Spule wurde auf eine feste Gleichspannung gelegt. Damit wurde der SMT zwischen 2 Schritten gehalten. Die andere Spule bekam das Analogsignal meines Druckerport-DAC, wodurch sich der SMT in die eine oder andere Richtung bewegte. Kreis, 4-Ecke, Linie... TOLL !!!! . Ok, an Text mit mehr als 2 Buchtstaben oder der Ansatz von Grafik war nicht zu denken, aber es “laserte” etwas , und das sogar noch PC-gesteuert von “Popelscan”.

Heute will ich von diesen Dingern wirklich nichts mehr wissen. Der Einstieg in die Laserei ist für unter 700 Euro zu haben
(= Ebay Laserdiode für nen fuffie, neue Easylase und K12n ) . Das ganze von einer Freeware gefüttert liefert Grafik, Text , kann DMX und analoge Modulation. Die billigsten Closed Loop Scanner laufen jenseits 10K, Traumwerte für die Parallelport-Ausgabe.


Welcher Laser ??
Gas ? Diode ? DPSS ? Alles hat seine Vor- und Nachteile.” Am Anfang schuf Gott den Gaslaser...” .
Ein altes Beispiel ist der ALC-60. Die Ausgangsleistungen von 50 bis ca. 300mW an Laserlicht fordern
Eingangsleistungen vom um 1500 Watt . Der Rest ist Abwärme. Zum Vergleich: ein 300mW DPSS Grün tut mit
ca 2.3V Diodenspannung und 3 Ampere Diodenstrom = 6.9 Watt + Elektronische Kühlung mit ca 20 Watt seinen Dienst.
Er würde zur not kurz mit einer 9V- Batterie laufen.
Vorteil eines Gaslasers: Er emittiert gleichzeitig mehrere Farben.
Eine reine Argon-Befüllung liefert je nach Typ und optiken 6-8 Farblinien von Tiefblau bis hellgrün.
Eine Argon / Krypton Mischung liefert zusätzlich noch rot = Weisslichtsystem. Mit Gaslasern sind 2 stellige Watt
-Leistungen möglich. Diese Leistung per DPSS / Diodenlaser zu erreichen kostet den Gegenwert eines Kleinwagens.
Das Netzteil nuckelt dabei auch gern den kompletten Lieferumfang aus einer 32 Ampere
Drehstromsteckdose = jenseits 20 KW . Dazu kommen auch noch ein paar Liter Kühlwasser pro Minute und diese Art
von Lasern sollte jeden Monat ein paar Stunden laufen um das Gasgemisch am Leben zu halten. Zur Modulation
benutzte man in den Anfängen mechanische Lösungen, Strahlschalter oder Galvos die Farbfilter in den Strahl kippten.
Später dann AOMs bzw. PCAOMs. Farbmischkristalle die heute gebraucht auch noch viele 100 Euro kosten.

Den Laser in Form eines Diodenlasers kennt jeder als 5-Euro-Laserpointer. Mit gängigen Leistungen bis >200mW als Einzeldiode verhältnismässig günstig. Diodenlaser kommen in Hobbysystemen aus Preisgründen sehr oft vor.
Manche Hersteller koppeln viele kleine Dioden bis in den Watt-Bereich.
Die Leistungsaufnahme ist gering, elektronische Modulation ob analog oder TTL kein Problem.

Der DPSS ist für mich die Eierlegende Wollmilchsau.
Leistung von.....bis..... erhältlich, Geringer Stromverbrauch, Rot, Grün und Blau erhältlich wenn auch bei Rot und Blau noch mit Preisen die nicht so ins Hobbyportmonai passen.
100mW Grün gibts für unter 400 Euro und die reichen schon um eine CD-Hülle zu braten...
( Augen zu killen ist eher ein kleineres Problem bei der Leistung . . . .)

Zur Laserleistung:

Öffentlich und ohne Genehmigung dürfen nur Laseranlagen mit max 5mW Leistung betrieben werden. Bei grösseren,
professionellen Systemen muss das ganze beim Ordnungsamt gemeldet sein und die Anlage vom TÜV abgenommen werden.

Ziel eines jedem Selbstbaus ist ein Weisslichtprojektor.
Aus den 3 Grundfarben Rot, Grün und Blau ( Additiv Weiss ) lassen sich alle anderen Farben mischen.
Da gleiche Leistung bei den verschiedenen Farben nicht gleiche Helligkeit bedeutet da das Menschliche Auge Farben unterschiedlich hell empfindet empfehle ich aus persönlicher Erfahrung ein Verhältnis von 4:2:1 =

z.b. 400mW Rot, 200mW Blau und 100mW Grün.
Dieses Verhältnis gilt für die Wellenlängen 658nm,473nm und 532nm.

Alternativ gibts ja auch noch Diodenblau mit 445nm und Diodenrot mit 642nm.
Da wäre das Verhältnis dann 1:1:1 da der Rot-Ton deutlich heller ist.