Проекционные часы

Сделай сам проекционные часы.

Захотелось мне обзавестись проекционными часами в комнату. Удобная вещь – просыпаешься – смотришь в потолок, а там время огромными цифрами горит. Пробег по магазинам показал – дешевле чем за 1000 рублей мне сие чудо техники не найти. Отдавать 1000 руб. за прихоть – давит жаба. Подумал подумал – да и решил, а может самому сделать? Благо начинку подобных часов мельком видел. Итак, для создания проекционных часов нам потребуются прежде всего часы. В киоске на остановке были куплены самые простые и дешевые часы-брелок. Чем меньше будет экранчик у часов – тем лучше, меньше проблем с однородностью подсветки. Вид часов на фото:

Вторая немаловажная деталь – источник света. Источник света должен отвечать многим требованиям – высокая мощность, долговечность, минимальное тепловое излучение, точечность. В нашем случае выбор невелик, лампочка накаливания или светодиод. Естественно лучше всего светодиод, он маленький, яркий, долговечный, да и для своего питания требует мало. Если часы найти довольно легко, то с диодом интереснее. Я хотел поставить супермощный суперъяркий зеленый светодиод. Зеленый потому, что глаз более чувствителен к зеленому спектру, и следовательно при равной мощности красной и зеленой подсветки зеленая картинка будет казаться ярче. Мой взгляд упал на светодиоды фирмы luxeon (список мощных светодиодов с фотографиями и даташитами тут: http://www.roithner-laser.com/LED_HP_single_chip.html)

300 рублей за светодиод мощностью 3 ватта в принципе терпимо, да и прокормить этого монстра (ток до 1 А) можно, проблема встала где достать у нас в городе. Так как часы уже были куплены, то мысленно распрощавшись с идеальным, пошел и купил в Ашане брелок-фонарик «яркий луч» со сверхъярким светодиодом белого цвета.

В качестве источника питания был куплен универсальный (1,5В-12В 300мА) китайский блок питания.

Ну и в закромах были найдены 2 выпуклые линзы, вытащенные из какого-то проектора. Итак, приступим. Для начала разберем часы:

Шлейфик в кадре тоже был найден в закромах, он кажется был вытащен из cd-rom привода. Основным элементом проекционных часов будет немного модернизированный жидкокристаллический экран. Изначально он снабжен 2 поляризаторами, поляризующими в одной плоскости. Так как на часы смотрят в отраженном свете, то один из поляризаторов снабжен отражателем. Когда на сегмент подается напряжение, то молекулы жидкого кристалла выстраиваются под действием электрического поля так, что поворачивают плоскость проходящего через них света на 90 градусов. В результате свет оказывается заперт одним из поляризаторов, так как их плоскости поляризации оказываются ортогональны. В итоги получаем. Напряжения нет – сегмент прозрачный, напряжение есть – сегмент непрозрачный. Нам же для проектора нужно что бы всё было наоборот. К счастью этого легко добиться – нужно только отклеить и перевернуть один из поляризаторов. Тогда при подачи напряжения свет начнет проходить через сегмент.

Приступим к модернизации экранчика. Для этого удалим поляризатор с отражателем подцепив ножом и отклеив:

Отклеенный поляризатор можно лишить отражателя (это еще один слой пленки), отмыть от остатков клея при помощи этилового спирта, и вернуть на место, а можно взять и отрезать кусочек другого поляризатора, найденного в закромах. В любом случае мы получим требуемый результат.

Далее вторая проблема – как подвести сигнал к экранчику. Изначально он подводится с контактов на плате посредством токопроводящей резинки. Но в нашем случае нужно придумать что то другое – палата будет мешать свету. Вот тут то нам и пригодится шлейф – мы будем подводить сигнал посредством него, К счастью расстояние между жилами оказалось равным такому же расстоянию контактов на плате.

Необходимо изготовить модуль, который содержал бы в себе экран, осуществлял надежный электрический контакт между резинкой и шлейфом, и в то же время позволял свету свободно проходить сквозь экран. Для этого из часов был вырезан кусок корпуса и из гетинакса выпилена прижимающая рамка:

Припаяем шлейф к часам:

И соберем всё вместе:

Как мы видим у нас всё получилось. Изображение часов стало негативным.

Так как часы делаются из того что под рукой, то указать точные размеры будет бессмысленно, я не уверен что найдутся такие же часы, линзы и т.д. Поэтому следующий этап – чистая эмпирика. Зажимая экран в тисах, и прикрепив на него одну собирающую линзу (если не найдутся в закромах, то можно купить в роспечати две небольшие китайский лупы) светя брелком с одной стороны и держа вторую линзу с другой добиваемся приемлемого изображения. Как только картинка получается удовлетворительной, берем линейку и фиксируем расстояния светодиод-экран, экран – линза. После этого на бумаге чертим эскиз будущего корпуса.

Я решил делать корпус из толстого картона. Материал легко обрабатывается но в то же время довольно прочен. В качестве крепления объектива я разобрал карболитовый патрон для электролампочки. Основа корпуса – картонная втулка от липкого ролика. Так как для второй части корпуса более крупной втулки не нашлось – пришлось взять пластиковый бутылек.

В соответствии с эскизом, который мы нарисуем, разрезаем всё в соответствии с размерами. Прорези, вырезанные ножом и доведенные до ума надфилем я пропитал цапонлаком – что бы они не давали пыли, всё таки мы делаем оптический прибор.

Детали есть, теперь отвлечемся на подсветку. Естественно что бы раздобыть светодиод нам придется разобрать брелок:

Как видим светодиод подключается напрямую к двум литиевым батарейкам. Стоп. Светодиод нельзя напрямую к источнику питания – сгорит. Нужно ставить обязательно токоограничивающий резистор. Но как же ограничивается протекаемый через него ток в брелоке? Оказывается внутренним сопротивлением батареек. Так как светодиод неизвестной марки, то нам придется взять мультиметр и снять параметры. Ток питания составляет в данном случае 20 мА. Так как внутреннее сопротивление блока питания во много раз ниже батареек, то нам придется ставить токоограничивающий резистор. Рассчитаем его пользуясь законом Ома. Блок питания дает 12В. Необходимый ток через светодиод 20 мА. Сопротивлением открытого диода пренебрегаем. R=U / I? R=12/0.02=600 Ом. Ближайший номинал 620 Ом. Именно такое сопротивление нужно включить последовательно со светодиодом. Закончив с расчетами возвращаемся к сборке.

Все внутренние поверхности часов необходимо покрасить в черный цвет – что бы исключить отражения света от стенок и тем самым появление размытости картинки. Заодно установим, выровняем и заклеим светодиод:

Склеим первую часть часов:

Приклеим модуль на место прорези. Не забываем покрасить его нижнюю часть в черный цвет.

Приклеенный модуль тоже красим в черный цвет.

На модуль наклеиваем линзу, плоской стороной к модулю. Центр линзы строго по оптической оси прибора, т.е. строго над колбой светодиода. В данной конструкции обе линзы на +18,25 диоптрий.

Теперь наклеим следующее кольцо, фиксирующую шайбу патрона. На патрон приклеиваем вторую линзу. Монтируем электрику: светодиод, резистора, кнопки управления часами, батарейку часов. Часы было решено запитать от своей собственной батарейки – менять ее раз в пару лет кажется мне гораздо проще, чем возится со стабилизаторами в блоке питания.

Склеиваем корпус:

Придадим ему красивый внешний вид при помощи самоклеющийся пленки:

Итак, готово. Ниже фотография проецируемого часами изображения. С расстояния 1.5 метра длинна сегмента цифра достигает 10 см.

Яркость такова, что видны очертания цифр и при неярком освещении.

Затраты:
Часы 30 руб.
Брелок 47 руб.
Блок питания 110 руб.

И последнее – на вкусное, что дали поиски подобных проектов в интернете. Прогуляйтесь по ссылкам, наберитесь идей, конструкция приведенная в статье не единственно возможная.

[править] Ссылки по теме

На русском языке:

http://dibr.nnov.ru/issue230904.html
Лазерные проекционные часы.

http://www.diyprojector.info/scheme.htm
кое что по оптике (теория)

На английском языке:

http://wandel.ca/homepage/clock.html
Проекционные часы на люминесцентной панели

http://www.raphnet.net/divers/projection_clock/index_en.php
Подобный нашему проект, но на 2 светодиодах в подсветке и без шлейфа

http://www.instructables.com/id/EO2J1QOA4NEX504882/
Добавление датчика движения в проекционные часы

http://www.techeblog.com/index.php/tech-gadget/diy-projection-lcd-clock
http://hackedgadgets.com/2006/06/11/projection-lcd-clock/
Проекционные часы без объектива, с дистанционным включением с любого пульта

http://www.hammacher.com/publish/73361.asp
Фото аналоговых проекционных часов с мощной галогеновой лампой в подсветке.

http://www.roger-russell.com/project/project.htm
Музей проекционных часов

Ключевые слова: Самодельные проекционные часы, как сделать проекционные часы