2007. Nízkorozpočtový DIY projektor

Stř edoškolská odborná činnost 2006/2007 Obor 10 – elektrotechnika, elektronika, telekomunikace a technická informatika

Nízkorozpočtový DIY projektor

Autor: Tomáš Trýska Gymnázium J. Vrchlického, Nár. mučedníků 347 339 01 Klatovy, 7. ročník Konzultant práce: Ing. Jaroslav Kadlec Gymnázium J. Vrchlického, Nár. mučedníků 347 339 01 Klatovy Odborný posudek: RNDr. Miroslav Panoš, Ph.D. Gymnázium J. Vrchlického, Nár. mučedníků 347 339 01 Klatovy

Klatovy, 2007 Plzeňský kraj 1

Prohlašuji   tímto,   že   jsem   soutěžní   práci   vypracoval   samostatně   pod   vedením  Ing. Jaroslava Kadlece a uvedl v seznamu literatury veškerou použitou literaturu a  další informační zdroje včetně internetu. V Klatovech dne 17. 3. 2007 _____________________ Tomáš Trýska

2

Odborný posudek Odbornou   práci   studenta   sedmého   ročníku   Gymnázia   J.   Vrchlického   v  Klatovech  Tomáše   Trýsky  lze   rozdělit   na   dvě   části.   První   se   obecně   zabývá  principem   konstrukce   projekční   techniky,   konkrétně   pak   zaměřeným   na   návrh  amatérské stavby datového projektoru. V druhé (obsáhlejší) části se student, na základě výsledků své badatelské a  rešeršní   činnosti,   pustil   do   konkrétní   stavby   datového   projektoru.   Zde   se   musel  vypořádat   s   problematikou,   která   mnohonásobně   přesahuje   rámec   nejen  gymnaziálního učiva, ale lze i říci, že i některých specializovaných středních škol.  Celá stavba je podrobně popsána v konstrukční části této práce. Všechny zde uvedené  kroky realizace jsou dobře zdokumentovány, autor popisuje jak výhody tak i případné  nevýhody   navržených   postupů.   Student   si   zde   prošel   celou   genezí   projekčního  zařízení od návrhu až po technickou realizaci včetně návrhů a realizace jednotlivých  konstrukčních   částí.   Protože   se   obdobnou   problematikou   nezabývám,   bohužel  nedokáži detailně posoudit, zda zvolený způsob řešení jednotlivých částí je skutečně  nejvhodnější. S ohledem na to, že že projektor funguje a při ověřování jeho činnosti  resp. dosažených zobrazovacích parametrů nebyly shledány žádné závady, lze soudit,  že autor zvolil správný způsob řešení. V závěru celé práce mě potěšilo, že student i přes úspěšné završení celé stavby  projektoru nezůstal „ukolíbán“ svým úspěchem a zcela konkrétně a věcně navrhuje  další reálné návrhy na možná rozšíření (korekce KeyStone1) či případná vylepšení  (automatické dochlazování výbojky) vzniklého zařízení. Jako velmi pozitivní hodnotím, že za touto odbornou středoškolskou činností je  vidět   nejen   text   výsledků   rešeršní   či   badatelské   činnosti,   ale   i   fungující   prototyp  projekčního   zařízení,   ve   kterém   jsou   zohledněny   jak   aspekty   funkčnosti,   tak   i  bezpečnosti provozu takového zařízení. Písemná část práce pro mne byla rozhodně přínosem, protože je psána jasně,  srozumitelně a vyčerpávajícím způsobem. Pokud jde skutečně o autorovo dílo (i když  jistě čerpal ze zdrojů uvedených v závěru práce), asi by stálo za úvahu opublikovat  tuto část v nějakém technickém populárním časopisu.

_________________

1 – Obrazová korekce pro možnost promítání obrazu z jiného, než normálového směru ke středu projekčního plátna.

3

Celá práce je, jak jsem již naznačil, psána srozumitelně. Po formální stránce  působí uceleným dojmem. Jazyková i grafická stránka práce je až na pár drobností  (rozdílná kvalita použitých obrázků, či občasné použití výrazu z obecné češtiny) na  dobré úrovni. Opomenu – li problematiku použitého materiálu (sololitové montážní prvky) či  otázku samotného „layoutu“ některých prvků (viz obr. 6. str. 15), což je s ohledem na  fakt, že se zatím jedná o prototyp, pochopitelné, mám k práci jen dvě připomínky: 1. Bohužel   z   práce   přímo   nevyplývá,   jak   dalece   student   řešil   problémy,   které  vznikly při návrhu a realizaci tohoto projektoru, samostatně popř. s pomocí  vedoucího a konzultantů projektu. 2. Díky tomu, že při stavbě projektoru byl použit starý 14“ LCD display, který je  svým způsobem mezi zobrazovacími jednotkami skutečnou „raritou“, je tím  téměř   znemožněna   jakákoliv   reprodukovatelnost   stavby   navrženého   zařízení  (Což je jistě škoda). Možná by bylo vhodnější tento nestandardní LCD display  nahradit   nějakou   v   současnosti   běžně   dostupnější   (i   když   asi   dražší)  zobrazovací jednotkou. V Klatovech 16. března 2007   _______________________ RNDr. Miroslav Panoš, Ph.D.        

4

Poděkování Během   stavby   tohoto   projektoru   se   objevily   různé   potíže   a   problémy,   se  kterými   mi   pomáhali   rodiče,   lidé   z   gymnázia   a   kamarádi.   Velké   díky   si   taktéž  zaslouží   p.   Václav   Kajer   –   údržbář   na   gymnáziu   a   pánové   z   fóra  http://dvlachy.ic.cz/phpBB2/,   kteří mi velmi  ochotně radili  s různými potížemi  při  stavbě. Nebýt těchto lidí, zůstal by tento projekt nejspíš jen někde na papíře.

5

Obsah 1. 2. 3.

4.

5.

6. 7. 8. 9. 10.

1. 2.

Úvod Teorie zobrazování, projekční techniky a princip DIY projektoru 2.1. Teorie zobrazování a projekční techniky 2.2. Princip DIY projektoru Funkční části 3.1. LCD displej 3.2. Výbojka a příslušenství k ní 3.3. Kulový reflektor 3.4. IR filtrační sklo 3.5. Fresnelovy čočky 3.6. Objektiv 3.7. Chlazení 3.8. Skříň projektoru Stavba projektoru   4.1. LCD displej 4.2. Výbojka a příslušenství k ní 4.3. Kulový reflektor 4.4. IR filtrační sklo 4.5. Fresnelovy čočky 4.6. Objektiv 4.7. Chlazení 4.8. Skříň projektoru Zapojení projektoru 5.1. Ovládací panel 5.2. Bezpečnostní zapojení výbojky 5.3. Spínaný zdroj a chlazení Popis ovládání projektoru Technické parametry Plány do budoucna Závěr   Informační zdroje

Fotodokumentace Rozpočet a finance

Seznam př íloh:

6

7 8 8 8 8 9 10 10 11 11 12 13 13 14 14 15 17 17 18 19 20 20 21 22 22 22 23 23 23 24 24

25 29

1. Úvod Pravděpodobně nejsem sám, kdo by měl rád doma v pokoji domácí kino, ale  při jejich běžné ceně to je pro mě, jako studenta, nemožné. Jedno z možných řešení je  tvorba vlastního DIY projektoru, který si člověk může postavit doma „na koleně“ za  zlomkovou   cenu   komerčního   řešení   a   může   ho   v   kvalitě   projekce   bez   větších  problémů předstihnout. Jediná daň za ní je vysoká hmotnost přístroje, která se může  bez potíží pohybovat kolem 50 kg. O   výrobě   tohoto   projektoru  jsem  přemýšlel   již   nějakou  dobu  a   po  přečtení  příspěvků   ohledně   tohoto   tématu   na   fórech  http://forum.pctuning.cz  a  http://dvlachy.ic.cz/phpBB2/ jsem se rozhodl pro výrobu. Původní záměr byl vyrobit  jej za použití mého 15“, dnes již bývalého, stolního LCD monitoru. Bohužel, než  došlo ke stavbě, monitor jsem při stěhování poškodil a tím i dosti významně oddálil  stavbu. Jelikož jsem si dal za cíl vyrobit projektor za co nejnižší finanční obnos, tak  jsem   prohledával   různé   bazary   a   aukční   servery.   Shodou   náhod   jsem   na  http://aukro.cz  objevil starší 14“ LCD monitor s již nefunkčním podsvětlením, což  pro mne znamenalo mnohem výhodnější nákup, než kdybych kupoval zcela funkční  nebo dokonce nový monitor. Mimo jiné, 14“ LCD monitor již nejde běžně sehnat,  protože takto malá úhlopříčka se v LCD provedení vyráběla velmi krátce. Všechny   komponenty   jsou   koupené   nebo   získané   v   České   republice,   což  v   nemalé   míře   snižuje  výslednou  cenu.  Jediné   části,  které   jsem  koupil   nové   jsou  výbojka, příslušenství k ní, ventilátory a monitorovací panel. Výroba celého projektoru probíhala postupně, a to od loňského léta, kdy jsem  začal   pomalu   shánět   součásti   na   stavbu.   Kompletní   sestavení   jsem   provedl   až   na  přelomu února a března, kdy jsem též provedl zkušební projekci. Od té doby došlo  ještě k několika drobným změnám v systému chlazení a odvodu horkého vzduchu,  který je teď mnohem účinnější, než předtím. Obraz je na vysoké úrovni a směle může  konkurovat komerčním projektorům. Na následujících stránkách budu používat zkratku  DIY, která je akronymem  anglických slov Do It Yourself, což v překladu znamená Udělej to sám a používá se  u výrobků dělaných doma „na koleně“.

7

2. Teorie zobrazování, projekční techniky a princip DIY projektoru Projektory   můžeme  rozdělit   například na diaprojektory, zpětné  projektory a  dataprojektory. 2.1. Teorie zobrazování, projekční techniky Diaprojektory pracují tak, že světlo z lampy prosvítí diapozitiv a přes soustavu  čoček v objektivu vykreslí obraz na promítací plochu. Zpětný   projektor,   protože   zobrazuje   větší   plochu,   musí   používat   o   něco  složitější   techniku.   Pod   průsvitkou   jsou   umístěny   fresnelovy   čočky.   První   z   nich  rozloží obraz pod celou průsvitku a druhá soustředí přes průsvitku do objektivu, který  paprsky světla zalomí a promítne na projekční plochu. Obě dvě fresnelovy čočky jsou  obvykle slepené nebo svařené. Dataprojektor je kombinací předcházejících dvou s tím rozdílem, že nepromítá  statický obraz, ale to, co je do něj odesláno přes kabel z počítače, případně jiného  zdroje signálu. Dataprojektory jsou buď typu LCD nebo DLP. U LCD typu se obraz  promítá   přes   miniaturní  LCD   displej,  tzn.   obdobně,  jako   u  DIY  projektoru.   DLP  technologie používá soustavu mnoha miniaturních zrcátek, které kmitají a odrážejí  paprsky na barevný filtr. Tato technologie lépe nakládá se světelnými paprsky, ale  kvalita   obrazu   je   na   nižší   úrovni,   to   znamená,   že   DLP   projektor   je   nevhodný   k  promítání  fotografií  nebo  videí,   ale výborný na projekci  textu v méně  zatemněné  místnosti. 2.2. Princip DIY projektoru Tento dataprojektor pracuje na obdobném principu jako zpětný projektor, tzn.  prosvětlování   předlohy,   LCD   panelu,   a   jeho   následném   promítnutí   na   nějakou  promítací plochu. I svojí konstrukcí se velmi podobá zpětnému projektoru Meotar či  Epirex, ze kterých částečně vychází.  Dalším   důležitým   parametrem   je   orientace   skříně   a   použití   zrcadel.   Můj  projektor   je   orientovaný   na   výšku   a   používá   jedno   optické   zrcadlo   u   objektivu.  Orientace na výšku je velmi výhodná z důvodu malého zabraného prostoru.

8

3. Funkční části K výrobě DIY projektorů se používají tyto součásti: ➢ LCD displej ➢ Výbojka a příslušenství k ní ➢ kulový reflektor ➢ tepelné filtrační sklo ➢ fresnelovy čočky ➢ objektiv a zrcadla ➢ materiál na skříň Výše   uvedené   součásti   je   nutné   složit   dle   optických   zákonů   a   zapojit   dle  předpisů a norem pro elektrická zařízení do vhodné skříně. Na obrázku níže nejsou  z názorných důvodů  zachovány optické  zákony. 8 6

7

8 8

12

obr. 1 ­ Schéma konstrukce 1 výbojka 2 zapalovač 3 tlumivka 4 fresnelovy čočky 5 LCD displej 6 optické zrcadlo 7 objektiv 8 ventilátory 9 AT zdroj 10 ovládací panel 11 výfuk

5 4

11 1

2 3

10 9

9

3.1. LCD displej LCD1  displej je jedna z nejdůležitějších součástí DIY projektoru. Vhodným  výběrem jde docílit velmi kvalitního výstupního obrazu. V mém případě ale nebyla  přílišná možnost vybírat.  Důležitými parametry při výběru LCD displeje jsou velikost obrazu, kontrast,  rychlost odezvy a použití FFC2 propojek. 3.1.1. Velikost obrazu Podle velikosti obrazu se velmi často odvozuje velikost skříně, avšak v mém  případě je skříň větší z důvodu možnosti rozšíření a obohacení o počítač, takže ve  skříni je dostatek místa pro základní desku formátu ATX a další komponenty důležité  pro běh počítače. 3.1.2. Kontrast Dalším   poměrně   důležitým   parametrem   je   kontrast.   Hodnota   kontrastu  zjednodušeně vypovídá o poměru mezi nejsvětlejším a nejtmavším bodem obrazu.  Čím   větší   toto   číslo   je,   tím   je   rozdíl   větší.   Při   velmi   vysokých   hodnotách   LCD  nepropouští buď téměř žádné světlo nebo skoro vše. I přes vysoký kontrast se na LCD  displeji ztrácí kolem 70% světla z výbojky. Současné LCD panely dosahují hodnot od  250:1 po 1000:1. 3.1.3. Odezva Doba odezvy je hodnota, která přibližně udává, jak rychle se je schopen krystal  v   LCD   displeji   pootočit   z   jedné   polohy   do   druhé,   to   znamená   z   tmy   na   plnou  světelnost. Tato hodnota je ale často jen marketingový tah a monitory s 2 ms odezvou  mohou  mít  klidně   odezvu   přes   20  ms.  Pro běžné  sledování  je dostačující  odezva  kolem   30   ms,   ale   nižší   skutečná   není   na  škodu.   Mnohé   moderní   LCD   displeje   s  krátkou odezvou používají techniku Overdrive3, čímž ale trpí barevnost a obraz tak  může být viditelně horší, než u pomalejších panelů. _________________ 1 – LCD ­Liquid Cristal Display – displej z tekutých krystalů 2 – FFC – Flat Flex Cable – plochý pružný kabel 3 – Overdrive – technika jak rychleji otočit krystal v LCD displeji a snížit tak odezvu

10

3.1.4. FFC propojky FFC propojky se užívají pro spojení LCD displeje s řadičem. Mnohé monitory  bohužel   tyto   FFC   propojky   obsahují   a  znemožňují  tak   stavbu  DIY   projektoru.  V  zahraničí   jsou   k   sehnání   různé   prodlužovací   kabely,   ale   u   nás   se   musíme   zatím  spoléhat na informace z různých fór nebo štěstí, že právě ten můj monitor ji nebude  obsahovat. V mém případě LCD panel propojku obsahuje, ale ta je duplicitní, protože  displej správně zobrazuje i pokud tato propojka není zapojená. Této duplicity jsem  využil a do obrazu tak nezasahuje žádný předmět. 3.2. Výbojka a př íslušenství k ní Výbojka je velmi důležitá součást projektoru. Světlo jí vydávané prosvětluje  displej   a   přes   objektiv   se   obraz   vykresluje   na   zvolenou   projekční   plochu.   Jako  nejvhodnější   výbojka   se   osvědčila   metalhalogenidová   výbojka   OSRAM   Powerstar  HQI®­TS 400W/D, protože při 400W příkonu dává cca 4x více světla než projekční  halogen a to při chromatičnosti světla shodnou s denním světlem. Obecně všechny  tyto výbojky mají dosti krátký oblouk, takže je lze považovat za bodové zdroje světla.  Použít ale jdou i jiné výbojky lišící se příkonem, světelným výkonem, chromatičností  světla nebo jinými parametry. V poslední době začínají tyto výkonné 400W výbojky  vyráběné   quartz   technologií   nahrazovat   150W   keramické   výbojky,   které   by   měly  poskytnout obdobný světelný výkon. Podle čísel to ale zatím tak nevypadá. Aby   mohla   vůbec   výbojka   svítit,   jsou   k   ní   třeba   tlumivka   a   zapalovač.  Tlumivka omezuje proud procházející výbojkou, protože jinak by se proud neustále  zvyšoval   a   došlo   by   ke   zničení   výbojky.   Další   součástí   je   tyristorový   zapalovač.  Pokud je výbojka chladná, není v ní dostatečný tlak a síťové napětí není schopné  zažehnout výboj. Zapalovač při startu vytvoří vysoké napětí, cca 5kV, kterým vyvolá  zapálení elektrického oblouku. Toto napětí je do výbojky dodáváno dokud není ve  výbojce správný tlak. Poté dojde k odpojení zapalovače a oblouk již hoří na síťové  napětí. K odpojení dochází během zhruba 2 – 3 minut po zažehnutí výboje. Další součástí je kompenzační kondenzátor. Ten by měl vyrovnávat napěťové  rázy   vyvolané   výbojkou   a   kompenzovat   fázový   posun   napětí   a   proudu.   V   mém  případě není použit.

11

3.3. Kulový reflektor Kulový,   nebo   též   sférický,   reflektor   je   vlastně   kulové   zrcadlo.   Může   být  vyrobené buď z optického skla nebo z kovu leštěného do vysokého lesku. Jako kovový  reflektor   jsem   použil   naběračku.   Ta   je   vyrobena   z   poměrně   silného   nerezového  plechu   a   měla   by   bez   problémů   vydržet   velmi   vysokou   teplotu   produkovanou  výbojkou. Hořák výbojky je v ohnisku reflektoru a protože je průhledný, procházejí  paprsky vyzářené do prostoru za výbojku zpět na displej. Takto se využije odhadem  30 – 40% světla, které by jinak přišlo vniveč.

3.4. IR filtrační sklo Toto sklo se liší od běžného skla tím, že do určité míry pohlcuje, nebo odráží  infra   červené   záření   neboli   tepelné   záření.   Tím   jde   dosáhnout   výrazného   snížení  teploty na LCD displeji. V mém případě je použito originální sklo z Meotaru 2A,  které ale nemá příliš uspokojivé výsledky, jaké by mělo mít sklo IR filtrační. Z toho  pro mne vyplývá potřeba někde lepší IR sklo sehnat nebo nechat pokovit to současné,  protože LCD displej se zatím dosti hřeje, což mu příliš neprospívá a jelikož se na  displeji ztrácí cca 70% záření, je použití tohoto skla více než vhodné. 3.5. Fresnelovy čočky Fresnelovy čočky jsou tenké čočky, které ale mohou dosáhnout velké optické  mohutnosti díky své zvláštní struktuře. Na obrázku 2 můžete porovnat rozdíl mezi  běžnou a fresnelovou čočkou.

Obr. 2 – Rozdíl mezi běžnou a fresnelovou čočkou 12

Jelikož   je   ale   vždy   něco   za   něco,   tak   fresnelovy   čočky   mají   jako   daň   za   malou  tloušťku nižší kvalitu obrazu. Je to způsobené množstvím soustředných kružnic, které  se mohou objevit ve výsledném obraze, což je nežádoucí. Jelikož je zaostření velmi  přesné a roli hraje každý milimetr, dává se LCD displej alespoň 10 mm od fresnelovy  čočky, čímž se tyto rušivé kružnice eliminují. V projektoru se obvykle vyskytují dvě  tyto čočky – jedna zrovnoběžní světlo z výbojky a druhá ho nasměruje do objektivu.  Jsou   dvě   možnosti,   jak   se   použijí.   Buď   fresnel   1   –   displej   –   fresnel   2,   a   nebo  „sendvič“ fresnel 1 ­ fresnel 2 – displej. První varianta má výhodu v nezkreslení úhlu  pohledu a možnost keystone1 korekce a druhá má lepší kvalitu obrazu. Já jsem využil  druhou   variantu,   protože   můj   displej   má   velkou   desku   řadiče.   Do   budoucna   ale  uvažuji, že vyzkouším i metodu „sendvič“, protože můj displej má malé úhly pohledu  a při úplně temné obrazovce se nahoře a dole vyskytují o trochu světlejší partie. 3.6. Objektiv Objektiv   je   poslední   optický   prvek   v   projektoru.   Bez   něj   bychom   nemohli  zaostřit   výsledný   obraz.   Objektivy   rozlišujeme   podle   množství   a   typů   použitých  čoček. Čím má objektiv více čoček, tím obvykle bývá výsledný obraz kvalitnější.  V   projektorech   se   obvykle   používají   dvou   nebo   tříčočkové   objektivy.  U méněčočkových objektivů můžeme pozorovat obrazové vady, například sférickou a  chromatickou aberaci. 3.6.1. Sférická aberace Sférická aberace je optická vada, kdy se paprsky na krajích čočky lámou pod  jiným   úhlem   než   v   jiných   částech   čočky.   Tato   vada   způsobuje,   že   paprsky   z  okrajových částí čočky se protnou ještě před ohniskem (Obr. 3).

Obr. 3 – Sférická aberace _________________

1 – keystone korekce – korekce lichoběžníkového obrazu

13

3.6.2. Chromatická aberace Další   častou   vadou   je   již   zmíněná   chromatická   aberace.   Ta   se   projevuje  obdobně, jako v předchozím bodě  zmíněná sférická aberace, jen s tím rozdílem, že se  paprsky   nelámou   různě   podle  vzdálenosti   od  optické  osy,  ale  podle  vlnové  délky  daného paprsku. To znamená, že krátkovlnné paprsky se lámou více, než dlouhovlnné  (Obr. 4). Na obrázku 5 je vidět náprava další čočkou.

Obr. 4 – Chromatická aberace Obr. 5 – Náprava chromatické aberace 3.6.3. Další parametry Dále se u objektivů sleduje průměr objektivu, ohnisková vzdálenost (f) a úhel  pohledu (FOV), který určuje maximální velikost promítané předlohy, na kterou jde  zaostřit. Tento úhel závisí na průměru objektivu. 

3.7. Chlazení Chlazení   je   u   projektoru   tohoto   typu   velmi   důležité,   poněvadž   v   domácích  podmínkách   není   možné   dosáhnout   takové   účinnosti,   jako   u   běžně   prodávaných  komerčních projektorů. Jak již bylo uvedeno výše, na LCD displeji se zadrží kolem  70% světla a to se přemění na teplo. Proto je displej nejvíce chlazenou součástí. 3.8. Skř íň projektoru Všechny uvedené součásti musí být osazeny do vhodné skříně, aby při provozu  nedošlo   k   jejich   poškození,   ani   poškození   okolí   projektoru   například   požárem   od  nevhodně kryté výbojky a podobně. Ve skříni jsou využity kovové a dřevotřískové  součásti, vlastní skříň je dřevotřísková s nažehlenými hranami. Celá skříň je navržena  modulárně, aby bylo možně v budoucnosti vyměnit jakoukoliv součást za vynaložení  minimálního úsilí. 14

4. Stavba projektoru Jak   již   bylo   v   předchozím   bodě   uvedeno,   všechny   součásti   jsou   osazeny  modulárně,   to   znamená,   že   každá   součást   má   svou   vlastní   desku   uchycenou   na  čtyřech půl metru vysokých závitových tyčích umístěných v rozích modulů. 4.1. LCD displej Mnou použitý LCD displej je 14“ Keymat 711A. Displej má jediný vstup a to  analogový D­SUB. Displej je uchycený v dřevotřískové desce se sololitovým držákem řadiče, A/D  převodníku a ovládacího panelu displeje (Obr. 6).

Obr. 6 – Modul LCD displeje 15

4.2. Výbojka a př íslušenství k ní Na stavbu tohoto projektoru, respektive modulu osvětlení, je použita výbojka  OSRAM Powerstar HQI®­TS 400W/D, tlumivka Vossloh Schwabe NaHJ 400.006 a  zapalovač Vossloh Schwabe Z400 MK. Výbojka je osazena v keramických paticích  spolu   s   kulovým   reflektorem   a   tepelně   odolným   sklem   v   horkovzdušném   tunelu  použitém z Meotaru 2A. Úpravy spočívaly ve vyřezání děr pro výbojku, neboť ta je  širší, než tunel, zavření zadní stěny a vyvedení výfuku trubkou do L. Tento výfuk  končí v otvoru v zadní stěně projektoru. Jelikož byl horkovzdušný tunel již vybaven  ventilátorem na síťové napětí o průměru 12 cm, který byl ale hlučný, použil jsem  stejně   velkou   tišší   variantu   na   12V.   Na   následujících   obrázcích   je   výbojka   s  příslušenstvím   (Obr.   7),   schéma   zapojení   výbojky   (Obr.   8)   a   horkovzdušný   tunel  (Obr. 9).

2

4

1

3 Obr. 7 – Výbojka a příslušenství 1 2 3 4

Výbojka  OSRAM Powerstar HQI®­TS 400W/D Tlumivka  Vossloh Schwabe NaHJ 400.006 Zapalovač  Vossloh Schwabe Z400 MK Patice typu FC2

16

Zapalovač byl zvolen tak, aby zapadal  230V do   sady   produktů   firmy   Vossloh   Schwabe,  ~ čímž je zajištěna kompatabilita součástí. 

Kondenzátor

Tlumivka

Zapalovač

5 kV

        Obr. 8 ­ Zapojení výbojky

Obr. 9 – Horkovzdušný tunel Jelikož výrobce udává, že výbojka podává vyšší světelný tok na tlumivce pro  sodíkové   výbojky,   použil   jsem   ji.   Zde  je  tabulka  parametrů  výbojky  za   užití  této  tlumivky: ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢

Proud procházející výbojkou Spotřeba Chromatičnost světla Světelný tok Světelný výkon Svítivost Index Ra Skupina barevnosti

4,1 A 440 W 5 200 K 37 000 lm 90 lm/W 1 400 cd/cm2 ≥ 90 1A 17

4.3. Kulový reflektor Sférický reflektor je uzavřen spolu s výbojkou v horkovzdušném tunelu. Jak již  bylo uvedeno v bodě 3.3., použil jsem jako reflektor nerezovou naběračku, která je  vyrobena z poměrně silného nerezového plechu. Tento reflektor je uchycený šroubem  k desce, na které je horkovzdušný tunel, výbojka a zapalovač (Obr. 10).

Obr. 10 – Modul osvětlení 4.4. IR filtrační sklo Jako   IR   filtrační   sklo   je   použito   originální   sklo   z   Meotaru,   které   ale  pravděpodobně není IR filtrační, neboť propouští velké množství tepelného záření. Na  internetu   jde   sehnat   i   přímo   IR   filtrační   sklo,   ale   to   nemá   potřebné   rozměry.   V  nejbližší době plánuji nechat to současné pokovit. 18

4.5. Fresnelovy čočky Fresnelovy čočky jsou použité ze zpětného projektoru Meotar. Jejich ohniskové  vzdálenosti jsou 220 a 330 mm. Jsou k sobě svařené, pravděpodobně již od výroby.  Tento „sendvič“ má též svůj vlastní modul (Obr. 11).

Obr. 11 – Modul fresnelových čoček

19

4.6. Objektiv Objektiv (Obr. 12) je doublet použitý z Epirexu včetně optického zrcadla, které  svými   rozměry   přesně   sedí   k   použitému   LCD   displeji.   Jelikož   objektiv   má  ohniskovou vzdálenost 415 mm, musel jsem dát zdroj světla blíže první fresnelově  čočce, aby byl celý obraz správně prosvětlený. Čočky v objektivu mají průměr 12 cm.

Obr. 12 ­ Objektiv

4.7. Chlazení Na   chlazení   projektoru   je   použito   celkem   8   ventilátorů,   z   toho   jeden   je  integrovaný ve zdroji, který mimo vlastního zdroje, který se téměř nezahřívá, chladí i  tlumivku.   Největší   ventilátor,   s   průměrem   12   cm,   je   použit   na   chlazení   výbojky.  Displej je chlazen celkem třemi ventilátory, 2 na něj foukají z vrchu a jeden tlačí  chladný vzduch mezi LCD displej a dvojici fresnelových čoček. Na nasávání je použit  mimo třech šesticentimetrových kruhových otvorů ve dně pouze jeden ventilátor ­ pod  objektivem.   Ten   ochlazuje   vrchní   část   projektoru   a   dodává   chladný   vzduch  ventilátorům,   které   chladí   displej.  Poslední  dva  ventilátory  jsou  použity  vzadu  na  vrchu pro odsávání horkého vzduchu ze skříně projektoru. Jelikož jsou v projektoru použity pouze tiché nízkootáčkové ventilátory, je celý  projektor tichý. 20

4.8. Skř íň projektoru Skříň je vyrobená z 18 mm dřevotřískových desek a jak již bylo napsáno dříve,  osazení komponent je vyřešeno modulárně, a to proto, aby bylo možné v budoucnu  vyměnit jakoukoliv komponentu za novější, nebo lepší (např. LCD displej). Pokud  bychom   se   podívali   odspodu,   co   všechno   obsahuje,   na   samém   dně   je   zdroj   pro  ventilátory a tlumivka, nad zdrojem je deska s horkovzdušným tunelem s výbojkou,  nad touto deskou jsou obě fresnelovy čočky a nad nimi LCD displej. Objektiv je  přichycen   přímo   na   přední   desku.   V   budoucnosti   plánuji   osadit   tento   projektor  vlastním   HTPC   (Home   Theatre   Personal   Computer),   který   bude   umět   používat  softwarovou  keystone  korekci,  případně rozdělit fresnelovy čočky a změnit trochu  vnitřní uspořádání. To současné v měřítku 1:5 najdete na straně 8. 5. Zapojení projektoru Zapojení tohoto projektoru je poměrně jednoduché. Na vstupu jsou pouze dva  kabely – napájení a obraz. Uvnitř projektoru je napájení rozděleno pro jednotlivé  komponenty a to tak, že pokud není zapnuté chlazení, nejde rozsvítit výbojka. Je to  jeden   z   prvků   bezpečnosti   projektoru.   Displej   se   zapíná   nezávisle   na   chlazení   i  výbojce. Více napoví následující diagram (Obr. 13). Obraz

Napájení 1 0

LCD displej

1 0 Zdroj pro ventilátory

Ventilátory

1 0

Výbojka

Monitorovací panel

Ventilátor výbojky

Čidla teploty

Obr. 13 – Diagram zapojení projektoru 21

5.1. Ovládací panel Ovládací panel je na pravém dolním boku projektoru a jsou na něm vypínače  pro   chlazení,   výbojku   a   LCD   displej,   vstup   analogového   signálu   D­SUB,  monitorovací panel, zdířka pro připojení napájecího kabelu a hlavní pojistka. 5.1.1. Monitorovací panel Monitorovací   panel   Eurocase   funguje   jako   jeden   z   bezpečnostních   prvků,  protože hlídá, zda se točí ventilátor u výbojky. Pokud by došlo k jeho poruše, začal by  vydávat poměrně silný nepříjemný pískavý zvuk. Dále zobrazuje 3 teploty s přesností  na 0,1°C, mezi teplotami se přepíná tlačítkem MODE. Panel dále umožňuje výběr  mezi °C a °F. Jelikož je to ale monitorovací panel pro PC, jsou čidla označena jako  „CPU“, „VGA“ a „HDD“. Čidlo CPU je vsunuto mezi modul s fresnelovými čočkami  a modul LCD displeje. Další čidla jsou umístěna na dně a na modulu výbojky. 5.2. Bezpečnostní zapojení výbojky Jelikož je výbojka velikým producentem tepla uvnitř projektoru, je nutné její  chlazení a chlazení dalších komponent. Ventilátor, který chladí výbojku je napojen a  monitorován. Další ochrana je, že pokud by selhal zdroj pro ventilátory, vypne relé  výbojku.  V budoucnosti počítám zapojení termostatu. Bohužel v současné době není  možné, aby monitorovací panel při zastavení hlavního ventilátoru okamžitě vypnul  výbojku. 5.3. Spínaný zdroj a chlazení Na napájení ventilátorů a monitorovacího panelu používám spínaný AT zdroj.  Tento zdroj je schopen dodávat výkon až 200W, já využívám cca 15W. S přechodem a  integrací HTPC použiji ATX zdroj a dochlazování.

22

6. Popis ovládání projektoru Projektor se uvede do chodu sepnutím červeného vypínače. Tím se aktivuje  chlazení.   Sepnutím   oranžového   vypínače   aktivujeme   výbojku.   Kdykoliv   můžeme  zeleným vypínačem zapnout nebo vypnout LCD displej. Ten jde ovládat nezávisle na  předchozích dvou vypínačích. Všechny vypínače signalizují svou funkci rozsvícením  kontrolky příslušné barvy. Výbojka se nezapne, dokud není zapnuté chlazení, což do  jisté míry zabezpečuje nechtěné zapomenutí nezapnutí zdroje pro ventilátory. 7. Technické parametry ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢

➢

Výbojka  OSRAM Powerstar HQI®­TS 400W/D Tlumivka Vossloh Schwabe NaHJ 400.006 Zapalovač Vossloh Schwabe Z400 MK AT zdroj 200W Fresnelovy čočky 220 a 330 LCD displej Keymat 711A Objektiv Epirex 3,6 / 415 ventilátory Xilence (2x 80 mm, 2x 92 mm, 1x 120 mm), Akasa (1x 80 mm) a 2  neznámého výrobce (60 a 80 mm) Spotřeba celého projektoru se pohybuje někde kolem 450 W. 8. Plány do budoucna

Poněvadž tento projektor původně neměl být jako SOČ, nespěchal jsem s jeho  stavbou. To se razantně změnilo v okamžiku, kdy mi kamarádi řekli, že stavbu mám  zdokumentovat a sepsat jako SOČ. To bylo někdy v půlce února. Do konce měsíce  jsem měl hotovou skříň a postupně jsem celý projektor složil dovnitř. Protože je ale  stavba   jako   taková   běh   na   dlouhou   trať,   není   ani   teď   projektor   zcela   kompletní.  Přemýšlím, jak udělat dochlazování a další bezpečnostní prvky. Též plánuji vyzkoušet  150W   keramickou   výbojku,   která   by,   pokud   by   se   dala   použít,   výrazně   snížila  spotřebu a přiblížila tak tento projektor komerčním produktům.

23

9. Závěr Při   dílčím   i   finálním   promítání jsem  ověřil, že projektor  funguje správně  a  podle mých představ. Kvalita obrazu je na slušné úrovni a srovnatelná s komerčně  vyráběnými projektory. V   průběhu   stavby   jsem   si   ověřil   v   praxi   optické   zákony   a   zapojení  elektronického zařízení tohoto typu. Výsledkem   mé   práce   je   plně   funkční   projektor   o   rozlišení   1024   x   768   px  schopný  promítat  obraz  na  libovolnou projekční plochu, a to ve vzdálenosti  od 2  metrů. 10. Informační zdroje Přímo k této tématice mi není známa žádná česky psaná kniha, a proto jsem  použil internetové diskuze a servery zaobírající se DIY tématikou. ➢ ➢ ➢

České fórum o DIY projektorech http://dvlachy.ic.cz/phpBB2/ Anglické fórum o DIY projektorech http://lumenlab.com/forums/ Fórum PC Tunningu http://forum.pctuning.cz

24

1. Fotodokumentace

Obr. 14 – Projektor zepředu

Obr. 15 – Projektor zezadu 25

Obr. 16 – Ovládací panel

Obr. 17 – Ventilátory pro výfuk horkého vzduchu

26

Obr. 18 – Kolečka

Obr. 19 – Detail pixelů

27

Obr.  20 – Zkušební obrazec

Obr. 21 – Zkušební fotografie

28

2. Rozpočet a finance

➢

Výbojka + příslušenství LCD displej Ventilátory Ovládací panel Spojovací materiál, závitové tyče, … Poštovné za komponenty Materiál, fresnelovy čočky a objektiv

➢

Celkem

➢ ➢ ➢ ➢ ➢ ➢

1500 Kč 500 Kč 500 Kč 700 Kč 100 Kč 600 Kč zdarma – odpad    cca 3900 Kč

29