Lumax Light Interface - USB Laser Ausgabekarte

Aufbau des ersten Prototyps



Für meinen Einstieg in das Laserhobby habe ich eine USB-Ausgabekarte entwickelt. Sie bildet die Schnittstelle zwischen dem PC mit der Lasershowsoftware auf der einen Seite und dem Laserprojektor mit den Lasern und Galvanometern andererseits.
Prinzipiell handelt es sich bei der Ausgabekarte um einen mehrkanaligen Digital-Analog-Wandler, der die Positioninformation für die Galvos und die Helligkeiten der einzelnen Farbkanäle vorgibt.
Die einfachen Parallelport-DAC's kommen für mich aus verschiedenen Gründen nicht in Frage: die erzielbaren Punktraten können Closed-Loop-Galvos nicht ausreizen, der Zeitabstand zwischen den Punkten unterliegt starken Schwankungen, was sich deutlich im Laserbild abzeichnet. Ausserdem bin ich Fan von langsamen, weichen Beamshows, dabei macht sich die begrenzte Auflösung von 8 Bit bemerkbar. Und natürlich möchte ich eine zukunftssichere Ausgabehardware, sie soll auch an neuen PC's ohne Parallelport laufen.

Was kann die Karte?

Mit der ersten Firmware-Version hat die Ausgabekarte folgende Merkmale: Allein mit einer kontinuierlich hohen Punktrate lässt sich noch keine gute Ausgabequalität sicherstellen. Die Framedaten müssen vom Steuerrechner auch schnell genug empfangen werden können. Es wäre eine Mogelpackung, Frames mit 70000 PPS zu scannen, wenn dabei die Framerate in die Knie geht, weil die Daten für den nächsten Frame nur noch langsam hereintröpfeln. Meine Angabe von 70000 Frames ist also so zu verstehen, dass dabei keine Frames wiederholt werden.
Ich habe das getestet, indem ich die Ausgabekarte als Soundkarte zum Abspielen von Wave-Dateien missbraucht habe. Dabei würde es sofort auffallen, wenn die Ausgabe ins Stocken gerät.

Die TTL-Ausgänge funktionieren in Verbindung mit HE-Laserscan. Die DMX512-Schnittstelle (sowohl Senden als auch Empfangen) läuft bereits unter "Laborbedingungen", wird aber noch nicht von HE-Laserscan unterstützt, da derzeit noch die Medialas-Treiberarchitektur verwendet wird, die kein DMX vorsieht.

Woraus besteht die Karte?

Die Anbindung an den USB-Bus erfolgt mit Hilfe der gängigen USB-Bridge FT245BM von FTDI. Das Nachfolgemodell FT245R würde den Aufwand an externen Bauteilen zwar reduzieren, war (ist) zum Zeitpunkt meiner Entwicklung aber noch nicht im Handel erhältlich.
Als Mikrocontroller verwende ich einen Atmel mega8515. Dies ist ein kleiner 8-Bit Controller mit 8kB Programmspeicher und 512 Byte RAM.
Als Framebuffer kommt ein SRAM mit 512kB Kapazität zum Einsatz, dazu noch ein paar einfache Logikbausteine und ein EEPROM.
Zwei MAX536 mit jeweils vier Ausgängen bieten zusammen acht DAC-Kanäle mit einer Auflösung von je 12 Bit. Vier Operationsverstärker (z.B. TL074) bilden die Ausgangsstufe zur Erzeugung des differentiellen Signals.
Von den acht DAC-Kanälen nutzt die Karte derzeit also nur fünf Stück (X, Y, R, G, B), aber ich spiele mit dem Gedanken, durch spätere Firmware-Updates die Karte multiprojektor-tauglich zu machen. Es wäre dann beispielsweise eine Konfiguration für zwei Projektoren mit jeweils X, Y, R und G vorstellbar.


Bestückungs- und Verdrahtungsseite



Vom unversehrten Bauteil bis zum verdrahteten Plastikklumpen



Detailaufnahmen: USB-Beschaltung, Festspannungsregler



Premiere: Erste Ausgaben mit der Eigenbau-Karte

(Danke an Tschosef für das mutige zur Verfügung stellen seiner Bank)



Haftungsausschluss

Ich übernehme keinerlei Haftung für Schäden die in Zusammenhang mit der Verwendung meiner Ausgabekarte auftreten. Dies gilt gleichermaßen für Schäden an Hardwarekomponenten (Scanner, Laser etc.) wie auch für Schäden am Augenlicht durch Blendung mit Laserstrahlen.
Anwender der Karte sollten sich der Gefahren beim Umgang mit Laserstrahlung bewusst sein.