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家庭实用投影机的制作方法

[日期:2012-10-18] 来源:  作者: [字体: ]

  本文主要给大家介绍一种家庭实用投影机的制作方法。

  工作原理

  目前适合自制的投影机大都采用直投式,特点是调整容易,成本低,技术较成熟,结构和原理如下图所示。

结构和原理

 

  它采用高强度光源,经反光碗反射后,再由聚焦镜聚焦,隔热玻璃隔热,然后透过液晶板通过镜头成像,为了保证光线的最佳利用和投影的效果,液晶屏的两面均加有菲涅尔透镜。

  各部件作用及选购注意事项

  光源:目前供业余选择的光源种类较多,主要有以下几种:(1)LED光源,特点是耗电省,发热量小,但是亮度不足,投影对遮光条件要求很高。(2)UHP灯,该灯的显色性和色温均能满足自制投影机的要求,但是一支质量较好的UHP灯却价格不菲,寿命也较短,特别是目前部分商家以次充好,大家在购买这种灯的时候更应注意。(3)车用氙气灯,该灯各方面性能和指标均不错,但其价格较高,可根据个人情况灵活选择。(4)金卤灯,该灯是目前业余爱好者使用最为广泛的一种光源,特点是显色性比较好,寿命较长,可达几千小时。该灯发热量比较大,主要用于照明,不属于点光源,但其价格的优势使它得到了广泛的应用。在使用此类灯作光源时应尽量挑选色温和显色性较高的金卤灯,飞利浦和欧司朗的灯在这方面的表现不错,色温一般选5200K左右比较合适。如果投出来的效果偏黄说明色温偏低,偏蓝则色温过高。显色性主要看红色的还原程度,如果是暗红,说明显色性不佳。灯的功率不宜选得过大,否则产生大量的热量不容易控制,以不超过250W为宜,下图为常用光源的外形图。

光源的外形图

     反光碗:目前商家提供的反光碗质量不是很好,在长期高温作用下容易掉膜,降低了光的利用率。业余爱好者可采用新的不锈钢小饭碗来代替,用锉刀锉掉边缘,然后取下内层,再用剪刀适当修剪即可。既廉价又耐高温,其锥度一般均能满足聚焦的要求。

  镇流器一般分为常用电感式镇流器和电子式镇流器两种。电感镇流器要使用开启式,不要使用普通照明用的金卤灯镇流器。特点是价格较低,稳定性较高,但体积大,较笨重,在启动时有较大的噪声。电子镇流器体积小,重量轻,无噪声,是目前自制投影机的主流,但价格稍高,技术不是很成熟,随着产品的性能提高,将逐步取代电感式镇流器,常见的产品外形见图3。

  聚焦镜:其作用是将杂散的强光聚焦为能涵盖液晶屏的光斑,以大幅度提高投影影像的亮度。焦距的大小可根据屏的尺寸配套选择。

  隔热玻璃:主要用来防止红外线灼伤液晶屏,要选用透光性较好的那种。业余条件下也可选用微波炉或消毒柜的门玻璃,要求要有较高的透光率,如果散热设计合理,则完全可以不用。

  液晶屏:液晶屏为投影机中价格最高的部件,主要由液晶片和驱动板构成,也可用二手液晶显示器的屏来代替,但要另配驱动板,目前各种驱动板比较多,一般均能满足制作投影机的要求。主要有单VGA、3合1、4合1等几种。所谓4合1,是指除了接电脑的VGA接口外,还提供S-Video、AV、TV等接口。选用液晶屏的时候,要选择信誉比较好的商家,不要片面追求高的分辨率,一般分辨率800×600能满足看DVD电影和上网的要求。对于一些要求较高的玩家,也可以采用分辨率为1024×768的液晶屏,但要注意屏的尺寸不能过大,因为屏的尺寸直接决定自制投影机机箱的体积。

  菲涅尔镜片:又称菲镜、罗纹镜,聚乙烯材料制造,由两片组成。镜片表面刻录了一圈圈由小到大的等距同心圆,剖面呈锯齿状。主要参数有光通量、同心度、均匀性、焦距等。一般根据液晶屏的尺寸配套使用,屏的两面各一块,其作用是把各个不同方向的光线平行射向液晶屏,改善光的利用率和均匀性。屏前的一块菲镜兼有投影画面几何校正的作用,即梯形校正,用来满足不同投影角度的要求。

  投影镜头:一般采用三片变焦的标准镜头,其参数主要有光圈f值和焦距F值。焦距决定了投影机的尺寸和投影机与屏幕的距离,焦距越短,投影机与屏幕的距离就越近,反之就越远。如果要想在短距离内投射较大画面则需要选择短焦镜头,否则要选用长焦镜头。一般自制投影机液晶屏的大小也是决定焦距的一个因素,大都采用标准镜头。

  机箱的选择与自制:业余爱好者自制机箱的难度较大,外观也不够精制,推荐的方法是采用成品电脑机箱改制。目前市场各种规格的电脑机箱比较齐全,选择机箱时主要是考虑机箱的平面高度要大于屏的高度,再根据机箱的长度决定是采用直投式还是反射式。较好的方法是先在桌面上摆好套件的实物,再决定机箱的尺寸。

  散热系统:主要由两个散热风扇和延时电路组成,一个风扇用于抽出灯室的高温,另一个风扇用来吹走液晶屏表面的温度。灯室的抽风扇最好采用滚珠型耐高温风扇,屏扇则可采用普通的电脑机箱的电源风扇。风道可根据机箱灵活设计,延时电路是保证投影机断电后使风扇继续维持5分钟左右的运行时间,使机箱充分的散热,防止余热烤坏机件和液晶屏。下图是自已制作的延时电路,供大家制作时参考。

延时电路

  部件安装方法

 

  灯室:灯室的主要作用是固定反光碗、光源和聚焦镜,而且要保证三者的中心在一条轴线上。设计时要兼顾抽风扇便于抽风散热,并尽量想办法减少漏光,以免光线透过机箱散热孔影响观看效果。材料可以就地取材,如装潢用的10cm×10cm的管形铝材、方形不锈钢饭盒等,都是制作灯室的好材料。先用圆规画好反光碗和聚焦镜的安装孔,再用小电钻沿圆周打孔,孔打好后用小斜口钳剪下不需要的部分,再用半圆锉刀修整,最后把光源固定在反光碗和聚焦镜中间,光源的中心要对准轴线,并尽量靠近反光碗,以取得较好的聚焦效果。如果要用隔热玻璃,可以用支架固定在灯室的外面即聚焦镜的正前方。

  屏的安装方法:先是做好屏框,屏框的作用是固定液晶屏和前后两片菲镜,屏框可用环氧树脂板做(即敷铜板的基板,电工材料商店有售),也可以用其他不易变形的板材(如五夹板)。屏框材料如果为半透明,则应在正反面涂上一层黑油漆。下料时要注意屏框的尺寸,内框的尺寸刚好为液晶屏的显示面积。外框要保证屏框将灯室的光线完全隔离,只让灯室的光线透过液晶屏,否则漏光通过镜头会反映在幕上,影响观看效果。安装时还要保证液晶屏的中心与灯室在同一条轴线上,并打好固定菲镜的安装孔,然后再在屏框的四周贴上装修用的双面泡沫胶带,小心将去掉背光板和保护膜的液晶屏粘上即可。贴屏时注意上下左右要反装,否则投出来的影像是反的。如果驱动板有图像反转功能则该步可以忽略。最后安装菲镜,将后菲镜螺纹面向液晶屏,四角用长螺杆固定在屏框上,距屏1cm左右即可。再在液晶片的前方将前菲镜安装在长螺杆上,同样菲镜螺纹向内,距屏1cm左右,前菲镜为活动式,以便于作梯形校正。

  镜头的安装:采用制作灯室的方法在机箱前方开好镜头安装孔,也要保证镜头中心在同一条轴线上。

  其他部件的安装:在机箱的空余位置安装镇流器、延时保护电路、低压供电电源和驱动板,尽量远离热源,特别要注意驱动板的安装位置要便于信号线与液晶屏连接,一般屏线较短,也很脆弱,安装时要特别小心!最好的方法是将VGA、AV、S端子等接口用延长线引至机箱侧面,VGA接口可取自旧显卡或购买成品。抽热风扇安装在灯室的正上方或灯室的侧面,要保证通风条件良好,屏扇保证冷风能同时吹向屏的两面。

  总装和调试:连接好所有的线路并固定好灯室,然后在灯室与镜头之间安装好液晶屏组件,安装定位的距离注意两个方面:一是保证聚焦的光斑刚好能覆盖整个液晶屏的显示区,光斑过小,则投出来的影像有暗角,过大影响成像的亮度;二是液晶屏组件与镜头的距离,一般取镜头焦距的尺寸,再配合调焦镜头适当进行调整。如果投出的影像亮度不均匀,则要调整聚焦镜与光源的距离。结构安装图见下图。

结构安装图

  安装和调试过程中的注意事项

  (1)不要用手触及光学部件,有灰尘只能用无尘的软毛刷或高压气体去尘。

  (2)液晶屏为整个部件中最为脆弱和贵重的部分,其他相关部件没安装好之前不要轻易把液晶屏装上。屏线也很细,很多爱好者因急躁将屏线弄断造成整个液晶屏报废。

  (3)安装时要保证所有的光学部件都处在同一条贯穿轴线上,且各光学部件应与轴线垂直。

  (4)根据灯室和液晶屏的位置装好散热风扇,同时做好防尘和漏光处理,这是保证投影机长时间稳定工作的重要条件。

  (5)制作完成后要在使用的过程中不断地去发现问题并作适当的处理,这样才能提高自己的动手能力,使自制的投影机达到最佳效果。下图为自己制作的投影机效果图,供大家制作时参考。液晶屏为3.5英寸,光源为150W双端金卤灯,投影尺寸为100英寸,其中两张为白天效果图。

投影机效果图


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