UNA MÍNIMA BASE TÉORICA
Pretendo que sea una guía útil para la compra y montaje de componentes, por ello la
teoría sobre el funcionamiento será mínima y solo la necesaria para entender el
porqué hay que montar un componente u otro.
La idea en la que se basa la fabricación de un proyector LCD es sencilla. La luz
procedente de una bombilla atraviesa una pantalla LCD, una serie de lentes y
objetivos y proyectando las imágenes generadas en una pantalla o pared.
Lo que no es tan sencillo es conseguir una buena calidad de imagen proyectada.
Para ello es necesario el montar toda una configuración de bombilla, lentes,
objetivos, etc… adecuados y con componentes de calidad dentro de una caja
formando así nuestro Video Proyector DIY.
Esta es la configuración de un proyector:
COMPONENTES
Los componentes básicos son los siguientes:
Bombilla:
Es nuestra fuente de luz. Debe ser suficientemente potente para tener una
proyección con la luminosidad adecuada y debe tener una temperatura de color lo
mas blanca posible para que no modifique los colores de las imágenes a proyectar.
Es necesario que la luz se emita de forma puntual o lo que más se le parezca.
Asimismo nos interesa que sea barata y de larga vida útil.
Todas estas características las reúnen las bombillas de halogenuros metálicos (HQI),
también conocidas como Metal halide lamps, que se comercializan para iluminación
de tiendas y escaparates. Fácilmente se encuentran con potencias de 250W o 400W
con las que se obtienen muy buenos resultados. Su vida útil está entorno las 12.000
horas y su temperatura de color alrededor de 4500-5000ºk. La luz se emite de forma
puntual desde un bulbo.
No sirven para este cometido las bombillas halógenas, por su escasa vida útil, su
temperatura de color inadecuada y la emisión de luz desde filamentos.
Hay básicamente dos tipos de bombilla, la tubular con casquillo E40 y la tubular con
conexión bilateral con casquillos Fc2. Si bien ambas son perfectamente válidas, se
esta imponiendo el uso de la bombilla de conexión bilateral por su menor tamaño y
por venir, en la mayoría de los modelos, con protección a las radiaciones Ultra
Violeta.
Será necesario para el funcionamiento de la bombilla, el casquillo, balastro,
arrancador y condensador. Todo ello se conoce como el kit de iluminación. El
balastro puede ser magnético o electrónico, mas compacto y ligero.
Reflector:
La bombilla envía luz a todo su alrededor. Para una mejor proyección nos interesa
recoger el máximo de luz posible y dirigirlo hacia la pantalla LCD, para ello
necesitaremos de un reflector que redirija la luz hacia la dirección correcta.
El reflector esférico es el mas adecuado por reflejar los haces de luz que van en
dirección contraria del TFT hacia este multiplicando la luminosidad.
La mejor reflexión se consigue con los reflectores ópticos, si bien también pueden
usarse otros adaptados de productos comerciales como el bol de Ikea de 12 cm o los
cucharones semiesféricos convenientemente adaptados
Otra opción es el llamado Pimalator, un reflector Diy realizado con chapa pulida al
espejo con la forma de la bombilla.
Reflector óptico Boll de Ikea
Pimalator Cucharón
Lentes Fresnel:
Para una buena calidad de imagen proyectada, la luz que atraviesa la pantalla LCD
debe hacerlo con la luz lo mas homogénea posible por toda la pantalla y de forma
perpendicular a esta. Esto se logra con las lentes Fresnel. La lente esta compuesta
de un lado liso y un lado con unos círculos concéntricos. La parte lisa recoge o envía
la luz perpendicular y la parte rugosa recoge o envía la luz en un ángulo que varia en
función de la focal de la lente.
La función de las lentes fresnel en nuestro proyector es ponerlas por delante y por
detrás del LCD de manera que el cono de luz proveniente de la bombilla al atravesar
la primera fresnel (F1) salga en ángulo recto, atraviese el LCD hasta la segunda
fresnel (F2) que de nuevo enviará la luz, esta vez ya con imágenes en ángulo
cerrado hacia un objetivo.
Las fresnel que deben utilizarse deben ser de material acrílico óptico. Vienen de
forma individual o en parejas pegadas por los márgenes y deben separarse ya sea
mediante un cutter o cortando los bordes a la medida adecuada. Son rígidas y tienen
un grosor de 2 mm cada una. No sirven las de PVC flexibles por su baja calidad y por
no aguantar la temperatura de la bombilla.
Las fresnel deben cubrir la totalidad del TFT. Por ejemplo las de tamaño 24*18 cm
son adecuadas para proyectores de 7- 10 ” y las de 31*31 cm para proyectores de 15“.
Condensadora:
Se trata de una lente plano-convexa que se coloca después de la bombilla. Su
función es optimizar la luz que llega a la fresnel capturando el máximo número de
haces de luz de la bombilla y enviándolos homogéneamente a la fresnel.
Se encuentran de diversos tamaños y focales. Generalmente se utilizan para
proyectores de 7 – 8” para aprovechar la luz que se pierde por el exterior del LCD, no
siendo tan habituales para proyectores de 15 “ por el mayor tamaño del LCD y
porque generalmente se utilizan bombillas de mayor potencia.
Pantalla LCD:
Se obtiene desmontando (“pelar”) un monitor o televisión TFT. Es la parte más
delicada del proceso. No todos los TFT permiten un desmontaje adecuado. Es
conveniente asegurarse que el TFT es pelable es decir, se trata de desmontar el TFT
dejando solo el LCD, su electrónica y los controles de manera que estos queden
suficientemente separados por los cables de conexión y no impidan el paso de luz a
través de la totalidad de la pantalla.
La calidad de la imagen final dependerá en gran medida de la resolución nativa del
LCD. Para una proyección sin pixelado la resolución mínima debe de ser de al
menos 800*600 pixels (formato 4:3) o 800*480 (formato 16:9).
Se encuentra por Internet manuales de cómo pelar estos TFT o información de
monitores que son pelables o que no lo son. Ver enlaces en los anexos del manual.
Al adquirir un TFT para desmontar también es importante ver las conexiones de que
dispone puesto que serán las entradas de video del proyector una vez montado.
Las conexiones digitales son las que mas calidad darán y al menos es aconsejable
tener conexión VGA. La conexión s-video y video compuesto también son válidas
pero la imágen resultante será de menor calidad en definición y colores.
Triplete (Objetivo):
La función del objetivo es la de enviar la imagen del LCD en condiciones a la pantalla
de proyección. Se usan objetivos de tres lentes (triplete) para corregir los enfoques,
aberraciones cromáticas…que se producen por el uso de las fresnel.
Es la focal del objetivo uno de los elementos que determinaran el tamaño final de la
pantalla de proyección en función de la distancia desde la que se proyecte.
A una misma distancia de proyección, un objetivo de mayor focal nos dará una
pantalla de menor tamaño.
El objetivo puede ser de focal fija o variable. La focal fija implica que solo es posible
tener el proyector enfocado en una única distancia. Para disponer de mayor
flexibilidad en la distancia de proyección y una vez fijada esta poder enfocar la
imagen, es necesario la construcción de un soporte móvil del objetivo que permita
desplazarlo adelante y atrás.
El objetivo varifocal permite la colocación del proyector a diferentes distancias
consiguiendo el enfoque de la imagen con la rotación del objetivo que desplaza
internamente las lentes. Este objetivo podrá dejarse fijo en el proyector.
La ventaja del fijo es que da mayor luminosidad pero complica el montaje por la
necesidad de construir el soporte móvil. El varifocal facilita el montaje pero a costa
de perder algo de luminosidad.
Los tripletes mas usados son los de focal fija de 265 mm y 345 mm y los varifocales
de 275/320 mm. Siendo validos otras focales siempre que sean compatibles con las
focales de las fresnels.
Los objetivos han de ser específicos para proyección de transparencias, No hay
ningún problema en encontrarlos en las tiendas on-line de componentes para
proyectores DIY. No sirven los objetivos de cámaras fotográficas, proyectores de
diapositivas o telescopios.
Triplete de focal fija Triplete varifocal
Cristal templado:
Sirve de protección de las fresnels y el LCD del calor generado por la bombilla. Este
cristal ha de comprarse a medida ya que no puede cortarse, si bien una opción
barata es adquirir un foco halogeno barato y desmontar el cristal.
Cristal laminado:
Dos cristales unidos (3+3 mm) con una lámina intermedia de Polivinil de Butiral
(PVB) que filtra los rayos UV que genera la bombilla. Es imprescindible para protejer
de la radiación al LCD y evitar que se deteriore en poco tiempo.
En caso de disponer de una bombilla UV-Stop, este cristal no sería necesario.
Ventiladores:
Necesarios para refrigerar el proyector de las altas temperaturas que genera la
bombilla. Se aconseja al menos un par de ventiladores extrayendo aire de la zona de
la bombilla (no debe enviarse aire frío a la bombilla ya que reduce su eficiencia y
duración) y un ventilador enviando aire a las fresnels y LCD. Van perfectos los
ventiladores de informática tanto de 80 mm como de 120 mm y 12v.
Es conveniente el control de la temperatura mediante un termómetro para evitar que
se estropeen los componentes (LCD y fresnels)
Cables FFC:
En Algunos modelos de TFT es necesario adquirir nuevos cables para poder separar
la electrónica del LCD y permitir el paso de la luz así como la colocación de la
controladora en una ubicación adecuada dentro de la caja. Por ejemplo para el
monitor Hami se necesitan los de 40 y 20 pines.
FSMirror:
Espejo de reflexión en superficie. Sirve solo para aquellos diseños en forma de “L”
para reducir el tamaño o posición del proyector. Este espejo óptico desvía la
dirección de la proyección sin crear la doble imagen que se da en los espejos
normales. Para proyectores en línea no es necesario.
Material eléctrico y electrónico:
Para el montaje serán necesarios un par de interruptores, cable eléctrico, conectores
para la señal de video (vga, rca, antena…) y el conector para la toma de corriente,
Material de bricolaje:
Herramientas, cinta adhesiva de aluminio, pintura negra anticalórica, maderas,
tortillería, rejillas anti luz y demás componentes para el montaje de la caja del
proyector según proyecto de cada uno
PRIMERAS DECISIONES
Antes de ponernos a decidir que componentes compramos hemos de tomar algunas
importantes decisiones que afectaran al resultado final de nuestro proyector DIY:
- Tamaño de pantalla que queremos conseguir. Dependerá de la distancia de
proyección de que disponemos y del focal del objetivo. A mas focal menor
pantalla y a menor focal mayor pantalla.
- Hay que escoger entre mas calidad de proyección pero proyector voluminoso
(TFT de 15” con resoluciones de 1024*768 pixels o superiores) o menor
calidad (aunque alta) y proyector de menor tamaño (TFT de 7” - 8” con
resoluciones de 800*600 pixels). Recientemente se encuentran a la venta
pantallas de 7” con resolucion de 1024*768 pixeles y pantallas de 10,6” de
1268*768 pixeles con lo que pueden conseguirse proyectores de reducido
tamaño y alta calidad.
- Mayor luminosidad con triplet de focal fijo que precisará un sistema de
enfoque manual (complica algo el montaje) o algo menos luminosidad pero
enfoque en el objetivo (triplete varifocal).
- Potencia de luz (250 o 400 W). A mas luz mas necesidad de refrigeración.
Una mayor potencia puede suplirse con una menor potencia de luz pero mejor
optimizada.
- Proyector en línea o en “L” (menor tamaño pero algo más complicado de
montar).
Las decisiones que se tomen son las que determinaran las características de los
componentes a comprar.
Para el cálculo del tiro disponible (distancia del objetivo del proyector a la pantalla de
proyección) hay que tener en cuenta donde se ubicará el proyector. La posición
óptima de colocación es centrado a la pantalla, por lo que será conveniente disponer
de alguna estantería, mueble o sistema para poner el proyector a la altura adecuada.
Si el proyector no está centrado es cuando se produce el efecto Keystone, esto es
una imagen en forma trapezoidal por proyección en ángulo. Si no hay posibilidad de
poner el proyector centrado hay sistemas para corregir el efecto, aunque siempre
afectan en algo la calidad de la proyección.
Los cuadros siguientes indican el tamaño aproximado de pantalla (medida horizontal
en metros) en función del tiro disponible y la focal del objetivo para un tamaño de
LCD determinado.
Escoger un triplete de focal fija o varifocal es ya una decisión particular salvo que
esté condicionado por la focal necesaria para el tamaño de proyección escogido.
Con un objetivo de focal fijo se consigue algo más de luminosidad pero se complica
algo el montaje al tener que realizar el soporte móvil para el enfoque. En cambio el
objetivo varifocal permite un montaje menos complicado pero a costa de algo de
perdida de luminosidad. No obstante en tiros cortos esta pérdida de luminosidad es
prácticamente inapreciable.
En cuanto a la potencia de luz, lo normal es instalar bombilla de 250 W para los
proyectores de 7 – 8” pulgadas y 400 W para los proyectores de 15” que tienen mas
superficie a iluminar. De todas maneras con una buena refrigeración también es
posible poner los 400 W para proyectores pequeños y es incluso necesario para tiros
largos o pantallas muy grandes.
La construcción del proyector en línea es más simple en montaje y ajuste, pero
implica un tamaño mayor. Con el proyector en “L” se reduce el tamaño de la caja o
permite montarlo verticalmente. A nivel de calidad es la misma en ambos tipos de
montaje. Los proyectores en “L” pueden ser tanto en horizontal como en vertical.
Como ejemplo una combinación de componentes muy habitual y de resultados
garantizados es (combinación A):
- Proyector basado en LCD de 8” con resolución de 800*600. TFT Hami
- Kit de iluminación de 250 W 15
- Objetivo triplet de 265 mm de focal
- Fresnels de 210/310 de focal y tamaño 24*18 cm
- Montaje en línea
Esta combinación permite disfrutar de una pantalla de 2 metros de horizontal (100”) a
una distancia de proyección de 3,5 metros. El tamaño del proyector es
aproximadamente de 30*60*20 cm
Otra posible combinación es (combinación B):
- Proyector basado en LCD de 15” con resolución de 1024*768
- Kit de iluminación de 400 W
- Objetivo triplet de 345 mm de focal
- Fresnels de 220/330 y tamaño 31*31 cm
- Montaje en “L” vertical.
Con esta combinación se consigue una pantalla de 2,5 metros de horizontal con
un tiro de tres metros. El tamaño del proyector será de 40*50*30 cm
aproximadamente.
LISTA DE MATERIALES Y COMPRA DE COMPONENTES
Teniendo ya clara la configuración a montar, ahora hay que hacer la lista de
componentes a comprar. Los tenéis enumerados al principio del manual.
Conviene mirar bien las distintas Webs (ver anexo de enlaces)donde se puede encontrar este
material ya que existen grandes diferencias de precios en uno u otro sitio. ¡Vigilad
también los portes!
Es importante que no escatimar en la calidad de los componentes, ya que influye
directamente en la calidad del resultado final.
Ejemplos de lista de componentes:
Lista de componentes Combinación A:
- Reflector óptico
- Kit de iluminación de 250 W (bombilla UV-Stop y casquillos Fc2, balastro,
arrancador y condensador)
- Condensadora de 90 mm
- Cristal templado
- Fresnels 18*24 cm de focal 210/310 mm
- TFT Hami 8001 y cables de extensión FFC de 40p y 20p
- Triplete 265 mm
- Tres ventiladores de 80mm a 12 v
- Termómetro
Lista de componentes Combinación B:
- Reflector óptico
- Kit de iluminación de 400 W (bombilla UV-Stop y casquillos Fc2, balastro,
arrancador y condensador)
- Cristal templado
- Fresnels 31*31 cm de focal 220/330 mm
- Monitor TFT de 15”
- Triplete 345 mm
- Espejo óptico de 30*30 cm aprox.
- Cuatro ventiladores de 80mm a 12 v
- Termómetro.
Para escoger los componentes hay que tener en cuenta algunos aspectos del
montaje y medidas:
- Si la bombilla no es UV-Stop (no filtra las radiaciones UV) deberá adquirirse
un cristal laminado.
- El balastro magnético es voluminoso y pesado (alrededor de 5 kg). La opción
del balastro electrónico es mas cara, pero tiene ciertas ventajas técnicas
(estabilidad lumínica, mayor duración de la bombilla, …) y sobretodo un menor
peso (alrededor de 1,4 Kg).
- La focal de la segunda fresnel deben ser lo mas parecida posible a la focal del
objetivo.
- Tanto el cristal templado como el espejo óptico han de ser del tamaño
suficiente para recoger todo el cono de luz que sale de la bombilla o del LCD,
por tanto en función de la distancia de estos que se coloquen podran tener
unas medidas mayores o menores.
El resto de elementos necesarios ya son más fáciles de encontrar en las tiendas
físicas y serían todos aquellos elementos necesarios para el montaje: Maderas,
cable eléctrico, pintura anticalórica, cinta adhesiva de aluminio, conectores,
tornillería, cola, etc…
Hay que tener paciencia, ya que normalmente la obtención de todos los materiales
es lenta. Con las ganas de tener el proyector y el parón que significa la espera del
envío de materiales es habitual que la gente se impaciente y empieze a construir la
caja del proyector. Yo lo desaconsejo ya que las medidas teóricas generalmente no
cuadraran con la realidad y con toda seguridad la caja no tendrá las medidas
adecuadas. Pensad como hacerla pero dejad su construcción para más adelante.
Se incluye en los anexos de este manual una serie de enlaces a direcciones Web de
tiendas dedicadas a la venta de componentes para proyectores DIY.
MONTAJE DE LAS PARTES
Cuando ya disponemos del material básico es el momento de empezar.
El montaje se irá haciendo por partes que iremos probando. Para ello es conveniente
hacerse con una tabla de madera donde iremos situando los componentes para
probarlos. Hemos de encontrar un lugar donde colocar esta tabla y hacer las
pruebas, es decir, tener espacio libre por delante para ver las proyecciones de
prueba.
Cada una de las partes a montar puede hacerse de distintas maneras en función de
la pericia de cada uno, los materiales de que dispone, etc… Lo importante es
construirlo siguiendo unas ciertas reglas. Está comprobado que distintas soluciones
o montajes consiguen resultados igual de buenos.
A continuación iré dando una serie de directrices y consejos básicos y ejemplos para
la construcción y colocación de cada una de las partes que formarán el proyector.
Siguiendo estas reglas cada uno puede construir las partes y encontrar soluciones
de realización distintas que ofrezcan resultados válidos.
El plan a seguir para el montaje es el siguiente:
1.- Construcción de la Light Box
2.- Construcción del soporte de LCD-Fresnels.
3.- Montaje provisional del soporte del objetivo.
4.- Pruebas de luminosidad y proyección para establecer distancias.
5.- Diseño y construcción de la caja
6.- Montaje de componentes en la caja y ajustes.
La Light Box
Lo primero que vamos a montar es la fuente de luz. La llamada Light Box. Está
compuesta por el reflector, la bombilla y la condensadora. La idea es hacer un
conjunto en que la bombilla este situada entre el reflector y la condensadora. Para
optimizar la luz el bulbo de la bombilla debe situarse en el centro de la circunferencia
del reflector. Debido al tamaño de las bombillas, tanto el reflector como la
condensadora se juntan con la bombilla.
El sistema de sujeción del reflector, bombilla y condensadora ya depende de la
imaginación y capacidad de cada uno. Distintas opciones funcionan perfectamente.
Un ejemplo de montaje es la construcción de una caja de madera forrada de aluminio
para protegerla del calor y metiendo dentro el reflector y la bombilla . Hay que dejar
una abertura para la salida de la luz a través de la condensadora e instalar
ventiladores para la extracción del aire caliente.
Existen muchas otras posibilidades para hacer la Light box. Cada cual que ponga su
técnica e imaginación.
Unos ejemplos:
La Light box se calienta mucho por lo que será necesario poner unos ventiladores
cerca para la extracción del aire caliente que genera. Tenerlo en cuenta por si
quieren integrarse en esta.
Es importantísima la alineación del centro del reflector, con el centro del bulbo de la
bombilla y con el centro de la condensadora. La altura debe hacerse coincidir con el
centro exacto de las lentes fresnel, el centro del LCD y el centro del triplete. La
calidad de la imagen y luminosidad depende de que todos los componentes estén
exactamente alineados.
Soporte LCD – Fresnels
El siguiente paso es el montaje del soporte para las fresnels y el LCD. De nuevo
toca pensar en el sistema a usar. Pude hacerse a base de raíles por donde fijar las
fresnels y el LCD, uniendo las fresnels y el LCD con varillas roscadas, marcos de
madera, etc…
Conviene hacer un soporte con las fresnels separadas y el LCD entre ellas. Esta
colocación permite el paso de la luz a través del LCD totalmente perpendicular
obteniéndose la mejor definición de la imagen. Otra opción es el montaje
manteniendo las fresnels juntas y delante del LCD, pero en este caso se ha
observado una calidad de imagen inferior.
Para separar las fresnel puede hacerse con un cutter o cortándolas a la medida
adecuada según el diseño de soporte pensado con lo que se separaran por si solas.
Es muy importante que al cortar las fresnels se mantengan bien centradas entre ellas
y con el LCD.
El montaje debe ser Fresnel 1 – LCD – Fresnel 2. La distancia entre fresnels y LCD
debe ser entre 1,5 y 2,5 centímetros para evitar que en la proyección se aprecien los
círculos concéntricos de la fresnel.
En el diseño del soporte hay que tener clara la posición del LCD para que no se
proyecte la imagen invertida. La posición del LCD dependerá de si el montaje es en
línea o en “L”.
El objetivo invierte verticalmente la imagen, por lo tanto lo que está debajo estará
arriba y viceversa... y el espejo invierte horizontalmente la imagen, por lo tanto lo que
está a la izquierda estará a la derecha y viceversa.
-Montaje en línea La cara delantera del LCD , mirando a la bombilla.
-Montaje en “L” Al revés que en línea. La cara delantera del LCD, mirando el
objetivo.
En ambos casos el TFT además tiene que estar colocado boca-abajo.
Si el montaje es en “L” vertical, la parte inferior del TFT estará del lado del objetivo y
de la pantalla de proyección.
A continuación algunos ejemplos de sistemas de soporte.
En este montaje se han incluido también los cristales (templado y laminado) y la
colocación del LCD es para un proyector en “L”. Para un proyector lineal el LCD
debería girarse manteniendo la electrónica en la parte superior:
Este soporte se ha realizado de forma compacta, manteniendo unidos la fresnel 1
con el LCD mediante un marco de madera perimetral al LCD y la fresnel 2 separada
a1,5 cm. Es para un montaje en “L” vertical:
Otros ejemplos de soportes:
Uno de los temas más delicados de todo proyecto es el desmontaje del TFT. En
nuestro caso, “pelar” el monitor Hami es relativamente fácil, pero requiere mucho
cuidado por la especial fragilidad de la electrónica de esta pantalla.
Por cortesía de SKTMAN incluyo una guía para el desmontaje. No hay que olvidar
tener a mano destornilladores de precisión. Son imprescindibles.
En el caso de la Hami, aparte del LCD, necesitaremos del TFT, la controladora que
ira unida al LCD mediante el cable FFC de 40p (sustituiremos el original por el que
hemos comprado que es mas largo). El cable de 20p también lo sustituiremos, ello
nos permitirá separar la electrónica del LCD para que pase toda la luz a su través.
Utilizaremos también la botonera para el control de la imagen y la placa de los
conectores.
Se pueden desconectar los altavoces internos (nos queda la toma mic para sacar el
audio) o dejarlos para que suenen dentro de la caja. El audio solo tiene sentido en el
uso del proyector como TV.
Una considerable mejora en la calidad de la imagen final se consigue con la
eliminación del filtro antiglare del LCD. El filtro antiglare tiene la función en el TFT de
evitar los reflejos en la pantalla y aumentar el ángulo de visión con un filtro
ligeramente rugoso. En la proyección se convierte en una menor definición de la
imagen que se recupera de forma considerable al eliminar el filtro. Esta es una
operación muy delicada con riesgo de estropear el LCD si no se extrema el cuidado.
Ver en el Anexo 3 de este manual una guía paso a paso de cómo eliminar el filtro
antiglare en la Hami. La técnica expuesta es válida para otros modelos de TFTs.
Soporte provisional del objetivo
A continuación nos interesa montar el soporte del objetivo. De momento será
provisional ya que se utilizará para hacer las pruebas de distancias y se necesita
totalmente movible. Es importante es que esté montado a la altura exacta para
poder alinearlo con el centro de las fresnels, LCD y Light box.
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