Transmetim dixhital i thjeshtë dhe i lirë me lazer: 4 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:21

Që kur kam bërë armën lazer, kam menduar për modulimin e lazerit për të dërguar audio, për argëtim (një interkon për fëmijë), ose ndoshta për të transmetuar të dhëna për një armë lazer më të sofistikuar, duke i mundësuar një marrësi të kuptojë të cilin e goditi. Në këtë udhëzues do të përqendrohem në transmetimin audio.

Shumë njerëz kanë krijuar sisteme transmetimi analog të moduluar duke shtuar sinjalin audio analog në furnizimin me energji të diodës lazer. Kjo funksionon, por ka disa të meta serioze, kryesisht paaftësia për të përforcuar sinjalin në fundin e marrjes pa futur shumë zhurmë. Gjithashtu lineariteti është shumë i dobët.

Doja të moduloja lazerin në mënyrë dixhitale duke përdorur një sistem modulimi të gjerësisë së pulsit (PWM). Diodat e lira lazer të përdorura në projektin e armëve lazer mund të modulohen edhe më shpejt se një LED normal, në miliona impulse në sekondë, kështu që kjo duhet të jetë shumë e realizueshme.

Hapi 1: Vërtetimi i Parimit (Transmetuesi)

Entirelyshtë plotësisht e mundur të ndërtohet një transmetues disi i mirë duke përdorur një gjenerator trekëndësh ose dhëmbësh sharrë dhe duke krahasuar daljen e tij me hyrjen e sinjalit me një op-amp. Sidoqoftë, është mjaft e vështirë të gjesh një linearitet të mirë dhe numri i përbërësve rritet shpejt, dhe diapazoni dinamik i përdorshëm shpesh është i kufizuar. Për më tepër, vendosa që lejohej të isha dembel.

Pak mendim anësor më tregoi një përforcues audio ultra të lirë të klasës D të quajtur PAM8403. E kam përdorur më parë si një përforcues i vërtetë audio në projektin e armëve lazer. Bën pikërisht atë që duam, duke moduluar gjerësinë e pulsit duke futur hyrjen audio. Pllakat e vogla me komponentët e jashtëm të kërkuar mund të blihen nga eBay për nën 1 Euro.

Çipi PAM8404 është një përforcues stereo me një dalje të plotë të urës H, që do të thotë se mund të drejtojë të dy telat te altoparlanti në hekurudhën Vcc (plus) ose në tokë, duke katërfishuar në mënyrë efektive fuqinë dalëse në krahasim me drejtimin e një teli. Për këtë projekt ne thjesht mund të përdorim një nga dy telat dalës, vetëm të një kanali. Kur në heshtje të plotë dalja do të drejtohet në një valë katrore prej afërsisht 230 kHz. Modulimi nga sinjali audio ndryshon gjerësinë e impulsit të daljes.

Diodat lazer janë jashtëzakonisht të ndjeshme ndaj mbitensionit. Edhe një impuls 1 mikrosekond mund ta shkatërrojë atë plotësisht. Qarku i treguar parandalon pikërisht atë. Ai do të drejtojë lazerin me 30 miliamp të pavarur nga VCC. Sidoqoftë, nëse ka edhe shkëputjen më të vogël të diodave, normalisht duke e ulur tensionin bazë të transistorit në 1.2 volt, dioda lazer shkatërrohet menjëherë. Unë kam fryrë dy module lazer si kjo. Unë rekomandoj që të mos e ndërtoni drejtuesin lazer në një dërrasë buke, por ta lidhni atë në një copë të vogël të PCB ose në formë të lirë në një copë tubi tkurrës në pjesën e pasme të modulit lazer.

Kthehu te transmetuesi. Lidhni daljen e PAM8403 me hyrjen e qarkut të drejtuesit të lazerit dhe transmetuesi është bërë! Kur nxehet, lazeri është vizualisht i ndezur dhe asnjë modulim nuk mund të zbulohet në mënyrë optike. Kjo në të vërtetë ka kuptim pasi sinjali rri pezull rreth 50/50 për qind në gjendje ndezje/fikje në një frekuencë bartëse 230 kHz. Çdo modulim i dukshëm nuk do të kishte qenë vëllimi i sinjalit, por vlera aktuale e sinjalit. Vetëm në frekuenca shumë, shumë të ulëta modulimi do të jetë i dukshëm.

Hapi 2: Vërtetimi i Parimit (Marrësi, Versioni i Qelizës Diellore)

Kam hetuar shumë parime për marrësin, të tilla si diodat e fotografive PIN të njëanshme negativisht, versionet jo të njëanshme, etj. Skemat e ndryshme kishin përparësi dhe disavantazhe të ndryshme, të tilla si shpejtësia kundrejt ndjeshmërisë, por mbi të gjitha gjërat ishin komplekse.

Tani kisha një dritë të vjetër IKEA Solvinden me energji diellore në kopsht që u shkatërrua nga hyrja e shiut, kështu që shpëtova dy qeliza të vogla (4 x 5 cm) diellore dhe provova sa sinjal do të prodhohej thjesht duke drejtuar diodën e kuqe të moduluar të lazerit në njërën prej tyre. Ky doli të ishte një marrës çuditërisht i mirë. Gama modestisht e ndjeshme dhe dinamike e mirë, si në, punon me ndriçim edhe mjaft të ndritshëm nga rrezet e diellit të humbura.

Sigurisht që mund të kërkoni në eBay për qeliza të vogla diellore si kjo. Ata duhet të shiten me pakicë për nën 2 Euro.

Unë lidha me të një bord tjetër të marrësit të klasës PAM8403 D (i cili gjithashtu hoqi qafe përbërësin DC) dhe lidha një altoparlant të thjeshtë të bashkangjitur me të. Rezultati ishte mbresëlënës. Tingulli ishte mjaft i lartë dhe pa shtrembërime.

Disavantazhi i përdorimit të një qelize diellore është se ato janë jashtëzakonisht të ngadalta. Transportuesi dixhital është fshirë plotësisht dhe është frekuenca audio e demoduluar aktuale që po vjen si sinjal. Avantazhi është se nuk nevojitet fare demodulator: lidhni amplifikatorin dhe altoparlantin dhe jeni në biznes. Ana negative është se meqenëse bartësi dixhital nuk është i pranishëm, dhe për këtë arsye nuk mund të rikthehet, performanca e marrësit varet plotësisht nga intensiteti i dritës dhe audio do të shtrembërohet nga të gjitha burimet e dritës së humbur të moduluara në rangun e frekuencës audio, siç janë llamba, televizorët dhe ekranet e kompjuterëve.

Hapi 3: Provoni

Unë nxora transmetuesin dhe marrësin natën për të parë me lehtësi rreze dhe për të pasur ndjeshmërinë maksimale të qelizës diellore, dhe pati sukses të menjëhershëm. Sinjali u mor lehtësisht 200 metra në distancë, ku gjerësia e rrezes nuk ishte më shumë se 20 cm. Jo keq për një modul lazer prej 60 centësh me një lente kolimatori jo preciz, një qelizë diellore të pastruar dhe dy module përforcues.

Mohim i vogël: Unë nuk e kam bërë këtë fotografi, thjesht e kam marrë nga një faqe kërkimi e njohur. Meqë kishte pak lagështirë në ajër atë natë, rrezja me të vërtetë dukej kështu kur shikonte prapa drejt lazerit. Shumë mirë, por kjo është e rëndësishme.

Hapi 4: Pas mendimeve: Ndërtimi i një marrësi dixhital

Ndërtimi i një marrësi dixhital, versioni i diodës PIN

Siç u tha, pa rigjenerimin e sinjalit PMW me frekuencë të lartë, sinjalet e humbura janë shumë të dëgjueshme. Gjithashtu, pa sinjalin PMW të rigjeneruar në një amplitudë fikse, vëllimi, dhe për këtë arsye raporti sinjal-zhurmë i marrësit varet tërësisht nga sa dritë lazeri kapet nga marrësi. Nëse vetë sinjali PMW do të ishte mjaftueshëm i disponueshëm në daljen e sensorit të dritës, duhet të jetë shumë e lehtë të filtrohen këto sinjale të dritës së humbur pasi në thelb gjithçka nën frekuencën e modulimit duhet të konsiderohet e humbur. Pas kësaj, thjesht përforcimi i sinjalit të mbetur duhet të prodhojë një amplitudë fikse, sinjal të rigjeneruar PWM.

Nëse nuk keni ndërtuar ende një marrës dixhital, por mund të jetë shumë i realizueshëm duke përdorur një diodë BWP34 PIN si detektor. Dikush duhet të vendosë për një sistem lente për të rritur zonën e kapjes, pasi BWP34 ka një hapje shumë të vogël, rreth 4x4mm. Pastaj bëni një detektor të ndjeshëm, shtoni një filtër me kalim të lartë, të vendosur në afërsisht 200 kHz. Pas filtrimit, sinjali duhet përforcuar, prerë për të rikthyer sinjalin origjinal sa më mirë që të jetë e mundur. Nëse e gjithë kjo do të funksiononte, ne në thelb kemi rikthyer sinjalin siç prodhohej nga çipi PAM dhe mund të futet drejtpërdrejt në një altoparlant të vogël.

Ndoshta për një datë të mëvonshme!

Qasje të ndryshme, profesionistët!

Ka njerëz që bëjnë transmetime drite në distanca shumë më të mëdha (disa dhjetëra kilometra) sesa paraqiten këtu. Ata nuk përdorin lazer sepse drita monokromatike në fakt zbehet më shpejt në distancë në një jo-vakum sesa drita shumëkromatike. Ata përdorin grumbuj LED, lente të mëdha të freskëta dhe natyrisht udhëtojnë distanca të mëdha për të gjetur ajër të pastër dhe linja të gjata shikimi, lexoni: male. Dhe marrësit e tyre janë të dizajnit shumë të veçantë. Gjëra argëtuese që mund të gjenden në internet.