Simple at Murang Laser Digital Audio Transmission: 4 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Mula pa nang gawin ko ang laser gun, iniisip ko ang tungkol sa modulate ng laser upang maipadala ang audio, alinman sa kasiyahan (isang intercom ng mga bata), o marahil upang magpadala ng data para sa isang mas sopistikadong laser gun, na pinapagana ang isang tatanggap upang malaman ng kanino siya tinamaan. Sa itinuturo na ito ay magtutuon ako sa paghahatid ng audio.

Maraming tao ang lumikha ng mga analog modulated transmission system sa pamamagitan ng pagdaragdag ng analog audio signal sa power supply ng laser diode. Gumagana ito, ngunit mayroon itong ilang mga seryosong sagabal, karamihan ay ang kawalan ng kakayahang palakasin ang signal sa pagtanggap ng dulo nang hindi nagpapakilala ng maraming ingay. Gayundin ang linearity ay napakahirap.

Nais kong baguhin ang digital na laser gamit ang sistemang Pulse Width Modulation (PWM). Ang murang laser diode na ginamit sa proyekto ng laser gun ay maaaring ma-modulate nang mas mabilis kaysa sa isang normal na LED, hanggang sa milyun-milyong pulso bawat segundo, kaya't ito ay maaaring gawin.

Hakbang 1: Katunayan ng Prinsipyo (ang Transmitter)

Ito ay ganap na posible upang bumuo ng isang medyo disente transmiter gamit ang paggamit ng isang tatsulok o sawtooth generator at paghahambing ng output nito sa signal input na may isang op-amp. Gayunpaman, ito ay medyo mahirap upang makakuha ng mahusay na linearity at ang bilang ng mga bahagi lumalaki out ng sampal medyo mabilis, at ang kapaki-pakinabang na dinamikong saklaw ay madalas na limitado. Bukod, napagpasyahan kong pinapayagan na maging tamad.

Ang isang maliit na pag-iisip sa pag-ilid ay itinuro sa akin sa isang napaka-murang D-class audio amplifier na tinatawag na PAM8403. Ginamit ko ito dati bilang isang tunay na audio amplifier sa proyekto ng laser gun. Ginagawa mismo nito ang nais namin, lapad ng pulso ang modulate ng audio input. Ang mga maliliit na board na may kinakailangang panlabas na mga bahagi ay maaaring makuha mula sa eBay sa ilalim ng 1 Euro.

Ang PAM8404 chip ay isang stereo amplifier na may isang buong output na H-tulay, na nangangahulugang maaari itong magdala ng parehong mga wire sa nagsasalita sa Vcc (plus) riles o sa lupa, na epektibo ang quadrupling ng output power kumpara sa pagmamaneho lamang ng isang kawad. Para sa proyektong ito maaari lamang naming gamitin ang isa sa dalawang mga output wire, ng isang channel lamang. Kapag sa kumpletong katahimikan ang output ay itutulak sa isang parisukat na alon na humigit-kumulang na 230 kHz. Ang pagbabago ng signal ng audio ay nagbabago sa lapad ng pulso ng output.

Ang mga diode ng laser ay labis na sensitibo sa sobrang kasalukuyang. Kahit na isang 1 microsecond pulse ay maaaring sirain ito ng tuluyan. Pinipigilan mismo ng ipinakitang circuit. Itutulak nito ang laser na may 30 milliamp na independyente sa VCC. Gayunpaman, ito ay mayroong kahit kaunting pagdiskonekta ng mga diode, karaniwang i-clipping ang batayan ng boltahe ng transistor sa 1.2 volt, ang laser diode ay agad na nawasak. Nag-blower ako ng dalawang mga module ng laser na tulad nito. Inirerekumenda ko na huwag itayo ang driver ng laser sa isang breadboard, ngunit ihihinang ito sa maliit na piraso ng PCB o libreng form sa isang piraso ng shrink tube sa likuran ng laser module.

Bumalik sa transmitter. Ikonekta ang output ng PAM8403 sa pag-input ng circuit ng driver ng laser at tapos na ang transmitter! Kapag pinaputok, ang laser ay biswal na nakabukas at walang modulasyon na maaaring makita ng optiko. Ito ay talagang may katuturan bilang ang signal hovers sa paligid ng isang 50/50 porsyento sa / off estado sa isang 230 kHz dalas ng carrier. Ang anumang nakikitang modulasyon ay hindi maaaring ang dami ng signal, ngunit ang aktwal na halaga ng signal. Lamang sa napaka, napakababang mga frequency ng modulasyon ay mapapansin.

Hakbang 2: Katunayan ng Prinsipyo (ang Tagatanggap, Bersyon ng Solar Cell)

Sinisiyasat ko ang maraming mga prinsipyo para sa tatanggap, tulad ng mga negatibong kiling na diode ng larawan ng PIN, mga hindi kiling na bersyon, atbp. Ang iba't ibang mga iskematika ay may iba't ibang mga pakinabang at kawalan, tulad ng bilis kumpara sa pagkasensitibo, ngunit higit sa lahat sa mga bagay ay kumplikado.

Ngayon ay mayroon akong isang lumang IKEA Solvinden solar powered light sa hardin na nawasak ng pagpasok ng ulan, kaya sinalba ko ang dalawang maliit (4 x 5 cm) na solar cells at sinubukan kung magkano ang signal na magagawa sa pamamagitan lamang ng pagturo ng modulated na red laser diode sa isa sa kanila. Ito ay naging isang nakakagulat na mahusay na tatanggap. Mahinhin na sensitibo, at mahusay na hanay ng mga pabagu-bago, tulad ng, gumagana ito kahit na medyo maliwanag na pag-iilaw mula sa ligaw na sikat ng araw.

Siyempre maaari kang maghanap sa hal. EBay para sa maliliit na solar cells tulad nito. Dapat silang magtinda sa ilalim ng 2 Euros.

Nakabit ko ang isa pang board ng tagatanggap ng klase ng PAM8403 D (na natanggal din ang bahagi ng DC), at nakakonekta sa isang simpleng speaker na nakakabit dito. Ang resulta ay kahanga-hanga. Ang tunog ay makatuwirang malakas at walang pagbaluktot.

Ang downside mula sa paggamit ng isang solar cell ay na sila ay lubos na mabagal. Ang digital carrier ay ganap na natanggal at ito ang aktwal na na-demodulate na dalas ng audio na dumarating bilang signal. Ang kalamangan ay walang demodulator na kinakailangan: i-hook up lamang ang amplifier at speaker at nasa negosyo ka. Ang downside ay dahil wala ang digital carrier, at dahil doon ay hindi maibabalik, ang pagganap ng tatanggap ay ganap na nakasalalay sa light intensity at audio ay papangitin ng lahat ng mga mapagkukunan ng ilaw na nag-modulate sa saklaw ng dalas ng audio tulad ng mga bombilya, telebisyon at mga screen ng computer.

Hakbang 3: Pagsubok

Kinuha ko ang transmitter at receiver sa gabi upang madaling makita ang sinag at magkaroon ng maximum na pagkasensitibo ng solar cell, at mayroong agarang tagumpay. Ang signal ay madaling kinuha ang 200 metro pababang saklaw, kung saan ang lapad ng sinag ay hindi hihigit sa 20 cm. Hindi masama para sa isang 60 cents na module ng laser na may isang hindi tumpak na collimator lens, isang na-scaven na solar cell at dalawang mga module ng amplifier.

Minor disclaimer: Hindi ko ginawa ang larawang ito, kinuha ko lang ito mula sa isang kilalang site ng paghahanap. Tulad ng may kaunting basa sa hangin sa gabing iyon, talagang ganito ang hitsura ng sinag kapag tumingin pabalik patungo sa laser. Napakalamig, ngunit nasa tabi iyon.

Hakbang 4: Pagkatapos ng Mga Saloobin: Pagbubuo ng isang Digital Receiver

Pagbuo ng isang Digital Receiver, Bersyon ng Diode ng PIN

Tulad ng sinabi, nang walang muling pagbabalik ng mataas na dalas na signal ng PMW, ang mga signal ng ligaw na tunog ay napaka-naririnig. Gayundin, nang walang signal na PMW na nabago sa isang nakapirming amplitude, ang dami, at doon ang signal-to-noise ratio ng tatanggap ay ganap na umaasa sa kung magkano ang ilaw ng laser na nakuha ng tatanggap. Kung ang signal mismo ng PMW ay magiging sapat na magagamit sa output ng light sensor, dapat na napakadaling i-filter ang mga ligaw na signal ng ilaw na karaniwang lahat ng nasa ilalim ng dalas ng pagbago ay dapat isaalang-alang na ligaw. Pagkatapos nito, ang pagpapalaki lamang ng natitirang signal ay dapat gumawa ng isang nakapirming amplitude, nagbabagong-buhay na PWM signal.

Kung hindi pa nakakabuo ng isang digital na tatanggap, ngunit maaaring ito ay napaka maisagawa gamit ang isang BWP34 PIN diode bilang detector. Ang isa ay kailangang magpasya sa isang sistema ng lens upang madagdagan ang lugar ng pagkuha, dahil ang BWP34 ay may napakaliit na pagbubukas, mga 4x4mm. Pagkatapos ay gumawa ng isang sensitibong detektor, magdagdag ng isang mataas na filter ng pass, na nakatakda sa halos 200 kHz. Matapos ang pag-filter, ang signal ay dapat na amplified, clipped upang ibalik ang orihinal na signal ng mabuti hangga't maaari. Kung gagana ang lahat, talagang naibalik namin ang signal dahil ito ay ginawa ng chip ng PAM at maaaring direktang mapakain sa isang maliit na speaker.

Siguro para sa ibang petsa!

Iba't ibang diskarte, ang mga pro!

Mayroong mga tao na gumagawa ng mga light transmissions sa higit na malalaking distansya (maraming sampu-sampung kilometro) kaysa sa ipinakita dito. Hindi sila gumagamit ng mga laser dahil ang ilaw na monochromatic ay talagang mas mabilis na kumukupas sa distansya sa isang non-vacuum kaysa sa multichromatic light. Gumagamit sila ng mga LED clust, malaking fresnel lens at syempre naglalakbay nang malayo upang makahanap ng malinis na hangin at mahabang linya ng paningin, basahin: mga bundok. At ang kanilang mga tatanggap ay napaka-espesyal na disenyo. Mga nakakatuwang bagay na maaaring matagpuan sa internet.