Eenvoudige en goedkoop laser digitale klank -oordrag: 4 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Sedert ek die lasergeweer gemaak het, het ek daaraan gedink om die laser te moduleer om klank te stuur, hetsy vir die plesier ('n interkom vir kinders), of om data vir 'n meer gesofistikeerde lasergeweer oor te dra, sodat 'n ontvanger kan uitvind vir wie hy getref is. In hierdie instruksies fokus ek op die klankoordrag.

Baie mense het analoog gemoduleerde transmissiestelsels geskep deur die analoog klanksein by die kragtoevoer van die laserdiode te voeg. Dit werk, maar dit het 'n paar ernstige nadele, meestal die onvermoë om die sein aan die ontvangkant te versterk sonder om baie geraas te veroorsaak. Lineariteit is ook baie swak.

Ek wou die laser digitaal moduleer met behulp van 'n Pulse Width Modulation (PWM) stelsel. Die goedkoop laserdiodes wat in die lasergeweerprojek gebruik word, kan selfs vinniger as 'n normale LED gemoduleer word, in die miljoene pulse per sekonde, so dit behoort baie uitvoerbaar te wees.

Stap 1: Bewys van beginsel (die sender)

Dit is heeltemal moontlik om 'n ietwat ordentlike sender te bou met behulp van 'n driehoek- of saagtandgenerator en die uitset daarvan te vergelyk met die seininvoer met 'n op-amp. Dit is egter redelik moeilik om 'n goeie lineariteit te kry, en die aantal komponente groei redelik vinnig, en die bruikbare dinamiese omvang is dikwels beperk. Buitendien het ek besluit dat dit lui mag wees.

'N bietjie laterale denke het my gewys op 'n baie goedkoop D-klas klankversterker, 'n PAM8403 genoem. Ek het dit voorheen gebruik as 'n regte klankversterker in die lasergeweerprojek. Dit doen presies wat ons wil, met die pulswydte wat die klankinvoer moduleer. Klein borde met die vereiste eksterne komponente kan vir minder as 1 euro by eBay aangeskaf word.

Die PAM8404-chip is 'n stereo-versterker met 'n volledige H-brug-uitvoer, wat beteken dat dit beide drade na die luidspreker na die Vcc (plus) -rail of na die grond kan dryf, wat die uitsetkrag effektief kan verviervoudig in vergelyking met net een draad. Vir hierdie projek kan ons eenvoudig een van die twee uitvoerdrade gebruik, slegs van een kanaal. As die stilte heeltemal stil is, word die uitset na 'n vierkantgolf van ongeveer 230 kHz gestuur. Modulasie deur die klanksein verander die polswydte van die uitset.

Laserdiodes is uiters sensitief vir oorstroom. Selfs 'n 1 mikrosekonde pols kan dit heeltemal vernietig. Die getoonde stroombaan verhoed presies dit. Dit sal die laser dryf met 30 miljard ampère onafhanklik van VCC. Daar is egter selfs die geringste ontkoppeling van die diodes, wat die transistor se basisspanning normaalweg tot 1,2 volt afskakel, maar die laserdiode word onmiddellik vernietig. Ek het twee lasermodules soos hierdie geblaas. Ek beveel aan dat u nie die laserdrywer op 'n broodbord bou nie, maar dit soldeer op 'n klein PCB of vryvormig in 'n stuk krimpbuis aan die agterkant van die lasermodule.

Terug na die sender. Koppel die uitset van die PAM8403 aan die ingang van die laserdrywingskring en die sender is klaar! As die laser aangeskakel word, is die laser visueel aan en kan geen modulasie opties opgespoor word nie. Dit is eintlik sinvol aangesien die sein ongeveer 'n aan-/af -toestand van 50/50 persent op 'n drafrekwensie van 230 kHz beweeg. Enige sigbare modulasie sou nie die volume van die sein gewees het nie, maar die werklike waarde van die sein. Slegs op baie, baie lae frekwensies sal die modulasie merkbaar wees.

Stap 2: Bewys van beginsel (die ontvanger, weergawe van sonselle)

Ek het baie beginsels vir die ontvanger ondersoek, soos negatief bevooroordeelde PIN -fotodiodes, nie -bevooroordeelde weergawes, ens. Verskillende skemas het verskillende voordele en nadele, soos snelheid teenoor sensitiwiteit, maar bowenal was dit kompleks.

Nou het ek 'n ou IKEA Solvinden -sonlig in die tuin wat deur reën binnedring, vernietig, en ek het die twee klein (4 x 5 cm) sonselle gered en probeer hoeveel seine geproduseer sou word deur eenvoudig die gemoduleerde rooi laserdiode te wys op een van hulle. Dit was 'n verbasend goeie ontvanger. Beskeie sensitiewe en goeie dinamiese omvang, soos in die vorige, dit werk selfs met 'n mooi helder beligting deur verdwaalde sonlig.

Uiteraard kan u op eBay soek na klein sonselle soos hierdie. Hulle moet minder as 2 euro verkoop.

Ek het 'n ander ontvangerbord van die PAM8403 D -klas daaraan gekoppel (wat ook van die GS -komponent ontslae geraak het) en 'n eenvoudige luidspreker daaraan gekoppel. Die resultaat was indrukwekkend. Die klank was redelik hard en vervormingsvry.

Die nadeel van die gebruik van 'n sonsel is dat dit baie stadig is. Die digitale draer is heeltemal uitgewis en dit is die werklike gedemoduleerde klankfrekwensie wat as sein verskyn. Die voordeel is dat daar glad nie 'n demodulator nodig is nie: sluit net die versterker en luidspreker aan en u is besig. Die nadeel is dat, aangesien die digitale draer nie teenwoordig is nie en daarom nie herstel kan word nie, die prestasie van die ontvanger heeltemal afhanklik is van die ligintensiteit en dat klank vervorm sal word deur alle verdwaalde ligbronne wat in die klankfrekwensiebereik, soos gloeilampe, gemoduleer word, televisies en rekenaarskerms.

Stap 3: Toets

Ek het die sender en ontvanger in die nag uitgehaal om die straal maklik te sien en die maksimum sensitiwiteit van die sonsel te hê, en daar was onmiddellike sukses. Die sein word maklik op 200 meter af bereik, waar die breedte van die balk nie meer as 20 cm was nie. Nie sleg vir 'n 60 sent-lasermodule met 'n kollimatorlens wat nie akkuraat is nie, 'n sonkragsel en twee versterkermodules.

Geringe vrywaring: ek het nie hierdie foto gemaak nie, ek het dit net geneem van 'n bekende soekwebwerf. Aangesien daar daardie nag 'n bietjie klam in die lug was, het die straal inderdaad so gelyk as hy terugkyk na die laser. Baie cool, maar dit is buite die punt.

Stap 4: Na gedagtes: Bou 'n digitale ontvanger

Bou 'n digitale ontvanger, PIN -diodeweergawe

Soos gesê, sonder om die hoë frekwensie PMW -sein weer te gee, is verdwaalde seine baie hoorbaar. Sonder dat die PMW-sein na 'n vaste amplitude herstel word, is die volume en die sein-ruisverhouding van die ontvanger heeltemal afhanklik van hoeveel laserlig die ontvanger opneem. As die PMW -sein self voldoende beskikbaar is by die ligsensor se uitgang, moet dit baie maklik wees om hierdie verdwaalde ligseine uit te filter, aangesien basies alles onder die modulasiefrekwensie as verdwaald beskou moet word. Daarna moet die versterking van die oorblywende sein 'n vaste amplitude, gegenereerde PWM -sein lewer.

As u nog nie 'n digitale ontvanger gebou het nie, maar dit kan baie goed wees om 'n BWP34 PIN -diode as detektor te gebruik. 'N Mens sou moet besluit oor 'n lensstelsel om die opnameoppervlakte te vergroot, aangesien die BWP34 'n baie klein opening het, ongeveer 4x4 mm. Maak dan 'n sensitiewe detektor, voeg 'n hoëpasfilter by, ongeveer 200 kHz. Na die filter moet die sein versterk word, geknip word om die oorspronklike sein so goed as moontlik te herstel. As dit alles sou werk, het ons die sein basies herstel soos dit deur die PAM -chip vervaardig is en direk in 'n klein luidspreker ingevoer kon word.

Miskien vir 'n latere datum!

Ander benadering, die pro's!

Daar is mense wat liguitsendings doen oor baie groter afstande (etlike tientalle kilometers) as wat hier aangebied word. Hulle gebruik nie lasers nie, omdat monochromatiese lig eintlik vinniger oor afstand vervaag in 'n nie-vakuum as multichromatiese lig. Hulle gebruik LED -trosse, groot fresnel -lense en reis natuurlik groot afstande om skoon lug en lang siglyne te vind, lees: berge. En hulle ontvangers is van 'n baie spesiale ontwerp. Prettige dinge wat op die internet gevind kan word.