Lihtne ja odav digitaalne heliedastus laseriga: 4 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Alates laserpüstoli valmistamisest olen ma mõelnud laserit heli edastamiseks moduleerida, kas lõbu pärast (laste intercom) või võib -olla edastada andmeid keerukama laserpüstoli jaoks, mis võimaldab vastuvõtjal aru saada kellele ta pihta sai. Selles juhendis keskendun heli edastamisele.

Paljud inimesed on loonud analoogmoduleeritud ülekandesüsteemid, lisades analooghelisignaali laserdioodi toiteallikale. See töötab, kuid sellel on mõned tõsised puudused, enamasti suutmatus võimendada signaali vastuvõtvas otsas ilma palju müra tekitamata. Samuti on lineaarsus väga halb.

Tahtsin laserit digitaalselt moduleerida, kasutades PWM (Pulse Width Modulation) süsteemi. Laserpüstoli projektis kasutatavaid odavaid laserdioode saab moduleerida isegi kiiremini kui tavalist LED -i, ulatudes miljonite impulssideni sekundis, nii et see peaks olema väga teostatav.

Samm: põhimõtte tõestamine (saatja)

On täiesti võimalik ehitada mõnevõrra korralik saatja, kasutades kolmnurga või saehammaste generaatorit ja võrreldes selle väljundit signaali sisendiga op-võimendi abil. Siiski on üsna raske saada head lineaarsust ja komponentide arv kasvab üsna kiiresti välja ning kasutatav dünaamiline vahemik on sageli piiratud. Pealegi otsustasin, et see võib olla laisk.

Natuke külgsuunalist mõtlemist juhtis mind ülimalt odavale D-klassi helivõimendile nimega PAM8403. Kasutasin seda varem laserpüstoli projektis tõelise helivõimendina. See teeb täpselt seda, mida me tahame, impulsi laiust moduleerides helisisendit. Väikseid tahvleid koos vajalike väliskomponentidega saab eBayst osta alla 1 euro.

PAM8404 kiip on täisvõimsusega H-silla väljundiga stereovõimendi, mis tähendab, et see võib juhtida mõlemad juhtmed kõlarisse Vcc (pluss) rööpa külge või maandada, neljakordistades väljundvõimsuse võrreldes ühe juhtme juhtimisega. Selle projekti jaoks saame lihtsalt kasutada ühte kahest väljundjuhtmest, ainult ühe kanalit. Täielikus vaikuses juhitakse väljund ruutlainele umbes 230 kHz. Helisignaali modulatsioon muudab väljundi impulsi laiust.

Laserdioodid on ülivoolu suhtes äärmiselt tundlikud. Isegi 1 mikrosekundiline impulss võib selle täielikult hävitada. Näidatud skeem takistab täpselt seda. See juhib laserit 30 milliampriga, sõltumata VCC -st. Kuid kui dioodid on isegi väikseimalt lahti ühendatud, vähendades tavaliselt transistori baaspinget 1,2 -voldisele, hävitatakse laserdiood kohe. Olen puhunud kaks sellist lasermoodulit. Soovitan mitte ehitada laserdraiverit leivaplaadile, vaid joota see väikesele trükkplaadile või vabas vormis lasermooduli tagaküljel olevasse kokkutõmbumistorusse.

Tagasi saatja juurde. Ühendage PAM8403 väljund laserdraiveri sisendiga ja saatja on valmis! Süütamisel on laser visuaalselt sisse lülitatud ja modulatsiooni ei saa optiliselt tuvastada. See on tegelikult mõttekas, kuna signaal hõljub 230/50 kandesagedusel umbes 50/50 protsenti sisse/välja. Iga nähtav modulatsioon ei oleks olnud signaali helitugevus, vaid signaali tegelik väärtus. Ainult väga, väga madalatel sagedustel on modulatsioon märgatav.

2. toiming: põhimõtte tõend (vastuvõtja, päikesepatarei versioon)

Uurisin paljusid vastuvõtja põhimõtteid, näiteks negatiivselt kallutatud PIN -fotodioodid, erapoolikud versioonid jne. Erinevatel skeemidel olid erinevad eelised ja puudused, näiteks kiirus versus tundlikkus, kuid ennekõike olid asjad keerulised.

Nüüd oli mul aias vana IKEA Solvindeni päikeseenergial töötav valgusti, mis hävines vihma tõttu, nii et päästsin kaks väikest (4 x 5 cm) päikesepatareid ja proovisin, kui palju signaali toodetakse, suunates lihtsalt moduleeritud punase laserdioodi ühel neist. See osutus üllatavalt heaks vastuvõtjaks. Mõõdukalt tundlik ja hea dünaamiline ulatus, nagu ka praegu, töötab see isegi üsna ereda valgusega, mis on põhjustatud hajutatud päikesevalgusest.

Muidugi saate otsida eBayst selliseid väikeseid päikesepatareid. Need peaksid jaemüügis olema alla 2 euro.

Haakisin selle külge veel ühe PAM8403 D klassi vastuvõtjaplaadi (mis vabanes ka alalisvoolu komponendist) ja ühendasin selle külge lihtsa kõlari. Tulemus oli muljetavaldav. Heli oli suhteliselt vali ja moonutusteta.

Päikesepatareide kasutamise negatiivne külg on see, et need on äärmiselt aeglased. Digitaalkandja on täielikult kustutatud ja signaalina tuleb läbi tegelik demoduleeritud helisagedus. Eeliseks on see, et demodulaatorit pole üldse vaja: lihtsalt ühendage võimendi ja kõlar ning asute äri. Negatiivne külg on see, et kuna digitaalset kandjat pole olemas ja seetõttu ei saa seda taastada, sõltub vastuvõtja jõudlus täielikult valguse intensiivsusest ja heli moonutavad kõik helisagedusvahemikus moduleeritud hulkuvad valgusallikad, näiteks lambipirnid., telerid ja arvutiekraanid.

Samm: testige

Võtsin saatja ja vastuvõtja öösel välja, et hõlpsasti näha kiirt ja saada päikesepatarei maksimaalne tundlikkus, ning see oli kohe edukas. Signaali võeti hõlpsalt 200 meetri kaugusele, kus tala laius ei ületa 20 cm. Pole paha 60-sendise lasermooduli puhul, millel on mitte-täpne kollimaatori lääts, puhastatud päikesepatarei ja kaks võimendusmoodulit.

Väike vastutusest loobumine: ma ei teinud seda pilti, vaid võtsin selle hästi tuntud otsingusaidilt. Kuna sel ööl oli õhus veidi niiskust, nägi tala laserile tagasi vaadates tõepoolest välja selline. Väga lahe, aga see on asja kõrval.

4. samm: pärast mõtteid: digitaalse vastuvõtja ehitamine

Digitaalse vastuvõtja ehitamine, PIN -dioodi versioon

Nagu öeldud, ilma kõrgsagedusliku PMW signaali regenereerimiseta on hulkuvad signaalid väga kuuldavad. Samuti, ilma PMW-signaalita, mis on regenereeritud kindlale amplituudile, sõltub helitugevus ja seetõttu vastuvõtja signaali-müra suhe täielikult sellest, kui palju vastuvõtja laservalgust haarab. Kui PMW -signaal ise oleks valgussensori väljundis piisavalt kättesaadav, peaks nende hajusate valgussignaalide filtreerimine olema väga lihtne, kuna põhimõtteliselt tuleks kõike, mis on modulatsioonisageduse all, pidada hulkuvaks. Pärast seda peaks allesjäänud signaali võimendamine andma kindla amplituudiga regenereeritud PWM -signaali.

Kui te pole veel digitaalset vastuvõtjat üles ehitanud, kuid see võib olla väga teostatav, kasutades detektorina BWP34 PIN -dioodi. Jäädvustamisala suurendamiseks tuleks otsustada objektiivisüsteemi üle, kuna BWP34 -l on väga väike ava, umbes 4x4 mm. Seejärel tehke tundlik detektor, lisage kõrgpääsfilter, mis on seadistatud umbes 200 kHz. Pärast filtreerimist tuleks signaali võimendada, kärpida, et algne signaal võimalikult hästi taastada. Kui see kõik töötaks, oleme põhimõtteliselt taastanud signaali sellisena, nagu see oli PAM -kiibi poolt toodetud ja seda saaks otse väikesesse kõlarisse suunata.

Ehk hilisemaks kuupäevaks!

Erinev lähenemine, profid!

On inimesi, kes teevad valgusülekandeid palju suurematel vahemaadel (mitukümmend kilomeetrit), kui siin on esitatud. Nad ei kasuta lasereid, sest ühevärviline valgus kaob mittevaakumis tegelikult kaugemal kiiremini kui mitmevärviline valgus. Nad kasutavad LED -klastrite, tohutute fresnel -läätsedega ja loomulikult läbivad suuri vahemaid puhta õhu ja pikkade vaateväljade leidmiseks, loe: mäed. Ja nende vastuvõtjad on väga erilise disainiga. Lõbusad asjad, mida võib Internetist leida.