Egyszerű és olcsó digitális lézeres hangátvitel: 4 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Amióta elkészítettem a lézerpisztolyt, azon gondolkodom, hogy modulálom a lézert, hogy továbbítsák a hangot, akár szórakozásból (gyerekintercom), vagy esetleg egy kifinomultabb lézerpisztoly adatainak továbbítására, lehetővé téve a vevő számára, hogy akit megütöttek. Ebben az utasításban a hangátvitelre fogok összpontosítani.

Sokan hoztak létre analóg modulált átviteli rendszereket úgy, hogy az analóg hangjelet hozzáadták a lézerdióda tápellátásához. Ez működik, de van néhány komoly hátránya, többnyire az, hogy képtelen erősíteni a jelet a vevő végén anélkül, hogy sok zajt okozna. A linearitás is nagyon gyenge.

Digitálisan akartam modulálni a lézert egy Pulse Width Modulation (PWM) rendszer segítségével. A lézerpisztoly -projektben használt olcsó lézerdiódák akár egy normál LED -nél is gyorsabban modulálhatók, akár másodpercenként több millió impulzusra, tehát ennek nagyon kivitelezhetőnek kell lennie.

1. lépés: Az elv igazolása (az adó)

Teljesen lehetséges egy kissé tisztességes adó építése háromszög vagy fűrészfog generátor használatával, és összehasonlítva annak kimenetét a jel bemenetével egy op-erősítővel. Azonban elég nehéz jó linearitást elérni, és az összetevők száma gyorsan növekszik, és a használható dinamikatartomány gyakran korlátozott. Ezenkívül úgy döntöttem, hogy szabad lustálkodni.

Egy kis oldalirányú gondolkodás rámutatott egy rendkívül olcsó D-osztályú erősítőre, a PAM8403-ra. Korábban valódi audió erősítőként használtam a lézerpisztoly projektben. Pontosan azt teszi, amit akarunk, az impulzusszélesség modulálja az audiobemenetet. A szükséges külső alkatrészekkel ellátott kis táblák beszerezhetők az eBay -ről 1 euróért.

A PAM8404 chip egy sztereó erősítő, teljes H-híd kimenettel, ami azt jelenti, hogy mindkét vezetéket a hangszóróhoz vezetheti a Vcc (plusz) sínhez vagy a földhöz, hatékonyan megnégyszerezve a kimeneti teljesítményt, ha csak egy vezetéket vezet. Ehhez a projekthez egyszerűen használhatjuk a két kimeneti vezeték egyikét, csak egy csatornát. Teljes csendben a kimenet körülbelül 230 kHz -es négyzethullámra kerül. Az audiojel modulálása megváltoztatja a kimenet impulzusszélességét.

A lézerdiódák rendkívül érzékenyek a túláramra. Még 1 mikroszekundumos impulzus is képes teljesen megsemmisíteni. A bemutatott áramkör pontosan ezt akadályozza meg. A VCC -től függetlenül 30 milliamperrel hajtja a lézert. Azonban, ha a diódák legkisebb leválása is megtörténik, általában a tranzisztor bázisfeszültségét 1,2 voltra csökkenti, a lézerdióda azonnal megsemmisül. Két ilyen lézer modult fújtam. Azt javaslom, hogy a lézer meghajtót ne kenyérsütő táblára építse, hanem forrasztja kis darab PCB-re vagy szabad formában egy zsugorcsődarabba a lézermodul hátulján.

Vissza az adóhoz. Csatlakoztassa a PAM8403 kimenetét a lézer meghajtó áramkör bemenetéhez, és az adó kész! Feltöltéskor a lézer vizuálisan be van kapcsolva, és moduláció nem észlelhető optikailag. Ennek valójában van értelme, mivel a jel 50/50 százalékos be- és kikapcsolási állapot körül mozog 230 kHz -es vivőfrekvencián. Bármilyen látható moduláció nem a jel hangereje, hanem a jel tényleges értéke lett volna. A moduláció csak nagyon -nagyon alacsony frekvenciákon lesz észrevehető.

2. lépés: Az elv igazolása (a vevő, napelemes verzió)

Vizsgáltam a vevőkészülék számos elvét, például a negatív elfogultságú PIN -fotódiódákat, a nem torzított verziókat stb. A különböző sémáknak különböző előnyei és hátrányai voltak, például a sebesség az érzékenységgel szemben, de a legtöbb dolog összetett volt.

Most volt egy régi IKEA Solvinden napelemes lámpám a kertben, amelyet elpusztított az eső, így megmentettem a két kicsi (4 x 5 cm) napelemet, és kipróbáltam, hogy mennyi jel jön létre, ha egyszerűen rámutatok a modulált vörös lézerdiódára az egyiken. Ez meglepően jó vevőnek bizonyult. Szerényen érzékeny és jó dinamikatartomány, mint például, még a fényes megvilágítás mellett is működik.

Természetesen kereshet az eBay -en ilyen kis napelemeket. Kiskereskedelmi forgalomban kell lenniük 2 euró alatt.

Csatlakoztattam hozzá egy másik PAM8403 D osztályú vevőkártyát (amely szintén megszabadult az egyenáramú alkatrésztől), és egy egyszerű hangszórót csatlakoztattam hozzá. Az eredmény lenyűgöző volt. A hang viszonylag hangos és torzításmentes volt.

A napelemek használatának hátránya, hogy rendkívül lassúak. A digitális vivő teljesen ki van törölve, és ez a tényleges demodulált hangfrekvencia, amely jelként érkezik. Előnye, hogy egyáltalán nincs szükség demodulátorra: csak csatlakoztassa az erősítőt és a hangszórót, és máris üzletelhet. A hátránya az, hogy mivel a digitális hordozó nincs jelen, és ezért nem állítható helyre, a vevő teljesítménye teljesen függ a fényintenzitástól, és a hangot torzítja az összes frekvenciatartományban modulált kóbor fényforrás, például az izzók, televíziók és számítógépek képernyői.

3. lépés: Tesztelj

Éjszaka kivettem az adót és a vevőt, hogy könnyen lássam a sugarat és maximális érzékenységet érjek el a napelemtől, és azonnali siker volt. A jelet könnyen fel lehetett venni 200 méteren belül, ahol a sugár szélessége nem haladta meg a 20 cm -t. Nem rossz egy 60 centes lézermodul, nem precíziós kollimátor lencsével, lehúzott napelemmel és két erősítő modullal.

Kisebb felelősségkizárás: Ezt a képet nem én készítettem, csak egy jól ismert keresési oldalról vettem. Mivel aznap este egy kis nedvesség volt a levegőben, a sugár valóban így nézett ki, amikor visszanézett a lézer felé. Nagyon jó, de ez a lényeg.

4. lépés: Gondolatok után: Digitális vevőkészülék építése

Digitális vevőkészülék készítése, PIN dióda verzió

Mint már említettük, a nagyfrekvenciás PMW jel regenerálása nélkül a kóbor jelek nagyon jól hallhatók. Továbbá, ha a PMW jel nincs rögzített amplitúdóra regenerálva, a hangerő, és ezért a vevő jel-zaj aránya teljesen attól függ, hogy a vevő mennyi lézerfényt fog el. Ha maga a PMW -jel elegendően rendelkezésre áll a fényérzékelő kimenetén, akkor nagyon könnyű leszűrni ezeket a kóbor fényjeleket, mivel alapvetően a modulációs frekvencia alatt mindent kóbornak kell tekinteni. Ezt követően a fennmaradó jel egyszerű erősítése rögzített amplitúdójú, regenerált PWM jelet eredményez.

Ha még nem épített fel digitális vevőkészüléket, de lehet, hogy nagyon megvalósítható egy BWP34 PIN -dióda használatával. A lencserendszer mellett kellene dönteni a rögzítési terület növelése érdekében, mivel a BWP34 nagyon kicsi, körülbelül 4x4 mm -es nyílással rendelkezik. Ezután készítsen érzékeny detektort, és adjon hozzá egy felüláteresztő szűrőt, amely nagyjából 200 kHz -re van beállítva. A szűrés után a jelet erősíteni kell, le kell vágni, hogy az eredeti jel a lehető legjobb legyen. Ha ez mind működne, akkor alapvetően visszaállítottuk a jelet, ahogy azt a PAM chip produkálta, és közvetlenül betáplálható egy kis hangszóróba.

Talán egy későbbi időpontra!

Más megközelítés, profik!

Vannak emberek, akik fényáteresztést végeznek az itt bemutatottnál jóval nagyobb távolságokon (több tíz kilométer). Nem használnak lézert, mert a monokromatikus fény valójában gyorsabban elhalványul távolról vákuumban, mint a multikromatikus fény. LED -klasztereket, hatalmas Fresnel -lencséket használnak, és természetesen nagy távolságokat tesznek meg, hogy tiszta levegőt és hosszú látómezőt találjanak, olvassuk: hegyek. És a vevők nagyon különleges kialakításúak. Szórakoztató dolgok, amelyek megtalálhatók az interneten.