שידור שמע דיגיטלי לייזר פשוט וזול: 4 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

מאז שיצרתי את אקדח הלייזר, חשבתי לווסת את הלייזר לשליחת אודיו, בשביל הכיף (אינטרקום לילדים), או אולי להעביר נתונים עבור אקדח לייזר מתוחכם יותר, המאפשר למקלט להבין על ידי את מי הוא נפגע. במדריך זה אתמקד בשידור האודיו.

אנשים רבים יצרו מערכות שידור אנלוגיות מאופנות על ידי הוספת אות השמע האנלוגי לאספקת החשמל של דיודת הלייזר. זה עובד, אבל יש לו כמה חסרונות רציניים, בעיקר חוסר היכולת להגביר את האות בקצה המקבל מבלי להכניס הרבה רעש. גם הליניאריות ירודה מאוד.

רציתי לווסת את הלייזר באופן דיגיטלי באמצעות מערכת PWM Widulation Pulse Width. ניתן לווסת את דיודות הלייזר הזולות המשמשות בפרויקט אקדח הלייזר אפילו מהר יותר מנורית רגילה, עד למיליוני הפולסים בשנייה, כך שזה צריך להיות אפשרי מאוד.

שלב 1: הוכחת העקרון (המשדר)

זה בהחלט אפשרי לבנות משדר הגון משהו באמצעות משולש או מחולל מסור ולהשוות את הפלט שלו עם קלט האות עם מגבר אופ. עם זאת, די קשה להשיג ליניאריות טובה ומספר הרכיבים צומח מהר למדי, והטווח הדינמי הניתן לשימוש הוא לרוב מוגבל. חוץ מזה, החלטתי שמותר להתעצל.

קצת חשיבה רוחבית הצביעה על מגבר אודיו זול במיוחד מסוג D בשם PAM8403. השתמשתי בו בעבר כמגבר שמע אמיתי בפרויקט אקדח הלייזר. הוא עושה בדיוק מה שאנחנו רוצים, רוחב הדופק מסנן את קלט השמע. לוחות קטנים עם הרכיבים החיצוניים הנדרשים ניתן לרכוש מאיביי תמורת פחות מ -1 יורו.

שבב PAM8404 הוא מגבר סטריאו עם פלט H-bridge מלא, מה שאומר שהוא יכול להעביר את שני החוטים לרמקול למעקה ה- Vcc (פלוס) או לקרקע, ולדאוג להכפיל את הספק ביציאה בהשוואה לנהיגה בחוט אחד בלבד. לפרויקט זה אנו יכולים פשוט להשתמש באחד משני חוטי הפלט, של ערוץ אחד בלבד. כאשר בשתיקה מוחלטת הפלט יופעל לגל מרובע של כ- 230 קילוהרץ. אפנון על ידי אות השמע משנה את רוחב הדופק של הפלט.

דיודות לייזר רגישות ביותר לזרם יתר. אפילו דופק 1 מיקרו -שנייה יכול להרוס אותו לחלוטין. המעגל המוצג מונע בדיוק זאת. הוא יניע את הלייזר עם 30 מיליאמפר ללא תלות ב- VCC. עם זאת, יש אפילו ניתוק ולו הקטן ביותר של הדיודות, בדרך כלל מהדק את מתח הבסיס של הטרנזיסטור ל -1.2 וולט, דיודת הלייזר נהרסת מיד. פוצצתי שני מודולי לייזר כאלה. אני ממליץ לא לבנות את מנהל ההתקן בלייזר על קרש לחם, אלא להלחם אותו על חתיכת PCB קטנה או בצורה חופשית בצינור כיווץ בחלק האחורי של מודול הלייזר.

בחזרה למשדר. חבר את פלט ה- PAM8403 לכניסה של מעגל הנהג הלייזר והמשדר נעשה! כאשר הוא מופעל, הלייזר מופעל ויזואלית ולא ניתן לזהות אפנון. זה דווקא הגיוני מכיוון שהאות מרחף סביב מצב הפעלה/כיבוי של 50/50 אחוזים בתדר נשא של 230 קילוהרץ. כל אפנון גלוי לא היה עוצמת האות, אלא הערך האמיתי של האות. רק בתדרים מאוד מאוד נמוכים האפנון יהיה מורגש.

שלב 2: הוכחת עקרון (המקלט, גרסת התא הסולארי)

חקרתי עקרונות רבים עבור המקלט, כגון דיודות צילום PIN מוטות שליליות, גרסאות לא מוטות וכו '. לתרשימים שונים היו יתרונות וחסרונות שונים, כגון מהירות מול רגישות, אך יותר מכל הדברים היו מורכבים.

עכשיו היה לי אור ישן של סולוואדן של IKEA בגינה שנהרס בגלל כניסת גשם, אז הצילתי את שני תאי השמש הקטנים (4 x 5 ס מ) וניסיתי כמה אות ייווצר פשוט על ידי הצבעה של דיודת הלייזר האדומה המאופננת. על אחד מהם. התברר שזה מקלט טוב להפתיע. הוא רגיש בצניעות וטווח דינמי טוב, כמו למשל, הוא עובד אפילו עם תאורה בהירה למדי מאור שמש תועה.

כמובן שאתה יכול לחפש ב- eBay תאים סולריים קטנים כמו זה ב- eBay. הם אמורים לרכוש פחות מ -2 יורו.

חיברתי אליו לוח מקלט נוסף מסוג PAM8403 D (שגם נפטר מרכיב ה- DC), וחיברתי אליו רמקול פשוט. התוצאה הייתה מרשימה. הצליל היה חזק למדי וללא עיוותים.

החיסרון משימוש בתא סולארי הוא שהם איטיים במיוחד. המוביל הדיגיטלי נמחק לחלוטין וזו תדר השמע המופחת בפועל שמגיע כאות. היתרון הוא שאין צורך כלל במפענח: פשוט חברו את המגבר והרמקול ואתם בעניין. החיסרון הוא שמכיוון שהמנשא הדיגיטלי אינו קיים, ולכן לא ניתן לשחזר אותו, ביצועי המקלט תלויים לחלוטין בעוצמת האור והשמע יתעוות על ידי כל מקורות האור המשוטטים המאופננים בטווח תדרי השמע כגון נורות, טלוויזיות ומסכי מחשב.

שלב 3: בדוק

הוצאתי את המשדר והמקלט בלילה כדי לראות בקלות את הקורה ובעלי רגישות מרבית של התא הסולארי, והייתה הצלחה מיידית. האות נאסף בקלות בטווח של 200 מטרים למטה, שם רוחב הקורה לא היה יותר מ -20 ס מ. לא רע למודול לייזר של 60 סנט עם עדשת קולימטור לא מדויקת, תא סולארי שנלקח ושני מודולי מגבר.

כתב ויתור קטן: לא צילמתי את התמונה הזו, פשוט לקחתי אותה מאתר חיפוש ידוע. מכיוון שהיה מעט לח באוויר באותו לילה, הקורה אכן נראתה כך כשהסתכלה לאחור לכיוון הלייזר. מגניב מאוד, אבל זה בצד העניין.

שלב 4: לאחר מחשבות: בניית מקלט דיגיטלי

בניית מקלט דיגיטלי, גרסת דיודת PIN

כאמור, מבלי לשחזר את אות ה- PMW בתדירות גבוהה, אותות תועה נשמעים מאוד. כמו כן, ללא אות PMW המחודש למשרעת קבועה, עוצמת הקול, ועל כן יחס האות לרעש של המקלט תלויה לחלוטין בכמה אור לייזר נלכד על ידי המקלט. אם האות PMW עצמו יהיה זמין מספיק ביציאה של חיישן האור, צריך להיות קל מאוד לסנן את אותות האור המשוטטים האלה מכיוון שבעצם כל מה שנמצא בתדר האפנון צריך להיחשב תועה. לאחר מכן, פשוט הגברת האות שנותר אמורה לייצר משרעת קבועה ומחודשת PWM.

אם עדיין לא בנית מקלט דיגיטלי, אבל זה יכול להיות מאוד אפשרי באמצעות דיודת BWP34 PIN כגלאי. צריך להחליט על מערכת עדשות להגדלת שטח הלכידה, מכיוון של- BWP34 יש פתח קטן מאוד, בערך 4x4 מ מ. לאחר מכן צור גלאי רגיש, הוסף מסנן מעבר גבוה, המוגדר בערך 200 קילוהרץ. לאחר הסינון, יש להגביר את האות ולחתוך אותו כדי לשחזר את האות המקורי טוב ככל האפשר. אם כל זה יעבוד, בעצם שיחזרנו את האות כפי שהוא הופק על ידי שבב ה- PAM וניתן להזין אותו ישירות ברמקול קטן.

אולי למועד מאוחר יותר!

גישה אחרת, המקצוענים!

יש אנשים שעושים שידורי אור למרחקים גדולים בהרבה (כמה עשרות קילומטרים) ממה שמוצג כאן. הם אינם משתמשים בלייזר מכיוון שאור מונוכרומטי למעשה דוהה מהר יותר ממרחק בחלל שאינו ריק מאשר אור רב כרומטי. הם משתמשים באשכולות LED, עדשות פרנל ענק וכמובן נוסעים למרחקים גדולים כדי למצוא אוויר נקי וקווי ראייה ארוכים, קראו: הרים. והמקלטים שלהם הם בעיצוב מיוחד מאוד. דברים מהנים שאפשר למצוא באינטרנט.