მარტივი და იაფი ლაზერული ციფრული აუდიო გადაცემა: 4 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

მას შემდეგ რაც ლაზერული იარაღი გავაკეთე, მე ვფიქრობდი ლაზერის მოდულირებაზე, რომ გამეგზავნა აუდიო, გასართობად (საბავშვო ინტერკომი), ან შესაძლოა გადაეცა მონაცემები უფრო დახვეწილი ლაზერული იარაღისთვის, რაც მიმღებს საშუალებას მისცემდა გაერკვია რომელსაც იგი მოხვდა. ამ სასწავლო ინსტრუქციაში მე ყურადღებას გავამახვილებ აუდიო გადაცემაზე.

ბევრმა ადამიანმა შექმნა ანალოგური მოდულირებული გადამცემი სისტემა ლაზერული დიოდის ელექტრომომარაგებაზე ანალოგური აუდიო სიგნალის დამატებით. ეს მუშაობს, მაგრამ მას აქვს რამდენიმე სერიოზული ნაკლი, ძირითადად არის უუნარობა გააძლიეროს სიგნალი მიმღების ბოლოს დიდი ხმაურის შემოღების გარეშე. ასევე ხაზოვანი არის ძალიან ცუდი.

მინდოდა ლაზერის ციფრული მოდულირება Pulse Width Modulation (PWM) სისტემის გამოყენებით. იაფი ლაზერული დიოდები, რომლებიც გამოიყენება ლაზერული იარაღის პროექტში, შეიძლება მოდულირდეს უფრო სწრაფად, ვიდრე ჩვეულებრივი LED, მილიონობით იმპულსში წამში, ასე რომ ეს უნდა იყოს ძალიან შესაძლებელი.

ნაბიჯი 1: პრინციპის მტკიცებულება (გადამცემი)

სავსებით შესაძლებელია აშენდეს გარკვეულწილად ღირსეული გადამცემი სამკუთხედის ან ხერხების გენერატორის გამოყენებით და მისი გამოსავალი შეადაროს სიგნალის შეყვანას op-amp- ით. თუმცა, საკმაოდ ძნელია კარგი ხაზოვანიობის მიღება და კომპონენტების რაოდენობა საკმაოდ სწრაფად იზრდება და გამოსაყენებელი დინამიური დიაპაზონი ხშირად შეზღუდულია. გარდა ამისა, მე გადავწყვიტე, რომ ნებადართული იყო ზარმაცი.

ცოტაოდენი გვერდითი აზროვნება მიანიშნებდა ულტრა იაფ D კლასის აუდიო გამაძლიერებელზე, სახელწოდებით PAM8403. მე ამას ადრე ვიყენებდი როგორც ნამდვილ აუდიო გამაძლიერებელს ლაზერული იარაღის პროექტში. ის აკეთებს ზუსტად იმას, რაც ჩვენ გვსურს, პულსის სიგანე ახდენს აუდიო შეყვანის მოდულირებას. მცირე დაფები საჭირო გარე კომპონენტებით შეგიძლიათ შეიძინოთ eBay– დან 1 ევროზე ნაკლებ ფასად.

PAM8404 ჩიპი არის სტერეო გამაძლიერებელი სრული H- ხიდიანი გამომავალით, რაც იმას ნიშნავს, რომ მას შეუძლია ორივე მავთული დინამიკამდე მიიყვანოს Vcc (პლუს) რკინიგზაზე ან მიწაზე, რაც ფაქტიურად ოთხჯერ გაზრდის გამომავალ სიმძლავრეს ერთი მავთულის მართვასთან შედარებით. ამ პროექტისთვის ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ერთი ორი გამომავალი მავთულიდან ერთი, მხოლოდ ერთი არხიდან. სრული სიჩუმის დროს გამომავალი გადადის კვადრატულ ტალღაზე დაახლოებით 230 კჰც. აუდიო სიგნალის მოდულაცია ცვლის გამომავალი პულსის სიგანეს.

ლაზერული დიოდები უკიდურესად მგრძნობიარეა ზედმეტი დენის მიმართ. 1 მიკრო წამის პულსაც კი შეუძლია მისი სრული განადგურება. ნაჩვენები წრე ხელს უშლის ზუსტად ამას. ის ამოძრავებს ლაზერს VCC– სგან დამოუკიდებლად 30 მილიამპერით. თუმცა, ეს არის დიოდების უმცირესი გათიშვაც კი, ჩვეულებრივ ტრანზისტორის ძაბვის შემცირება 1.2 ვოლტამდე, ლაზერული დიოდი მაშინვე განადგურებულია. მე დავფეთქე ორი ასეთი ლაზერული მოდული. მე გირჩევთ, რომ არ ააწყოთ ლაზერული დრაივერი პურის დაფაზე, არამედ შედოთ იგი PCB– ის პატარა ნაჭერზე ან თავისუფალი ფორმით, ლაზერული მოდულის უკანა ნაწილში შემცირებული მილის ნაჭერში.

დავუბრუნდეთ გადამცემს. შეაერთეთ PAM8403 გამომავალი ლაზერული დრაივერის წრედის შესასვლელთან და გადამცემი მზად არის! როდესაც იწვის, ლაზერი ვიზუალურად არის ჩართული და მოდულაციის ოპტიკურად გამოვლენა შეუძლებელია. ეს მართლაც აზრი აქვს, რადგან სიგნალი მოძრაობს/გამორთულ მდგომარეობაშია დაახლოებით 50/50 პროცენტი 230 კჰც სიხშირის გადამყვანზე. ნებისმიერი ხილული მოდულაცია არ იქნებოდა სიგნალის მოცულობა, არამედ სიგნალის რეალური მნიშვნელობა. მხოლოდ ძალიან, ძალიან დაბალ სიხშირეზე მოდულაცია შესამჩნევი იქნება.

ნაბიჯი 2: პრინციპის მტკიცებულება (მიმღები, მზის უჯრედის ვერსია)

მე გამოვიკვლიე მიმღების მრავალი პრინციპი, როგორიცაა უარყოფითად მიკერძოებული PIN ფოტო დიოდები, არაობიექტური ვერსიები და სხვა. სხვადასხვა სქემას განსხვავებული უპირატესობა და ნაკლი ჰქონდა, როგორიცაა სიჩქარე მგრძნობელობის წინააღმდეგ, მაგრამ ყველაზე მეტად ყველაფერი რთული იყო.

ახლა მე მქონდა ძველი IKEA Solvinden მზის ენერგია ბაღში, რომელიც განადგურდა წვიმის შედეგად, ამიტომ მე გადავარჩინე ორი პატარა (4 x 5 სმ) მზის უჯრედი და შევეცადე რამდენი სიგნალი გამოეყენებინა მოდულირებული წითელი ლაზერული დიოდის მითითებით. ერთ მათგანზე. ეს აღმოჩნდა საოცრად კარგი მიმღები. მოკრძალებულად მგრძნობიარე და კარგი დინამიური დიაპაზონი, როგორც შიგნით, ის მუშაობს თუნდაც საკმაოდ ნათელი განათებით მაწანწალა მზისგან.

რა თქმა უნდა, თქვენ შეგიძლიათ ე.ი.აიზე მოძებნოთ მსგავსი პატარა მზის უჯრედები. ისინი უნდა გაიყიდოს 2 ევროზე ნაკლები.

მე მას ვუერთებ სხვა PAM8403 D კლასის მიმღების დაფას (რომელიც ასევე მოიშორებდა DC კომპონენტს) და ვუერთებდი მასზე მიმაგრებულ უბრალო სპიკერს. შედეგი შთამბეჭდავი იყო. ხმა იყო გონივრულად ხმამაღალი და დამახინჯების გარეშე.

მზის უჯრედების გამოყენების მინუსი ის არის, რომ ისინი ძალიან ნელია. ციფრული გადამზიდავი მთლიანად წაშლილია და ეს არის ფაქტობრივი დემოდულირებული აუდიო სიხშირე, რომელიც მოდის სიგნალის სახით. უპირატესობა ის არის, რომ დემოდულატორი საერთოდ არ არის საჭირო: უბრალოდ დააერთე გამაძლიერებელი და დინამიკი და შენ ხარ ბიზნესში. უარყოფითი მხარე ის არის, რომ ვინაიდან ციფრული გადამზიდავი არ არის და ამიტომ მისი აღდგენა შეუძლებელია, მიმღების მოქმედება მთლიანად დამოკიდებულია სინათლის ინტენსივობაზე და აუდიო იქნება დამახინჯებული აუდიო სიხშირის დიაპაზონში მოდულირებული ყველა მაწანწალა სინათლის წყაროს მიერ, როგორიცაა ნათურები, ტელევიზორები და კომპიუტერის ეკრანები.

ნაბიჯი 3: გამოცდა

ღამით გამოვიყვანე გადამცემი და მიმღები, რათა სხივი ადვილად დაენახათ და მზის უჯრედის მაქსიმალური მგრძნობელობა ჰქონოდა და მაშინვე იყო წარმატება. სიგნალი ადვილად აიღეს 200 მეტრის მანძილზე, სადაც სხივის სიგანე არაუმეტეს 20 სმ იყო. ცუდი არ არის 60 ცენტიანი ლაზერული მოდულისთვის არაზუსტი კოლიმატორის ობიექტივით, გაფუჭებული მზის უჯრედი და ორი გამაძლიერებელი მოდული.

მცირე პასუხისმგებლობის შეზღუდვა: მე ეს სურათი არ გამიკეთებია, უბრალოდ გადავიღე ცნობილი საძიებო საიტიდან. იმ ღამეს ჰაერში ცოტაოდენი ტენიანი იყო, სხივი მართლაც ასე გამოიყურებოდა, როდესაც ლაზერისკენ ვიხედებოდი. ძალიან მაგარია, მაგრამ ეს აზრს მიღმაა.

ნაბიჯი 4: ფიქრების შემდეგ: ციფრული მიმღების შექმნა

ციფრული მიმღების შექმნა, PIN დიოდური ვერსია

როგორც ითქვა, მაღალი სიხშირის PMW სიგნალის რეგენერაციის გარეშე, მაწანწალა სიგნალები ძალიან ისმის. ასევე, PMW სიგნალის გარეშე, რომელიც განახლებულია ფიქსირებულ ამპლიტუდაზე, მოცულობაზე და, შესაბამისად, მიმღების სიგნალ-ხმაურის თანაფარდობა მთლიანად დამოკიდებულია იმაზე, თუ რამდენ ლაზერულ შუქს იჭერს მიმღები. თუ PMW სიგნალი თავად იქნება საკმარისად ხელმისაწვდომი სინათლის სენსორის გამოსასვლელში, ძალიან ადვილი უნდა იყოს ამ მაწანწალა სინათლის სიგნალების გაფილტვრა, რადგან ძირითადად ყველაფერი მოდულაციის სიხშირის ქვეშ უნდა იყოს მიჩნეული მაცდურად. ამის შემდეგ, დარჩენილი სიგნალის უბრალოდ გაძლიერებამ უნდა წარმოქმნას ფიქსირებული ამპლიტუდა, განახლებული PWM სიგნალი.

თუ ჯერ არ შექმნიათ ციფრული მიმღები, მაგრამ ეს შეიძლება ძალიან შესაძლებელი იყოს BWP34 PIN დიოდის გამოყენებით, როგორც დეტექტორი. თქვენ უნდა გადაწყვიტოთ ლინზების სისტემა, რომ გაზარდოთ გადაღების ადგილი, რადგან BWP34- ს აქვს ძალიან მცირე გახსნა, დაახლოებით 4x4 მმ. შემდეგ გააკეთეთ მგრძნობიარე დეტექტორი, დაამატეთ მაღალი გამავლობის ფილტრი, დაყენებული დაახლოებით 200 კჰც. გაფილტვრის შემდეგ, სიგნალი უნდა გაძლიერდეს, მოჭრილი იყოს რაც შეიძლება უკეთესად აღადგინოს ორიგინალური სიგნალი. თუ ეს ყველაფერი იმუშავებს, ჩვენ ძირითადად აღვადგინეთ სიგნალი, როგორც ეს წარმოებული იყო PAM ჩიპით და შეიძლება პირდაპირ ჩავრთოთ პატარა დინამიკში.

ალბათ მოგვიანებით თარიღისთვის!

განსხვავებული მიდგომა, პროფესიონალები!

არიან ადამიანები, რომლებიც ახდენენ სინათლის გადაცემას გაცილებით დიდ დისტანციებზე (რამდენიმე ათეული კილომეტრი) ვიდრე აქ წარმოდგენილი. ისინი არ იყენებენ ლაზერებს, რადგან მონოქრომატული შუქი რეალურად უფრო სწრაფად ქრება მანძილზე არა-ვაკუუმში, ვიდრე მულტიქრომატული შუქი. ისინი იყენებენ LED კლასტერებს, უზარმაზარ ახალ ლინზებს და, რა თქმა უნდა, დიდ დისტანციებზე მოგზაურობენ სუფთა ჰაერისა და გრძელი მხედველობის საპოვნელად, წაიკითხეთ: მთები. მათი მიმღებები კი განსაკუთრებული დიზაინისაა. სახალისო ნივთები, რომლებიც შეგიძლიათ იხილოთ ინტერნეტში.