Usafirishaji wa Sauti ya Rahisi na ya bei rahisi ya Laser: Hatua 4

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:53

Tangu nilipotengeneza bunduki ya laser, nimekuwa nikifikiria juu ya kutengeneza laser kutuma kwa sauti, ama kwa kujifurahisha (intercom ya watoto), au labda kusambaza data kwa bunduki ya kisasa zaidi ya laser, kuwezesha mpokeaji kujua kwa ambaye alipigwa. Katika hii inayoweza kufundishwa nitazingatia usambazaji wa sauti.

Watu wengi wameunda mifumo ya usafirishaji ya analog kwa kuongeza ishara ya sauti ya analog kwenye usambazaji wa diode ya laser. Hii inafanya kazi, lakini ina shida kadhaa kubwa, haswa kutokuwa na uwezo wa kukuza ishara kwenye mwisho wa kupokea bila kuanzisha kelele nyingi. Linearity pia ni mbaya sana.

Nilitaka kubadilisha laser kwa dijiti kutumia mfumo wa Pulse Width Modulation (PWM). Diode za bei rahisi za laser zinazotumiwa katika mradi wa bunduki za laser zinaweza kugeuzwa haraka zaidi kuliko mwangaza wa kawaida wa LED, kwa njia ya mamilioni ya kunde kwa sekunde, kwa hivyo hii inapaswa kufanywa sana.

Hatua ya 1: Uthibitisho wa Kanuni (Mpitishaji)

Inawezekana kabisa kutengeneza mtumaji mzuri kwa kutumia pembetatu au jenereta ya msumeno na kulinganisha pato lake na pembejeo ya ishara na op-amp. Walakini, ni ngumu kupata laini nzuri na idadi ya vifaa hukua kutoka kwa kasi sana, na anuwai ya nguvu inayoweza kutumika mara nyingi ni mdogo. Mbali na hilo, niliamua iliruhusiwa kuwa wavivu.

Mawazo kidogo ya nyuma yalinielekeza kwa kinasa sauti cha bei rahisi cha D-darasa kinachoitwa PAM8403. Nilikuwa nikitumia kama kipaza sauti halisi katika mradi wa bunduki ya laser. Inafanya haswa kile tunachotaka, upana wa kunde unabadilisha uingizaji wa sauti. Bodi ndogo zilizo na vitu vinavyohitajika vya nje zinaweza kununuliwa kutoka eBay kwa chini ya Euro 1.

Chip ya PAM8404 ni kipaza sauti cha stereo na pato kamili la daraja H, ambayo inamaanisha inaweza kuendesha waya zote kwa spika kwa reli ya Vcc (pamoja) au ardhini, kwa ufanisi mara nne ya nguvu ya pato ikilinganishwa na kuendesha waya moja tu. Kwa mradi huu tunaweza kutumia moja ya waya mbili za pato, ya kituo kimoja tu. Wakati wa ukimya kamili pato litaendeshwa kwa wimbi la mraba la takriban kHz 230. Kubadilisha sauti na ishara ya sauti hubadilisha upana wa pigo.

Laser diode ni nyeti sana kwa zaidi ya sasa. Hata kipigo cha microsecond 1 kinaweza kuiharibu kabisa. Mzunguko ulioonyeshwa unazuia haswa hiyo. Itasukuma laser na milliamp 30 huru ya VCC. Walakini, kuna hata kukatwa kidogo kwa diode, kawaida kukata voltage ya msingi wa transistor hadi 1.2 volt, diode ya laser huharibiwa mara moja. Nimepiga moduli mbili za laser kama hii. Ninapendekeza usijenge dereva wa laser kwenye ubao wa mkate, lakini uiuze kwenye kipande kidogo cha PCB au fomu ya bure kwenye kipande cha bomba la kushuka nyuma ya moduli ya laser.

Rudi kwa mtoaji. Unganisha pato la PAM8403 kwa pembejeo ya mzunguko wa dereva wa laser na mtoaji hufanywa! Wakati wa kuchomwa moto, laser imeonekana na hakuna moduli inayoweza kugunduliwa kwa macho. Hii ina maana wakati ishara inapita karibu na asilimia 50/50 kwenye hali ya kuzima kwenye masafa ya mtoaji wa 230 kHz. Moduli yoyote inayoonekana isingekuwa sauti ya ishara, lakini thamani halisi ya ishara. Ni kwa masafa ya chini sana moduli itaonekana.

Hatua ya 2: Uthibitisho wa Kanuni (Mpokeaji, Toleo la Seli ya jua)

Nilichunguza kanuni nyingi za mpokeaji, kama vile diode za picha za PIN zisizofaa, matoleo yasiyopendelea, nk. Hesabu tofauti zilikuwa na faida na hasara tofauti, kama vile kasi dhidi ya unyeti, lakini zaidi ya yote ilikuwa ngumu.

Sasa nilikuwa na taa ya zamani ya umeme wa jua ya IKEA Solvinden kwenye bustani ambayo iliharibiwa na ingress ya mvua, kwa hivyo niliokoa seli mbili ndogo za jua (4 x 5 cm) na kujaribu ni ishara ngapi itazalishwa kwa kuelekeza tu diode nyekundu ya laser juu ya mmoja wao. Hii ikawa mpokeaji mzuri mzuri. Nyeti wastani, na nguvu nzuri ya nguvu, kama ilivyo, inafanya kazi na mwangaza mzuri hata kutoka kwa mionzi ya jua.

Kwa kweli unaweza kutafuta kwenye eBay kwa seli ndogo za jua kama hii. Wanapaswa kuuza kwa chini ya Euro 2.

Niliunganisha bodi nyingine ya kipokeaji cha PAM8403 D (ambayo pia iliondoa sehemu ya DC), na nikaunganisha spika rahisi iliyoambatanishwa nayo. Matokeo yalikuwa ya kushangaza. Sauti ilikuwa kubwa sana na isiyo na upotovu.

Ubaya wa kutumia seli ya jua ni kwamba ni polepole sana. Kubeba dijiti imefutwa kabisa na ndio masafa halisi ya sauti ambayo yanapita kama ishara. Faida ni kwamba hakuna demodulator inahitajika wakati wote: inganisha tu kipaza sauti na spika na uko kwenye biashara. Ubaya ni kwamba kwa kuwa mbebaji wa dijiti hayupo, na kwa hivyo haiwezi kurejeshwa, utendaji wa mpokeaji unategemea kabisa kiwango cha mwangaza na sauti itapotoshwa na vyanzo vyote vya taa vilivyopotea vilivyowekwa katika anuwai ya masafa ya sauti kama vile balbu za taa televisheni na skrini za kompyuta.

Hatua ya 3: Jaribu

Nilichukua mtoaji na mpokeaji nje usiku ili kuona kwa urahisi boriti na kuwa na unyeti mkubwa wa seli ya jua, na kulikuwa na mafanikio ya haraka. Ishara ilichukuliwa kwa urahisi mita 200 chini, ambapo upana wa boriti haukuwa zaidi ya cm 20. Sio mbaya kwa moduli ya laser ya senti 60 na lensi isiyo ya usahihi wa koli, kiini cha jua kilichochomwa na moduli mbili za kipaza sauti.

Kanusho ndogo: Sikutengeneza picha hii, nimeichukua kutoka kwa wavuti inayojulikana ya utaftaji. Kwa kuwa kulikuwa na unyevu kidogo hewani usiku huo, boriti ilionekana kama hii wakati wa kuangalia nyuma kuelekea kwenye laser. Poa sana, lakini hiyo iko kando ya uhakika.

Hatua ya 4: Baada ya Mawazo: Kuunda Mpokeaji wa Dijiti

Kuunda Mpokeaji Dijiti, Toleo la PIN Diode

Kama inavyosemwa, bila kuzidisha ishara ya masafa ya juu ya PMW, ishara zinazopotea zinasikika sana. Pia, bila ishara ya PMW kuzaliwa upya kwa kiwango cha juu, sauti, na kwa hivyo uwiano wa ishara-na-kelele ya mpokeaji unategemea kabisa ni taa ngapi ya laser inayonaswa na mpokeaji. Ikiwa ishara ya PMW yenyewe ingeweza kupatikana kwa kutosha kwenye pato la sensa ya mwanga, inapaswa kuwa rahisi sana kuchuja ishara hizi za kupotea kwani kimsingi kila kitu chini ya masafa ya moduli kinapaswa kuzingatiwa kupotea. Baada ya hapo, kukuza tu ishara iliyobaki inapaswa kutoa amplitude iliyowekwa, ishara mpya ya PWM.

Ikiwa bado haujaunda mpokeaji wa dijiti, lakini inaweza kuwa rahisi kutumia kwa kutumia diode ya PIN ya BWP34 kama kichunguzi. Mtu atalazimika kuamua juu ya mfumo wa lensi kuongeza eneo la kukamata, kwani BWP34 ina ufunguzi mdogo sana, karibu 4x4mm. Kisha fanya kigunduzi nyeti, ongeza kichujio cha kupita cha juu, kilichowekwa kwa takribani 200 kHz. Baada ya kuchuja, ishara inapaswa kukuzwa, kukatwa ili kurudisha ishara ya asili iwezekanavyo. Ikiwa hiyo yote ingefanya kazi, kimsingi tumerejesha ishara kama ilivyotengenezwa na Chip ya PAM na inaweza kulishwa moja kwa moja kwenye spika ndogo.

Labda kwa tarehe ya baadaye!

Mbinu tofauti, pro's!

Kuna watu wanaofanya usafirishaji mwepesi kwa umbali mkubwa zaidi (makumi ya kilomita) kuliko ilivyoonyeshwa hapa. Hawatumii lasers kwa sababu nuru ya monochromatic kweli hupotea haraka juu ya umbali katika isiyo ya utupu kuliko taa ya multichromatic. Wanatumia nguzo za LED, lensi kubwa za fresnel na kwa kweli husafiri umbali mrefu kupata hewa safi na mistari mirefu ya kuona, soma: milima. Na wapokeaji wao ni wa muundo maalum. Vitu vya kufurahisha ambavyo vinaweza kupatikana kwenye wavuti.