Jak zbudować fototelefon na diodach LED do komunikacji na kilkaset metrów?

Thu Jan 31, 2013 8:32 pm   

Pamiętam, że wiele lat temu w moje ręce wpadła książka "Proste układy
elektroniczne", zawierająca przedruki projektów z "Młodego Technika".
Skleciłem (albo przynajmniej spróbowałem sklecić) większość z nich.
Jednym z tych, których nie udało mi się zbudować (z powodu braku
elementów) był "Fototelefon".

Z tego co widzę skany są dostępne w Internecie:
http://www.mt.com.pl/archiwum/72-Nw-06-Fototelefon.pdf

Do tej pory zastanawiam się jak to faktycznie działało z tą wstępnie
polaryzowaną żarówką w nadajniku i fotorezystorem w odbiorniku.
Sprawdzał nie będę, interesują mnie natomiast wszelkie informacje na
temat współczesnych możliwości amatorskiego sklecenia takiego urządzenia.

Szczególnie mile widziane wypowiedzi na temat własnych doświadczeń,
tudzież odsyłacze do wiarygodnych projektów.

1) Rozumiem, że najprostsze rozwiązanie wygląda następująco: ze
wzmacniacza mikrofonowego sterujemy tranzystorem mocy, który w
kolektorze ma diodę LED mocy. W odbiorniku fototranzystor - od kolektora
rezystor do VCC oraz kondensator do wzmacniacza m.cz.
Jak to się ma do rzeczywistości? Jak skomplikowana musi być część
elektroniczna, żeby uzyskać zasięg powiedzmy kilkuset metrów w nocy oraz
przyzwoitą jakość sygnału? Oczywiście zdaje sobie sprawę z tego, że
konieczne byłoby zastosowanie odpowiedniej optyki, ale to już NTG.
2) Jaki element fotoelektryczny jest najbardziej odpowiedni do takiej
zabawy? Fotodioda? Fototranzystor?
3) Jak wygląda kwestia zastosowania lasera - takiego najprostszego,
wymontowanego ze wskaźnika?

Thu Jan 31, 2013 8:52 pm   

Może się mylę, ale nie bardzo wierzę w możliwość wyemitowania sygnału o
częstotliwości akustycznej żarówką. 50 Hz się nie udaje (zwykła żarówka
nie miga), a co dopiero kilka kHz. Co innego dioda.

W odbiorniku zastosowałbym takie fotoogniwo z lampki ogrodowej z
hipermarketu.

L.

Thu Jan 31, 2013 9:31 pm   

Atlantis <marekw1986NOSPAM@wp.pl> napisał(a):

Jak najbardziej TG, przecież to parametry optyczne mają decydujące znaczenie
przy doborze elektroniki. Chyba nie chcesz powiedzieć, że kąt świecenie tego
LEDa nie ma znaczenia.
Poza tym nie podałeś tak naprawdę żadnych danych, jak moc LEDa, jego kąt
świecenia, czy czułość fototranzystora (wielkość sygnału, stosunek do
szumu).
Chciałbym też zauważyć, że szybko przeskakujesz od najprostszego przypadku,
do przypadku komunikacji na kilkaset metrów. W tym pierwszym wystarczy
bardzo prosty układ, w tym drugim dioda laserowa i modulacja czegoś innego
niż amplituda.


Lepiej pomyśl o elemencie nadawczym.


Zastanów się, co właściwie chcesz z nim robić. Podłączyć bezpośrednio pod
wzmacniacz mocy? Nie radziłbym. Niech pracuje ze stałą, bezpieczną mocą, a
modulowana będzie częstotliwość albo wypełnienie impulsów.

--
Grzegorz Niemirowski
http://www.grzegorz.net/
OE PowerTool i Outlook Express: http://www.grzegorz.net/oe/
Uptime: 8 days, 21 hours, 32 minutes and 14 seconds

Thu Jan 31, 2013 9:32 pm   

Użytkownik "Atlantis" <marekw1986NOSPAM@wp.pl> napisał w wiadomości
news:keegt3$91b$1@portraits.wsisiz.edu.pl...

Miało szansę, wstępne świecenie załatwiało sprawę zera, słabsze światło, to
umownie minus, silniejsze plus.


Mocno nieekonomiczny układ, ale może zadziałać.


To nie od skomplikowania raczej zależy, tylko od mocy, która tym steruje, a
tu wystarczy kilka elementów. Z drugiej strony odpowiednio czuły fotoelement
i takowoż wzmacniacz. Powstaje problem zniekształceń wynikłych ze słabego
oświetlenia i zakłóceń z postronnych świateł. O jego rozwiązaniu za chwilę.


Bardziej mi pasi fotorezystor... ale nie bawiłem się fotoelektryką zbytnio,
więc nie oświecę...


Jeśli skolimujesz odpowiednio wiazkę, po obu stronach, znaczy się, żeby
część odbiorcza też nie zbierała z połowy okolicy, to masz szansę. Tylko jak
zmodulować strumień... Albo jak w jednym z rozwiązań z Nowoczesnych Zabawek,
za membranę robiła by folia odblaskowa, tu jednak mam wrażenie, że sprawa
wyglądała by, jak z detekcją FM na zboczu charakterystyki obwodu
rezonansowego - zadziała, ale mało efektywnie.

Już rozjaśniam ("o rozwiązaniu problemuy dalej") - modulowałbym nie
intensywnością strumienia, tylko współczynnikiem wypełnienia - strumień bez
modulacji miałby wypełnienie 50% przebieg prostokątny (a więc wystarczy,
żeby złapać choć cień światła i już można to obrabiać, odpadają kopoty z
nieliniowości fotoelementów i bezwładności emitera), gdy podamy sygnał, to
stosownie do wartości chwilowej, wypełnienie malało by, albo rosło. Zaletą
jest, ze nic nie trzeba by byłozmieniać w odbiorniku, a conajwyżej dołożyć
małe całkowanie, które nie przeszkadzało by w odbiorze sygnału analogowego.
Skolimować wiązki - nadawczą i "odbiorczą" (czyli to, co byśmy uzyskali,
wkładając emiter w miejsce fotoelementu odbiorczego) i jadziem :)

Rozmyślam o zrobieniu takiego układu, jako emiter, chcę wykorzystać baterię
diod IR, pilotowanych jedną widoczną, aby na odległość była szansa zwizować
się, ostatecznie diod białych, mogło by to służyć także jako latarka. W
odbiorniku coś możliwie najczulszego. Ktoś tu kiedyś podrzucał linka, do
sygnału audio, uzyskanego z ogniwa fotowoltaicznego, na nagraniu słychać
było rytmiczne stukanie, które, wg piszącego, były od migających w oddali
świateł jakiegoś samolotu. Zatem taki układ miałby chyba szansę zatrybić w
zasięgu widoczności optycznej. Dodatkowo, jak w pilotach do TV, zastosować
filtr, puszczający tylko pożądaną część widma, odcinając resztę, dzięki
czemu i w dzień miało by szansę pójść dość daleko.

Moje poszukiwania poszły by w kierunku możliwie najskuteczniejszych
emiterów, mogących możliwie szybko migać (aby dało się z tego złożyć
sensowny sygnał), podobnie po stronie odbiorczej, aby sygnał nie był zanadto
rozmyty (przy poprzedniej dyskusji podane było, ze ogniwa fotoelektryczne
mają dużą bezwładność, choć kuszą dawanym sygnałem - skoro było słychać
miganie świateł samolotu...), aby nie kombinować nadmiernie z czułością,
etc.

Wracając do żarówki - niektóre migają/migały na tyle szybko, że dawał się
złożyć z ich migania sensowny sygnał audio. Ale współczynnika wypełnienia
nie dało by się już IMHO zrobić, tylko czysto analogowe sterowanie.

--
Pod żadnym pozorem nie zezwalam na wysyłanie mi jakichkolwiek reklam,
ogłoszeń, mailingów, itd., ani nawet zapytań o możliwość ich wysyłki.
Nie przyjmuję ŻADNYCH tłumaczeń, że mój adres e-mail jest ogólnodostępny
i nie został ukryty. Wszelkie próby takich wysyłek potraktuję jako stalking.

Thu Jan 31, 2013 9:37 pm   

Użytkownik "Luke" <luke@luke.net> napisał w wiadomości
news:510acb62$0$26683$65785112@news.neostrada.pl...

Tym samym zniknąłeś przedwojenne filmy dźwiękowe - tam zapis dźwięku był
fotoelektryczny, ściślej, migająca żarówka zależnie od podawanego jej
sygnału, różnie naświetlała taśmę obok treści obazu, a przy wyświetlaniu
ścieżka ta pobudzała odpowiednio fotokomórkę i z głośnika szedł dźwięk. Tak
przynajmniej wynika z opisu, jaki znalazłem w sieci.


Wiadomo, że nie każda zarówka się do tego nadawała.


Myślę, że się nada. Nie wiem, jak z czułością przy słabych sygnałach, ale z
pewnością, warto spróbować.

--
Pod żadnym pozorem nie zezwalam na wysyłanie mi jakichkolwiek reklam,
ogłoszeń, mailingów, itd., ani nawet zapytań o możliwość ich wysyłki.
Nie przyjmuję ŻADNYCH tłumaczeń, że mój adres e-mail jest ogólnodostępny
i nie został ukryty. Wszelkie próby takich wysyłek potraktuję jako stalking.

Thu Jan 31, 2013 10:00 pm   

Dnia Thu, 31 Jan 2013 20:52:02 +0100, Luke napisał(a):


Pamiętam że epokę temu w Młodym Techniku był podobny układ na żaróweczkę.
Zanim jeszcze wymyślono diody świecące
--
Jacek

Thu Jan 31, 2013 10:11 pm   

W dniu 2013-01-31 21:31, Grzegorz Niemirowski pisze:


W tej chwili robię jedynie rozeznanie, dlatego też nie podawałem
konkretnych szczegółów. Biorę raczej pod uwagę możliwość zakupienia
potrzebnych elementów, niż wykorzystywania tego, co mam pod ręką.
A liczba elementów będących _w_tej_chwili_ pod ręką jest ograniczona.
Czerwony LED o mocy 3W, kilka fotodiod (w tym parę starszych o dość
dużej powierzchni), fototranzystorów i fotorezystorów. Niestety,
dostałem je kiedyś "w pakiecie" z wieloma innymi elementami i nie znam
ich dokładnych parametrów...



Oczywiście pierwsze próby będą dotyczyły prostego przypadku -
komunikacji na kilka metrów. Jednak chciałbym, żeby w miarę łatwo układ
dało się "upgrade'ować" do lepszej wersji (np. przez dodanie
odpowiedniej optyki), bez konieczności budowania układu od nowa.

Dioda laserowa jest faktycznie niezbędna? Na modulatedlight.org można
znaleźć przykłady łączności robionych na dziesiątki kilometrów bez
użycia laserów.



Właśnie o to mi chodziło. Diody laserowej pod wzmacniacz mocy bym nie
podłączał... Rozumiem, że chodzi o zastosowanie czegoś w rodzaju PWM?

W przypadku zwykłej diody mogę oczywiście użyć modulacji AM, włączając
diodę w obwód kolektora tranzystora mocy?

Thu Jan 31, 2013 10:17 pm   

W dniu 2013-01-31 21:37, Anerys pisze:


Jesteś pewien, że to była żarówka, a nie jakaś lampa wyładowcza?

Thu Jan 31, 2013 10:25 pm   

Dnia Thu, 31 Jan 2013 22:11:35 +0100, Atlantis napisał(a):


Raczej nie, znacznie ucierpi liniowość a jak będziesz linearyzował
opornikiem to ucierpi sprawność. Powinieneś skonstruować wzmacniacz o
wyjściu prądowym. Ja bym użył jakiegoś op-ampa o wystarczającej mocy
wyjściowej.
Jeśli już zamierzasz użyć modulacji AM, to raczej nie bezpośredniej a z
falą nośną rzędu kilkudziesięciu kHz. Wtedy odbiornik robisz selektywny i w
ten sposób znacznie zwiększasz stosunek sygnał/szum. Dopóki obce światło
całkiem nie nasyci fotodiody będziesz miał odbiór.
--
Jacek

Thu Jan 31, 2013 10:30 pm   

Dnia Thu, 31 Jan 2013 20:32:47 +0100, Atlantis napisał(a):

Wczesniej bylo Nowoczesnych Zabawkach ... a tam autor byl niezly fantasta
:-)


Czas sprawdzic.
Juz kiedys zalozylem taki watek. Bo mnie zainteresowalo ... jakie w koncu
pasmo przenoszenia moze miec taka zarowka ? 100Hz juz slabo,
wiec 300 czy 500 juz prawie nie ? A to troche za malo na mowe ..


W miescie ? Gdy w okolicy tysiace latarni emitujacych 100Hz ?
Kiepsko widze ... ale ...
http://en.wikipedia.org/wiki/RONJA
http://ronja.twibright.com/schematics/

Zrobione ... rzeklbym ze kompletnie niefachowo :-)

A jednak dziala na kilometr i dalej. I to przy pomocy zwyklych elementow.

http://www.modulatedlight.org/
200km prawie ... i jak patrze na te Ronje, to jestem sklonny uwierzyc...

A w ogole w tym przypadku to juz niemal radio - modulujesz przebieg, z
fotodiody jakies uV dochodza, a jaka to roznica - z fotodiody czy z anteny.

J.

Thu Jan 31, 2013 10:36 pm   

Użytkownik "Atlantis" <marekw1986NOSPAM@wp.pl> napisał w wiadomości
news:keen0h$bij$2@portraits.wsisiz.edu.pl...

Żarówka, z włóknem o małej bezwładności. Jak byś modulował siłę świecenia
lampy wyładowczej i zapewnił, że nie dupnie od ciągłej pracy? Zwłaszcza w
tamtych czasach... I czy znalazł by się wystarczająco stabilny zasilacz i
wzmacniacz do tego? Jeszcze bym widział ruchomą przesłonę, sterowaną
sygnałem audio, ale czy była by w stanie drgać z częstotliwością 2-3 kHz
tak, aby na wynik nie wpływał np. rezonans mechaniczny?

--
Pod żadnym pozorem nie zezwalam na wysyłanie mi jakichkolwiek reklam,
ogłoszeń, mailingów, itd., ani nawet zapytań o możliwość ich wysyłki.
Nie przyjmuję ŻADNYCH tłumaczeń, że mój adres e-mail jest ogólnodostępny
i nie został ukryty. Wszelkie próby takich wysyłek potraktuję jako stalking.

Thu Jan 31, 2013 10:43 pm   

Użytkownik Atlantis napisał:

Ani żarówka, ani lampa wyładowcza - to był układ elektromechaniczny,
cewka, magnes, ruchoma dwulistkowa przesłona odsłaniająca i zasłaniająca
szczelinę rzutowana przez soczewkę na taśmę filmową. Alternatywnie -
zwierciadło sferyczne przesuwane cewką (dokładnie jak w głośniku) i
rzutujące obraz szczeliny pionowej na szczelinę poziomą rzutowaną na
taśmę. Stopień zaczernienia taśmy był stały - różna zaś była szerokość
zaczernionego paska. Chyba taśmy filmowej nigdy w ręku mnie mieliście...

Żarówka owszem, była - bo żeby rzutowanie tej szczeliny coś na taśmie
zmieniło to trzeba było szczelinę oświetlić - żarówką właśnie. Prądu
stałego, żeby przydźwięk sieciowy nie wchodził (bo te 50 Hz jednak
trochę światło żarówki, zwłaszcza małej mocy, o cienkim włóknie - moduluje.

--
Darek

Thu Jan 31, 2013 10:45 pm   

Użytkownik Jacek Maciejewski napisał:

W połowie lat siedemdziesiątych jeden z moich kolegów udowodnił że diody
germanowe mogą świecić! Zwłaszcza ostrzowe - wszystko jest kwestią
przepuszczonego prądu...

--
Darek

Thu Jan 31, 2013 10:45 pm   

Atlantis <marekw1986NOSPAM@wp.pl> napisał(a):

Po prostu z laserem powinno być stosunkowo prosto (tzn. z początku trudniej,
ale odpadają różne problemy, które się pojawiają jak tylko zwiększych
odległość, więc na dłuższą metę prościej). Inaczej będziesz się męczyć z
optyką, żeby wiązka światła była jak najbardziej skupiona i niepotrzebnie
nie tracić mocy.
A te dziesiątki kilometrów to w ogóle niby jak? Jakieś wieże przecież
musiałyby być potrzebne ze względu na krzywiznę Ziemi i różne przeszkody
terenowe. Bo chyba nie mówimy o światłowodzie.


1. nieliniowość diod, zwykłych czy laserowych
2. dioda laserowa jest dosyć wrażliwym elementem i trzeba pilnować
parametrów


Cokolwiek cyfrowego, PWM, FM, FSK.


Możesz, ale to już Jacek Ci napisał z czym musisz się liczyć.

BTW. Wydaje mi się, że przez te dwie godziny od rozpoczęcia wątku mógłbyś
spokojnie zdążyć zrobić jakiś praktyczny eksperyment, np. dioda + rezystor
do wyjścia wzmacniacza audio, fotorezystor/fotodioda/fototranzystor do
wejścia mikrofonowego (takiego spolaryzowanego, przeznaczonego dla
mikrofonów elektretowych, jak np. na karcie dźwiękowej komputera). Trzy
elementy, pięć minut roboty, a masz praktyczne odpowiedzi na połowę pytań :)

--
Grzegorz Niemirowski
http://www.grzegorz.net/
OE PowerTool i Outlook Express: http://www.grzegorz.net/oe/
Uptime: 8 days, 22 hours, 46 minutes and 7 seconds

Thu Jan 31, 2013 10:47 pm   

Użytkownik "Jacek Maciejewski" <jacmac@go2.pl> napisał w wiadomości
news:15lhzds0bpqsy.1cmo9gj7t7xmi.dlg@40tude.net...

Ale sprawność AM z dwiema wstęgami po bokach, jest malutka, max 50% (ze
wstęg bocznych), bo drugie 50% leci na nośną i ulatuje w pizdu. Zaś nie
bardzo sobie wyobrażam tutaj ucięcie nośnej i jednej ze wstęg, jak się to
robi - SSB (BTW. "SSB" nie implikuje wycięcia nośnej!).
Przy zakłóceniu obcym światłem przekaz może być zniekształcony, prędzej bym
widział współczynnikiem wypełnienia... na myśl przyszedł mi magnetofon i
prąd podkładu - tutaj teoretycznie można by było odtworzyć sygnał całkując
przejścia przez zero (zmienia się wypełnienie sygnału nośnego), dla
zrozumiałości przekazu powinno wystarczyć chyba... A tu, dopóki uda się
rozróżnić 0/1 nawet przy dużym świetle obcym, to przekaz nie powinien byc
IMHO znacząco zniekształcony. Przy dużych zakłóceniach można by zaprząc
jakiś DSP, jeśli w normalny sposób nie dało się wyciągnąć 0/1.

--
Pod żadnym pozorem nie zezwalam na wysyłanie mi jakichkolwiek reklam,
ogłoszeń, mailingów, itd., ani nawet zapytań o możliwość ich wysyłki.
Nie przyjmuję ŻADNYCH tłumaczeń, że mój adres e-mail jest ogólnodostępny
i nie został ukryty. Wszelkie próby takich wysyłek potraktuję jako stalking.