Pri bezdrátovom spojení na menšie vzdialenosti môžeme mimo štandardného rádiového prenosu využiť tiež optický prenos. Podmienkou samozrejme je, že medzi vysielačom a prijímačom musí byť priamá viditeľnosť. Mimo bežne použivaný system IR (infračerveného) žiarenia, známi napríklad z diaľkových ovládačov spotrebnej elektroniky, je možné s výhodou použiť aj polovodičové lasery. Ich cena dnes už klesla na dostupnú úroveň a vzhľadom k vyžarovanému výkonu môžeme použiť aj na vzdialenosť niekoľko sto metrov.
Výhodov laseru je tiež veľmi úzky vyžarovaný paprsok, čo výrazne znižuje možnosť nežiaducého odposluchu. Existuju aj lasery mimo viditeľné spektrum, čo ešte zvyšuje obtiažnosť odposluchu, na druhej strane sa ale oveľa tažšie zamierujú. Pre bežnú komunikáciu preto vystačíme s bežným červeným laserom.

Laserový komunikátor sa skladá z dvoch častí, umiestneních na samostatných doskách s plošnými spojami. Jedná sa o modul vysielača a modul prijímača. Obidve moduly sú napájané z doštičkovej batérie 9V (prípadne zo sietového napájača).

Modul vysielača sníma signál z kondenzátorového mikrofónu, ktorý moduluje laserový paprsok. Je použitý laserový modul s integrovanou optikou, čo výrazne zjednodušuje mechanickú konštrukciu.
Prijímací modul má na vstupe fotodiódu nasledovanú zosilňovačom s pripojeným malým reproduktorom. Použitie viditeľného paprsku lasera uľahčuje zamierenie systému a vysledná kvalita prenosu je prekvapivo dobrá. Pri testovaní bol mikrofón vysielača umiestnený pri reproduktore radioprijímača. Prenášaný zvuk bol čistý pri zachovaní plného kmitočtového rozsahu.

Vysielač

Signál z mikrofónu je konektorom K2 privedený na vstup prvého operačného zosilňovača IC1A LM358. Ak použijete kondenzátorový mikrofón slúži odpor R1 pre napájanie a súčasne je na ňom snímaný užitočný signál. Pre optimálnu moduláciu je treba zajistiť vhodnú úroveň signálu. Preto je vo spätnej väzbe IC1A tranzistor MOSFET T3, pracujúci ako premenný odpor. So vzrastajúcim výstupním signálom sa zvýši záporné predpätie riadiacej elektródy T3 a tím stúpne odpor kanálu. To zníži zosilnenie IC1A a opačne.
Laserová dióda začne emitovat svetlo po prekročení určitej prúdovej úrovne (treshold). Ta sa v prípade použitej diody 5 mW s vlnovou dĺžkou 650 nm pohybuje okolo 30 mA. Po prekročení tohoto prúdu stúpa s narastajúcim prúdom pomerne lineárne tiež intenzita žiarenia až do asi 40 mA. Prekročenie tejto hodnoty výrazne zkracuje životnosť lasera (ktorá je typicky 20 000 hodín) a pri prúde 80 mA sa laser trvalo poškodí. Preto je nutné udržovať prúd laserovou diódou v optimálnom rozpätí 30 až 40 mA. K tomu slúži tranzistor T2 s operačním zosilňovačom IC1B. Pretože laser je značne teplotne závislý, je do série s ochranným odporom R13 pridaný termistor R14, ktorý teplotnú závislosť laseru kompenzuje. Pri prevoze majte na pamäti, že kovové puzdro laseru a optika pracujú tiež ako chladič. Nikdy preto nepoužívajte laserovú diodu bez kovového púzdra.
Prúd laserovou diódou sa nastavuje trimrom P1. Kľudový prúd laserovou diódou má vpliv na intenzitu paprsku a tím tiež na citlivosť a dosah celého systému. NF signál je aplikovaný na katódu laserovej diódy a spôsobuje zmenu prúdu v rozsahu asi +-3 mA.Štvorica diód D3 až D6 obmedzuje budiaci signál na približne +-2 V. Kondenzátory C7 a C8 jednosmerne oddeľujú modulátor od lasera.
Odpor R12 obmedzuje maximálnu moduláciu prúdu laserom na niekoľko mA.
Dióda LD1 indikuje zmenu intenzity modulácie lasera.
Modul vysielača je napájaný z externého zdroja o napätí 9 až 12 V a napájacie napätie je stabilizované asi na 6 V regulátorom 7805 IC2 s diodou D10.

Schéma vysielača

Stavba vysielača

Modul vysielača je zhotovený na obojstrannej doske s plošnými spojmi o rozmeroch 34 x 62 mm. Jediným nastavovacím prvkom je trimer P1, ktorým nastavíme kľudový prúd laserovou diódou bez signálu na 35 mA.

DPS Vysielača (BOTTOM)

DPS Vysielača (TOP)

Zoznam Súčiastok vysielača

Prijímač

Ako prijímač slúži fotodióda, zapojená ku konektoru K1. Signál z odpora R3 je cez oddeľovací kondenzátor C2 privedený na bázu tranzistora T1. Z jeho kolektora je zosílený signál cez kondenzátor C3 a trimer pre nastavenie hlasitosti P1 privedení na vstup nf zosilňovača LM386 IC1. a jeho výstupe je zaťažovací člen R9, C7, zlepšujúci stabilitu na vyšších kmitočtoch a konektor K3 pre pripojenie externého reproduktora.
Prijímač je napájaný opäť stabilizovaným napätím +9 až +12 V cez konektor K2. Napätie pre výstupný zosilňovač je stabilizované Zenerovou diódou D1 na 5,6 V.

Schéma prijímača

DPS Prijímača (BOTTOM)

DPS Prijímača (TOP)

Zoznam súčiastok prijímača

Stavba prijímača

Modul prijímača je zhotovený na obojstrannej doske s plošnýi spojmi o rozmeroch 24 x 53 mm. Pri oživovaní kompletu umiestníme diódu prijímača do paprsku lasera. Vybudíme vysielač (napríklad umiestnime mikrofón pred rozhlasový prijímač) a na prijímači trimrom P1 nastavýme vhodnú hlasitosť reprodukcie. Tím je nastavenie celého kompletu hotové.

Záver

Popísaná súprava umožnuje jednostranné spojenie na vzdialenosť až niekoľko sto metrov. Pre klasické duplexné používanie (možnosť momunikácie obidvoma smermi) potrebujeme dve súpravy  na každej strane musí byť jak príjímač tak vysielač. Výhodou použitia laserovej diódy je relativne značný dosah v rade stoviek metrov a tiež jednoduché nastavenie, lebo laserový paprsok je dobre viditeľný voľným okom. Na druhej strane použitie IR laseru zhoršuje možnosť odposluchu, ale aj presné nastavenie optiky systému.

Použita literatura: AR 8/2006

• O autorovi
• Najnovšie príspevky

UnReSt

Najnovšie články od UnReSt (zobraziť všetky)

• Multifunkčný nf zosilňovač s LM3886, v.1.0 - 24. februára 2008
• Reprobedne TVM 2x70W - 22. júla 2007
• Laserový komunikátor - 11. novembra 2006