¿Emisor láser para comunicaciones en serie?

Question

Quiero construir un equipo de comunicaciones en serie de 2 vías utilizando láseres LED de bajo coste. 9600 baudios estaría bien, pero velocidades más rápidas serían más útiles. (Este es un proyecto puramente de hobby. Cuanto más lejos pueda establecer un enlace de comunicaciones, más genial será, pero no hay ningún requisito estricto).

Al principio, probablemente utilizaré láseres LED rojos porque son fáciles de apuntar, pero con el tiempo cambiaré a IR. Mi idea es poner un fototransistor iR en un reflector parabólico (como un viejo faro de coche) y poner un filtro de paso de luz visible/IR barato delante (un "filtro de muesca IR" para usar términos de procesamiento de señales para un filtro óptico) y poner todo el conjunto en un tubo cilíndrico. De esta manera, la luz ambiental será muy atenuada y con el reflector parabólico apuntando más o menos en la dirección del láser emisor, incluso un "fallo cercano" debería ser suficiente para generar una señal decente en el receptor, y si el haz es más grande debido a la dispersión en la distancia, el reflector parabólico servirá para enfocarlo en mi fototransistor receptor.

La forma más sencilla de hacerlo sería alimentar un puntero láser convencional a través de un transistor y aplicar una señal de control de nivel CMOS a la puerta del transistor.

Sin embargo, sospecho que el regulador de tensión/corriente del puntero láser tendería a aplanar la conmutación de alta frecuencia de la potencia e impediría una conmutación limpia de la señal. (La mayoría de los reguladores de voltaje que he visto incluyen uno o más condensadores para aplanar la señal) ¿Tengo razón en mis sospechas?

Podría comprar un diodo láser, un regulador y una lente colimadora e intentar cambiar la salida del regulador al diodo láser, pero soy un desarrollador de software al que le gusta trastear con la electrónica, no un ingeniero.

¿Existen soluciones de bajo coste para enviar señales digitales con láseres LED? Estoy dispuesto a gastar dinero en ello, pero me gustaría mantener los costes bajos.

Answer 1

En primer lugar, y para no perder detalle, un LED no es un láser, y viceversa.

Dicho esto, puedes probar en eBay, buscando "módulo láser TTL", y puedes conseguir láseres bastante potentes que pueden ser modulados digitalmente, normalmente por encima de 10 kHz - por eso necesitas especificar TTL. Cuidado con las unidades cilíndricas pequeñas: normalmente no pueden funcionar durante más de 60 segundos sin sobrecalentarse, a menos que se les proporcione un disipador adicional. Y las más grandes tendrán problemas con la seguridad de los ojos, pero puedes evitarlo desenfocándolas. Sin embargo, hay que empezar a aprender los entresijos de la seguridad ocular, ya que, más o menos por definición, se va a apuntar con el láser a los ojos de la gente. Hoy en día, la gente tiende a asustarse mucho si se encuentra mirando el rayo de un láser (las nenazas).

Mientras estás en eBay, considera la posibilidad de encontrar filtros ópticos de banda muy estrecha en la longitud de onda que piensas utilizar. Cuando operas en exteriores, el Sr. Sol no es tu amigo.

Poner un detector en un faro viejo es una idea decente en principio, pero los detalles de hacer un montaje robusto serán más un desafío de lo que piensas. Además, cuanto mejor sea el sistema para concentrar la luz entrante, más estrecho será su campo de visión y más difícil será apuntar. Mantener la alineación también se vuelve más difícil.

Como guía de puntería, puedes considerar el envío de un flujo constante de datos nulos, lo más parecido a la alternancia de unos y ceros que puedas, y producir una salida de audio desde el receptor. Esto le permitirá apuntar su sistema escuchando el tono, y una retroalimentación de audio tan rápida será enormemente útil.

No saco esto a colación para desanimarte, sólo para que sepas que te espera una lucha.

Answer 2

Creo que lo más difícil será mantener el haz bien enfocado, así que me plantearía utilizar un lápiz óptico como punto de partida y desmontar la electrónica para poder manejar el láser directamente. Es bastante fácil de conducir los láseres - sólo tienes que sesgarlos para que un bajo digital no lo lleve más allá de su punto de extinción o las cosas se vuelven lentas - en otras palabras, mantenerlo sesgado en digamos 10mA (o lo que el diodo está clasificado para) y oscilar el sesgo con un AC 5mAp-p que representa sus datos. Ten en cuenta que probablemente necesitarás datos de tipo NRZ para que esto funcione, así que prepárate para codificar los datos en manchester o utilizar un codificador y descodificador en el receptor.

Answer 3

Tienes razón en lo de los chips reguladores. Suelen tomar la retroalimentación óptica del láser para asegurar la planicidad con el tiempo (antienvejecimiento - desgaste). La mayoría de los láseres vienen en paquetes con tres cables, entrada de energía, tierra y salida de PD (fotodiodo) por esta misma razón. Sin embargo, la mayoría de estos chips de controladores tienen una entrada de habilitación y el hecho es que usted está conduciendo esto tan lentamente que sólo podría ser capaz de modular el láser lo suficientemente rápido, incluso con el regulador en su lugar.

Yo recomendaría repartir el haz de salida lo máximo posible para garantizar la seguridad de los ojos. Así que quita la esfera de la parte delantera del láser y ponla en el foco de un elipsoide. No te preocupes.