Лазерный светотелефон. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Начинающему радиолюбителю

 Комментарии к статье

О лазерной указке и ее использовании в различных конструкциях на страницах журнала рассказывалось немало. Предлагались, например, фототир, тренажер снайпера, охранные устройства. Сегодня читатели смогут познакомиться со светотелефоном на базе такой указки, который был разработан в кружке радиоконструирования Генической районной станции юных техников под руководством автора статьи - Василия Георгиевича Солоненко.

Этот светотелефон разрабатывался для демонстрационных целей, но им можно пользоваться и для связи между пунктами, удаленными друг от друга до 100 м. Конечно, в каждом пункте должен быть передатчик и приемник.

Сначала о передатчике. Схема одного из вариантов его приведена на рис. 1. Поскольку напряжение питания батареи, входящей в комплект указки, составляет 4,5 В, а потребляемый указкой ток - около 35 мА, то модулирующий каскад выполнен на одном транзисторе.

Но для увеличения уровня сигнала с динамического микрофона ВМ1 необходим еще один каскад усиления. В итоге получился двухкаскадный усилитель, который позволяет получить амплитудную модуляцию лазерного луча при разговоре перед микрофоном.

Звуковые колебания, преобразованные микрофоном в электрический ток, поступают через разделительный конденсатор С1 на базу транзистора VT1 первого каскада усиления. Усиленный сигнал снимается с резистора нагрузки R2 и подается через конденсатор С2 на базу транзистора VT2 второго усилительного каскада. Его нагрузкой служит лазерная указка. Изменяющийся ток коллектора этого транзистора приводит к изменению яркости лазерного луча. Конденсатор C3 предотвращает возможное возбуждение передатчика из-за паразитной связи через источник питания.

Детали этого варианта передатчика монтируют на плате (рис. 2) из односторонне фольгированного стеклотекстолита.

Передатчик можно упростить (рис. 3), если использовать электретный микрофон. Звуковой сигнал, преобразованный микрофоном ВМ1, выделяется на резисторе R1 и поступает через конденсатор С1 на базу транзистора VT1 единственного каскада усиления. Коллекторный ток транзистора модулирует лазерный луч указки.

Для этого варианта передатчика детали располагают на печатной плате, чертеж которой приведен на рис. 4.

Теперь о приемнике. После многочисленных экспериментов по выбору фотодатчика пришлось остановиться на мощном транзисторе со спиленной шляпкой. Он был использован для преобразования световой энергии луча лазера в электрическую и подключен ко входу усилителя через разделительный конденсатор, наподобие микрофона. Такой способ позволяет использовать в качестве фотоприемника любой усилитель 3Ч с микрофонным входом без доработки.

Указанный фотодатчик развивает ЭДС, достаточную для прослушивания сигнала передатчика на высокоомные головные телефоны на расстоянии до 2 м без усилителя. Более того, в качестве фотодатчика можно использовать неисправный транзистор, если у него цел хотя бы один переход.

В фотоприемнике использован трехкаскадный усилитель (рис. 5).

Световая энергия лазерного луча преобразуется фотодатчиком VT1 в электрический сигнал, который поступает через разделительный конденсатор С1 на базу транзистора VT2 первого усилительного каскада. Усиленный сигнал снимается с нагрузки каскада (резистор R2) и подается через конденсатор С2 на вход второго каскада, выполненного на транзисторе VT3. С его нагрузки (резистор R4) сигнал подается через конденсатор C3 на вход третьего каскада, в котором работает транзистор VT4. В качестве головных телефонов BF1 был использован динамический микрофон, поскольку он обеспечивал более высокое качество звучания. Конденсатор С4 шунтирует нагрузку по высшим частотам и предотвращает самовозбуждение усилителя.

Поскольку приемник предназначен для воспроизведения речи, нижнюю границу частоты полосы пропускания целесообразно поднять до 300 Гц уменьшением емкостей разделительных конденсаторов. Это значительно ослабляет наводки от источников света (питающихся от сети частотой 50 Гц), ухудшающие качество приема.

Детали приемника монтируют на печатной плате (рис. 6) из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Как и другие платы, эта выполнена методом прорезания изолирующих дорожек.

В конструкции светотелефона могут быть использованы оксидные конденсаторы серии К50-16, остальные - К73-17, КМ-5, КМ-6. Резисторы - МЛТ, ВС или другие соответствующей мощности. В первом варианте передатчика вместо транзистора МП26Б допустимо использовать любой из серий МП40-МП42, транзистор 2Т603А заменим на КТ603, КТ608 с любым буквенным индексом. Такой же транзистор может быть установлен во втором варианте передатчика, но с коэффициентом передачи тока не менее 150, иначе не удастся получить нужную глубину модуляции.

Во втором варианте передатчика был использован электретный микрофон CZN-15E.

В приемнике на месте фотодатчика были опробованы транзисторы серий КТ803, КТ808, КТ827, KD617 (фирмы TESLA). Наилучшие результаты показал KD617. Транзисторы приемника могут быть указанных на схеме серий с любым буквенным индексом. На месте BF1, кроме МДМ-7, можно использовать головные телефоны от плейера, а также любые электромагнитные телефоны или капсюли сопротивлением 50-150 Ом, например, ТК-67, ТА-56. Источник питания в передатчиках и приемнике - батарея, составленная из четырех последовательно соединенных аккумуляторов Д-0,26.

Налаживание приемника начинают с установки половины напряжения питания на коллекторах транзисторов VT2, VT3 подбором резисторов R1, R3 соответственно. При налаживании третьего каскада в цепь коллектора транзистора VT4 включают миллиамперметр и подбором резистора R5 устанавливают ток 10 мА.

При налаживании первого варианта передатчика сначала устанавливают половину напряжения питания на коллекторе транзистора VT1 подбором резистора R1. Затем, расположив приемник и передатчик на расстоянии 10... 15 м друг от друга, подбором резистора R3 добиваются максимальной яркости лазерного луча при хорошем качестве принимаемого сигнала.

Аналогичных результатов добиваются при налаживании второго варианта передатчика подбором резистора R2.

К сожалению, лазерные указки имеют большой разброс по параметрам, поэтому сопротивление резистора, регулирующего яркость луча, может значительно отличаться от указанного на схеме.

Конструктивно светотелефон выполнен в виде телефонной трубки с подставкой (рис. 7).

В корпусе трубки расположены плата передатчика и источник питания с выключателем, а в подставке - фотодатчик, плата приемника с выключателем и лазерная указка. Телефонная трубка может быть соединена с подставкой четырехпроводным кабелем через разъем (на схеме он не показан). Фотодатчик помещен в цилиндрический стакан (коробка от диафильмов) для защиты от боковой засветки.

Конструкция светотелефона разрабатывалась для учебно-демонстрационных целей, поэтому фотодатчик и лазер не имеют стационарного крепления, а расположены в подставке под телефонную трубку. Поскольку во время демонстраций работы светотелефона сложно найти удаленные друг от друга горизонтальные поверхности, расположенные на одинаковой высоте, то для совмещения лазера с фотодатчиком приемника используется несложное устройство для перемещения луча лазера в вертикальной плоскости (рис. 8).

Оно состоит из рамки 2, склеенной из полистирола растворителем Р647 или Р650 и неподвижно прикрепленной к стенке корпуса 4. Рамка расположена на заднем конце указки 1, передняя часть которой с помощью конусной насадки упирается в отверстие в передней стенке корпуса. Указка снизу подпружинивается полусжатой пружиной 8, а сверху удерживается шпилькой 7 с резьбой. Для перемещения шпильки в верхнюю часть рамки вплавлена гайка 3, а снаружи на шпильку надета ручка 5. Поворотом ручки можно перемещать заднюю часть указки в вертикальной плоскости, что приводит к перемещению луча лазера. На передней стенке корпуса укреплены выключатель питания приемника 6 и разъем 9.

Для связи через светотелефон необходимо установить его подставку вертикально (рис. 9).

Перемещением подставки в горизонтальной плоскости совместить луч лазера с фотодатчиком приемника другого пункта связи, а в вертикальной плоскости откорректировать положение луча ручкой 5 (рис. 8).

В ходе испытаний светотелефона проводились связи через луч, отраженный от оконного стекла, а также от полированной мебели. В обоих случаях качество связи оставалось высоким. Для увеличения дальности связи можно использовать фокусирующие линзы. В нашей конструкции по диаметру светозащитной трубки одевалась фокусирующая линза от фильмоскопа "Огонек".

Автор: В.Солоненко,  г.Геническ Херсонской обл., Украина

Смотрите другие статьи раздела Начинающему радиолюбителю.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ранняя Вселенная не была ледяной 28.11.2025

Понимание того, как формировались первые структуры во Вселенной, требует взгляда в эпохи, в которых не существовало ни звезд, ни галактик, ни привычных нам источников света. Научные группы по всему миру пытаются восстановить картину тех времен при помощи слабейших радиосигналов, оставшихся от водорода, который наполнял космос вскоре после Большого взрыва. Новые результаты, полученные на радиотелескопе Murchison Widefield Array в Австралии, неожиданным образом меняют представление об этих ранних этапах. Сразу после Большого взрыва, произошедшего около 13,8 миллиарда лет назад, пространство стремительно расширялось и остывало. Через несколько сотен тысяч лет образовался нейтральный водород, и началась так называемая эпоха тьмы, когда Вселенная была лишена источников излучения. Лишь значительно позже гравитация собрала газ в плотные области, где зародились первые звезды и ранние черные дыры, а их интенсивное излучение привело к реионизации водорода и окончательному появлению света. ...>>

Устройство идеальной очистки воздуха 28.11.2025

Качество воздуха в закрытых помещениях давно стало важнейшим фактором здоровья, особенно в городах, где люди проводят подавляющую часть времени внутри зданий. В последние годы исследователи уделяют все больше внимания именно тем технологиям, которые способны задерживать или разрушать вредоносные частицы до того, как они попадут в дыхательные пути человека. Одним из таких новаторских направлений стала разработка инженеров Университета Британской Колумбии в Оканагане, которые предложили принципиально иной подход к очистке воздуха в присутствии людей. По словам профессора Школы инженерии доктора Санни Ли, традиционные персонализированные вентиляционные системы действительно могут улучшать качество воздуха вокруг пользователя, однако их принцип работы имеет ряд ограничений. Человек вынужден находиться в строго определенной зоне, а одновременное использование одной системы несколькими людьми снижает эффективность. Кроме того, непрерывный поток сухого очищенного воздуха способен вызывать ...>>

Ощущение текстуры через экран гаджета 27.11.2025

Гаджеты научились передавать изображение и звук с впечатляющей реалистичностью, но тактильные ощущения по-прежнему остаются недоступными для полноценной цифровой симуляции. Именно поэтому инженеры и исследователи во всем мире стремятся создать технологии, которые позволят "почувствовать" виртуальный объект так же естественно, как и настоящий. Новая разработка специалистов Северо-Западного университета США стала одним из самых заметных шагов в этом направлении. Возглавлявшая исследование аспирантка Сильвия Тан (Sylvia Tan) подчеркивает, что прикосновение остается последним фундаментальным чувственным каналом, для которого пока нет зрелого цифрового аналога. По ее словам, если визуальные и звуковые интерфейсы давно обеспечивают высокую степень реалистичности, то осязание лишь начинает приближаться к этому уровню. В недавней публикации в журнале Science Advances Тан отмечает, что новая технология способна изменить само представление о взаимодействии человека с устройствами. Разработ ...>>

Случайная новость из Архива Зафиксирован загадочный эффект воды 31.08.2021 Ученые Национальной ускорительной лаборатории SLAC при Министерстве энергетики США, Стэнфордского университета и Стокгольмского университета в Швеции впервые сделали прямое наблюдение того, как атомы водорода в молекулах воды взаимодействуют с соседними молекулами при возбуждении лазерным светом. Каждая молекула воды содержит один атом кислорода и два атома водорода, а сеть водородных связей между положительно заряженными атомами водорода в одной молекуле и отрицательно заряженными атомами кислорода в соседних молекулах удерживает молекулы вместе. Сеть водородных связей определяет загадочные свойства воды, но до недавнего времени исследователи не могли напрямую наблюдать эффекты, возникающие при взаимодействии молекул воды со своими соседями, на атомном уровне. Новое исследование впервые напрямую демонстрирует, что реакция сети водородных связей на импульс энергии критически зависит от квантово-механической природы того, как атомы водорода распределены в пространстве. Проблема была решена с помощью SLAC MeV-UED, высокоскоростной "электронной камеры", которая фиксирует малозаметные движения молекул через рассеивание мощного пучка электронов от образца. Ученые создали струи жидкой воды толщиной 100 нанометров и заставили молекулы вибрировать с помощью инфракрасного лазерного света. Затем они направили на молекулы короткие импульсы высокоэнергетических электронов. В результате были получены снимки изменяющейся атомной структуры молекул с высоким разрешением. Оказалось, что когда возбужденная молекула воды начинает вибрировать, ее атом водорода притягивает атомы кислорода соседних молекулам воды ближе, прежде чем оттолкнуть их с вновь обретенной силой, расширяя пространство между молекулами.

Другие интересные новости:

▪ Сверхманевренный спутник Tsubame

▪ Биополимеры против нефтепродуктов

▪ Устройство BTunes превратит обычные наушники в беспроводные

▪ MDmesh K5 - новые 900V MOSFET от STMicroelectronics

▪ Камера в маске

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Веселые задачки. Подборка статей

▪ статья Каждому свое. Крылатое выражение

▪ статья Как делают веревки? Подробный ответ

▪ статья Сизаль. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Простой генератор сигналов нч и ВЧ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Скрытое сообщение. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025