Laserübertragung mit Arduinos - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Dieses Projekt war für den BT Young Wissenschaftler im Jahr 2019.

Ich war verantwortlich für das "Demonstrationsmodell".

Die Demonstration bestand aus zwei arduino-gesteuerten Lasern, die blinken, um ein Signal an ein anderes arduino in einiger Entfernung zu senden. Es wurde getestet, dass es bis zu 100 m funktioniert, darüber hinaus war das Fokussieren und Zielen der Laser eine große Nervensäge. Wir berechneten eine theoretische maximale Entfernung (unter der Annahme eines stark kollimierten Lasers) von einigen Tausend km.

Ziemlich stolz, dass ich es zum Laufen gebracht habe. Wir wurden von einigen Politikern und Professoren interviewt und schafften es sogar in die lokalen Zeitungen und das Fernsehen in Dublin. Wir wurden sogar von einem Dozenten in der DCU getwittert!!!

Bei den Preisen wurden wir mit "Highly Commended" ausgezeichnet.

Lieferungen

Für den Demonstrationssender habe ich verwendet:

Ein Arduino-Uno-Klon

Eine Stromversorgung für die Laser. Das Arduino wurde von einem Laptop mit Strom versorgt.

2x grüne Hochleistungslaser

Relais zur Steuerung der Laser (wir hatten keine MOSFETS oder so)

Ein großer LCD-Bildschirm mit einem I2C-Rucksack zur Anzeige des Textes usw.

2x LEDs, die gleichzeitig mit den Lasern blinken, eine grüne und eine rote (meist für Effekte, aber auch zum Debuggen) Blinklichter ziehen die Leute an und lassen es cooler aussehen.

Für den Empfänger haben wir verwendet:

Ein Arduino-Uno-Klon

2x Fotodioden

Verschiedene Widerstände zur Abstimmung der Empfindlichkeit

2x LEDs, um anzuzeigen, welches Signal zum Debuggen und zur Fehlerbehebung eingeht. Auch für Wirkung wie beim Sender.

Ein LCD-Bildschirm zur Anzeige empfangener Übertragungen

Ein Schalter zum Zurücksetzen des Arduino

Schritt 1: Schritt eins: Montage

Alles wurde zusammengebaut wie in den Schaltplänen gezeigt.

Ein Laser- und Fotodiodenpaar wurde für Daten verwendet, das andere für die Uhr. Es ist möglich, nur einen Laser für beides zu verwenden, aber das wusste ich damals nicht.

Zur Präsentation haben wir einige Behelfskoffer für die Sender- und Empfängermodule aus Lego gebastelt.

Damit klar ist, dass es keine kabelgebundene Verbindung zwischen den beiden Geräten gibt, wurde für jedes ein separates Netzteil verwendet. Die beiden Laser mit unterschiedlichen Spannungen wurden separat von einer Wandwarze und Spannungsreglern gespeist. Ich weiß, dass die Verwendung von Relais nicht ideal ist, da dies die Übertragungsrate begrenzt, aber das war alles, was wir damals zur Hand hatten.

Schritt 2: Code

Der Code hat am längsten gedauert, da ich nicht viel Erfahrung hatte, bevor ich dieses Projekt versuchte.

Mein Code ist auf meinem Github verfügbar

Schritt 3: Testen

Wenn Sie dies selbst herstellen möchten, müssen Sie es testen.

Ich tat dies, indem ich die Ausgaben einer der Fotodioden aufzeichnete und die Ergebnisse in eine Tabelle einfügte.

Von dort habe ich den Wert der Widerstände am Empfänger optimiert, bis der ausgegebene Graph so definiert wie möglich war. Schnelligkeit war dann das nächste Ziel. Je schneller der Laser blitzt, desto geringer ist die Helligkeit und damit die Signalqualität. Wir waren durch die Relais auf etwa 60 Hz begrenzt, schafften jedoch Geschwindigkeiten von bis zu 50 Bit pro Sekunde (jedes Zeichen ist 1 Byte, ungefähr 6 Buchstaben pro Sekunde) mit den leistungsstärkeren Lasern, die wir hatten und mit den Fotodioden, die empfindlicher waren. Mehr als das und die Relais begannen, Taktzyklen zu verpassen.

Schritt 4: Endprodukt

es funktionierte fast jedes Mal wie ein Zauber, vor allem auf der knappen Fläche auf unserem Stand.

Wir fanden, dass die blinkenden Lichter, Drähte, Bildschirme usw. die Menschenmengen ziemlich gut anzogen.