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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Farblaser (rot) zur Datenübertragung -> Empfänger?


Autor: Sebastian B. (lufti)
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Hallo Leute,

ich habe ein Problem mit Laser-Datenübertragung an euch.

Genauer habe ich eine Laserdiode, die über eine 20m Strecke Daten
übertragen soll. Der Sender und seine Modulation ist kein Problem, ..
jedoch finde ich einfach keinen Empfänger!

Das Problem ist, der Laserstrahl hat eine Wellenlänge von 680nm (rot),
d.h. er ist im sichtbaren und nicht im infraroten Bereich.
Ich kann definitiv nicht auf Infrarot umsteigen!

Ich habe mir den TSOP17* (datasheet als anlage) als perfekte Lösung
ausgemacht. Leider habe ich nicht die erforderliche Wellenlänge für den
TSOP17 finden können und so ist der TSOP wohl definitiv für den Infrarot
Bereich ausgelegt.

Hätte ihr eine Lösung für mich?
Die Frequenz, die demoduliert wird, ist variabel, d.h. kann ich frei am
Sender einstellen!

Eine Andere Frage:
Welche Frequenz für die Modulation des Signals (um es z.b. vom
Tageslicht und anderen Lichtquellen besser trennen zu können) ist
besser, je höher, oder je kleiner?


Würde mich sehr über eure Hilfe freuen!

Grüßchen .. Sebastian

Autor: Stefan (Gast)
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Hast du schon Sam's Laser FAQ durchgestöbert, ob dort Detektoren
aufgeführt sind?

Die notorischen Suchworte bei Fr. Google sind
"680 nm" spectral (responsivity OR response) photodiode

Autor: Stefan (Gast)
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Mit Datenübertragung und Laserpointer findet Fr. Google auch
einiges. Sogar komplette Projekte und eine sehr interessante Hobbythek
;-)

Autor: Sebastian B. (lufti)
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Mmh, ja ... hätte ich auch drauf kommen können, .. gebe ich ja zu :)
Vielen Dank!

Habe aber leider nichts Passendes gefunden!

Ich muss die Schaltung so klein wie möglich halten. Darum wäre es toll,
wenn es einfach nur einer Fotodiode und eines Demodulator Bausteines
bedarf.

Das ganze funktioniert so: (Prinzip als Anlage)
Ein Mikrocontroller schaltet eine Rechteckspannung von z.B. 50kHz durch
einen Transistor an eine Laserdiode.
Diese Frequenz kommt entweder am Empfänger an, oder kommt nicht an.

Ich will sozusagen die Signale des Mikrocontrollers hinter dem
Demodulator wiederfinden!

Geht das nicht einfacher, als mit 1000 kleinen Bauteilen und einer
komplizierten Schaltung? :(

Beim TSOP17* geht es doch auch!

Nach längerer überlegung ist eine Fotodiode doch am Besten. Vorallem,
da auch in SMD zu bekommen!

Grüßchen Sebastian!

Autor: Sebastian B. (lufti)
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wenn man so einen demodulator und Frequenzfilter auf einen
Mikrocontroller programmieren könnte, wäre auch möglich!

Vielleicht hat das ja auch schon jemand gemacht..... rumgoogle

Autor: Guenter B. (gbl)
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Hast Du das Ganze mit dem TSOP17 schon probiert? Ich habe mit meinem
Laser (<1mW) auf eine Fotodiode aus 4m Entfernung "geschossen".
Die Fotodiode hatte ich der Infrarotgabellichtschranke einer Kugelmaus
entnommen. Ich habe selten so ein eindeutiges Signal empfangen :-)
Vielleicht kommt der TSOP damit ja trotzdem klar.

Falls dein Signal, wie bei mir, aus einem einfachen Trägersignal
besteht, welches bei 1 anliegt und bei 0 ausgeschaltet ist, kann ich
dir    das U2531 empfehlen. Die Fotodiode wird ohne weiter Beschaltung
an den Eingang angeschlossen. Ein paar Frequenz bestimmende Bauteile ->
fertig.
Über die Reaktionsgeschwindigkeit kann ich dir allerdings (noch) nichts
sagen.

Falls du mit 2 Frequenzen arbeitest (zb 50 khz -> 0, 55khz -> 1) würde
ich 2  NE567 nehmen und die beiden Signale hinterher wieder
zusammenbasteln.

Autor: Hans (Gast)
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schau dir mal das ronja-projekt an... (http://ronja.twibright.com/)

73

Autor: Sebastian B. (lufti)
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@Günter
Habe nirgends einen Verkäufer für den U2531 gefunden! Woher beziehst du
ihn?
Hast du schon eine funktionierende Empfängerschaltung mit dem NE567
oder U2531 entworfen oder schon getestet? Wäre es möglich, wenn du mir
diese Daten geben könntest?
Wäre echt super!

Entweder hier oder an
lufti at crono-force dot de

Danke für deine bisherige Unterstützung!

Sebastian

Autor: Guenter B. (gbl)
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Hallo Sebastian,

U2531 steckt in einem Lichtschrankenbausatz .Die Lichtschranke gibt es
bei C.

Falls du Schaltplan und Beschreibung braucht:
www.kemo-electronic.com
Bausatz: B213
Dort gibt es einen Link "Eingeschränkt", welcher auf ein 2,5 MB
grosses PDF-Dokument mit Beschreibung und Schaltplan verlinkt.

Ich weiss allerdings nicht wie schnell das IC schaltet.

Autor: Guenter B. (gbl)
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Nach dem NE567 einfach googeln.
Der erste Link war bei mir schon erfolgreich.

Autor: Sebastian B. (lufti)
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Danke für die Unterlagen etc.
Ich kann aber nicht so viel für einen einfachen IC ausgeben. Vorallem
nicht, wenn dagegen der NE567 bei Reichelt nur 35 Cent kostet :D

Muss dann wohl auch den NE567 nehmen und mir irgendwie das Datasheet
verständlich machen :/

Weißt du vielleicht, ob es möglich ist, die auszufilternde Frequenz
durch einen µC zu steuern?

Autor: Guenter B. (gbl)
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Vielleicht kann man ja den frequenzbestimmenden Widerstand zwischen Pin
5 und Pin 6 variabel (Transistor oder Optokoppler) gestalteten. Ich
habe bislang auch nur die einfache, starre Schaltung aufgebaut.

Autor: Sebastian B. (lufti)
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Wäre toll, wenn man den NE567 einfach nur mit einem Pin an einen µC
anschließen müsste und dann nur noch einen einfachen rechteck takt
ausgeben müsste.

Leider habe ich nicht genug Elektronikkenntnisse dazu :(

Autor: Guenter B. (gbl)
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Wozu brauchst Du das Ganze variabel ?
Ich würde 2 Töne senden bzw dekodieren: Einer für High und einer für
Low. Was soll denn übertragen werden ?

Autor: Sebastian B. (lufti)
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Hallo Leute,

ich habe jetzt eine Schaltung gefunden, die genau das machen soll, was
ich brauche. Allerdings ist sie für den Infrarotbereich ausgelegt. Das
wird aber wohl nichts ausmachen .. oder?

Wenn ich das richtig verstanden habe, dann wird hier mit C1 die
Fotodiode kapazitiv ausgekoppelt. Das übrigbleibende Signal wird
verstärkt über eine Darlingtonstufe (irgendwie ist da noch ein Filter
gegen Sonneneinstrahlung dabei), damit der NE567 danach die Signal
Frequenz (auf dem Schaltplan für 4,5kHz berechnet) herausfiltert und
wieder ein vernünftiges 10101 Signal daraus formt.

Auf dem Schaltplan wird dieses Signal dann an einen NE555 weitergegeben
um dann eine Tonfrequenz an den Buzzer zu geben.
Diesen will ich jedoch nicht haben! Ich will das Signal per Oszi
messen.

Ich habe mal den Alarmkreis rot eingefärbt. Kann ich den einfach so
entfernen und Oszi ranklemmen?

Muss R9 als PullUp dran bleiben?
Kann ich statt 4.7k als R9 auch 10k nehmen?

Wenn ich später das Signal an einen AVR weitergebe, brauche ich dann
diesen Pullup noch?

---

Wie kann ich mehrere Fotodioden verwenden? Muss ich da jedes Mal die
komplette Schaltung nachbauen? Wäre toll, wenn die Erweiterung so
billig wie möglich wäre! Ich muss nämlich noch ca 10 weitere Fotodioden
verwenden! (ich nehme übrigens die BPW34)

---

Datenblatt BPW34:
http://www.reichelt.de/inhalt.html?ACTION=7;LASTAC...

Datenblatt NE567:
http://www.reichelt.de/inhalt.html?ACTION=7;LASTAC...

---


Vielen Dank für eure Hilfe!
Ohne euch würde ich durchdrehen :)

Sebastian

Autor: Stefan R. (Gast)
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Hallo,

wie wäre es, einen solchen fertigen IR-Empfänger-Demodulator-Baustein
zu nehmen, wie du ihn schon in og. Datenblatt beschreibst, nur halt
nicht die vergossene Plastikversion, sondern die Teile, die in einem
kleinen Blechgehäuse sind? Da kannst du evtl. die
Empfangsdiode/transistor austauschen [1] gegen eine/n für das sichtbare
Licht empfindlichen Typ ohne IR-Filter.

Stefan

[1] Afaik sind die Teile im Blechgehäuse auf einer kleinen Platine, da
kann man doch die Anschlüsse für den eigentlichen Sensor (Diode/Trans.)
anlöten und das eigentliche Teil mittels Durchkratzen der Leiterbahnen
still legen.

Autor: Sebastian B. (lufti)
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Ich baue lieber erstmal meine eigene Schaltung auf, um mein Vorhaben
überhaupt zu testen.

Um die Schaltung um weitere Sensoren zu erweitern muss ich so billig
und so klein wie möglich bleiben! Für eine Fotodiode zahle ich ca
0,50€. Und das ist schon viel zu viel! Ich kann allerhöchstens noch
Bauteile wie Kondensatoren und Wiederstände hinzufügen. Jedenfalls
billige und kleine (sollen sehr flach sein -> smd).

Wie kann ich die Schaltung um mehrere Fotodioden (sind doch weit mehr
als 10) erweitern?


Um meine anderen Fragen mal durchzuschleifen:

Ich habe mal den Alarmkreis rot eingefärbt. Kann ich den einfach so
entfernen und Oszi ranklemmen?

Muss R9 als PullUp dran bleiben?
Kann ich statt 4.7k als R9 auch 10k nehmen?

Wenn ich später das Signal an einen Atmega8 weitergebe, brauche ich
dann diesen Pullup noch?


Und noch eine weitere:

Die Frequenz, nach der der NE567 sucht, kann man über C5 und R5
einstellen. Welche Frequenz würdet ihr empfehlen (dammit ich R5 um
einen Poti erweitern kann)?

Autor: Michael U. (Gast)
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Hallo,

hab nur kurz ins Datenblatt des NE567 geschaut, Ausgang scheint OC zu
sein, also den 4,7k dranlassen, 10k sollte auch gehen.

Frequenz ist eigentlich relativ egal, hängt von Deiner gewünschten
Datenrate ab. Der NE567 braucht mindestens 10 Takte des Trägers, damit
die PLL einrastet. Träger von 50kHz würde also theoretisch 5000Bit/s
hinbekommen können.
Die passende Dimensionierung des Ausgangsfilters an Pin1 nicht
vergessen.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Michael U. (Gast)
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Hallo,

ganz übersehen: wie ist das mit Deinen mehreren Fotodioden zu
verstehen? Alle gleichzeitig am selben Empänger? Damit der Sender
einfach irgendeine trifft?

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Sebastian B. (lufti)
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Genau so meinte ich das mit den Dioden.
Ich will meine Empfangsfläche geziehlt erhöhen. Genauer will mehrere
kleine Flächen haben.

Wie könnte ich das anstellen?

Autor: Michael U. (Gast)
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Hallo,
wenn es nur ein Einzelprojekt ist:

2-3 kannst Du vermutlich papallel schalten. Das verschlechtert zwar den
Störabstand, könnte bei einem Laser als Beleuchtung aber noch gehen.
Zusätzliche Rot-Filter vor den Fotodioden können das wieder etwas
aufbessern (rote Folie könnte schoen reichen, ausprobieren).

Nachbausicher ist das dann aber nicht...

Evtl. gehen auch derartige Gruppen parallel, ob direkt oder mit eigenem
Widerstand und Koppelkondensator -> ausprobieren.

Elementbetrieb könnte auch gehen, also kein Widerstand nach +, dafür 1M
von Fotodiode/Kondenssator nach Masse, kann man nur probieren.

Sonst bleibt nur Einzelauswertung und hinter dem NE567
zusammensortieren. Oder kombinationen davon 4 Dioden je Auswertung, 3
Auswertungen sind 12 Dioden oder so.

Sind jetzt alles nur Ansätze, wenn Du mehrere Dioden da hast, lohnt
aber ein Versuch.

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Sebastian B. (lufti)
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Ich werde mir erstmal 10 Dioden bestellen und die dann parallel testen.

Könntest du mir das mit dem Elementbetrieb genauer erklären, .. habe
das nicht verstanden.

Vielen Dank für dein Hilfe!!!! :)

Autor: Michael U. (Gast)
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Hallo,

Fotodioden regieren mit einer Erhöhung des Sperrstromes auf die
Helligkeit, das ist die Schaltung, die Du benutzt.
Fotodioden können aber auch als Fotoelement betrieben werden, sie
erzeugen bei Beleuchtung eine geringe Spannung. EInfach mal eine an ein
Multimeter hängen, empfindlichen Bereich einstellen und drauf leuchten.
Das Verhalten ist etwas unterschiedlich, was für Deinen Zweck günstiger
ist? Mal probieren...

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Sebastian B. (lufti)
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Was ist besser:

1. Mehrere Fotodioden Parallel an R1/C1 und Masse.
   (1 Bauteil/weitere Diode)
2. Für jede weitere Diode eigenen R1 und C1 und dann an
   gemeinsamen Transistor T1.
   (3 Bauteil/weitere Diode)

Sebastian

Autor: Sebastian B. (lufti)
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keiner ne Ahnung? :)

Autor: Michael U. (Gast)
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Hallo,

@Sebastian Barth schrieb: keiner ne Ahnung? :)

doch, Du. Gleich nach dem ausprobieren...
Man kann das auch berechnen. Dann Datenblatt der Fotodiode, Kennlinien
nehmen, Frequenzverhalten beachten (die Dinger sind nicht unter allen
Betriebsbedingungen schnell).
Dazu die Eingangs-Daten des Verstärkers, die gegenseitige Beeinflussung
durch Diode, Widerstand, Kondensator, Leitungskapazität usw.

Will sagen: es spielen soviele Abhängigkeiten da rein, das 2-3
Fotodioden, Lötkolben, Messgerät/Oszi und der Laser dagegen sehr
schnell zur Erkenntnis führen, ob der Weg überhaupt erfolgversprechend
ist oder ob der Ansatz praktisch garnicht machbar ist.

Wie gesagt, ich rede von üblicher Hobby-Bastelei, nicht von der
Vorbereitung einer Serienfertigung...

Gruß aus Berlin
Michael

Autor: Guenter B. (gbl)
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@Michael,

du schreibt der NE567 braucht mindestens 10 Takte zum einrasten.

@all
Weisst du oder jemand anderes, wieviele Takte der NE567 zum
"ausrasten"
braucht bzw wie schnell der 567 abschaltet, wenn das Signal weg ist ?

Autor: Sebastian B. (lufti)
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mmh, .. ich habe auch nix dazu gefunden!
Die 10 Takte stehen im Datasheet, .. mehr habe ich aber auch nicht
gefunden.

Autor: Sebastian B. (lufti)
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@Guenter:
Wenn du auf den NE567 umsteigst, dann gib mal ab und zu Bescheid, wie
weit du bist und welche Stolperfallen es gibt. Werde ich auch tun!

Meine Teile habe ich am Montag bestellt. Ich hoffe, die kommen zum
langen Wochenende!

Autor: Guenter B. (gbl)
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Meine Lichtschranke habe ich gestern zum Laufen gebracht.
4m Reichweite(durch die Raumgrösse bedingt)
Ob das Ganze auch draussen funktioniert muss sich noch herausstellen.
Taktgeber NE555 mit PNP steuert die Laserdiode über 270 Ohm direkt an.
(ca 47khz)
Meine "Mausempfangsdiode" liegt in Reihe mit einem 4,7K Widerstand
zwischen + und -. Das Signal wird über 10nF direkt auf den 567
gegeben.
C an Pin 2 4,7nF, c an Pin 1 10nF, RC-Beschaltung an Pin 5/6
4,7k/4,7nF.

Wer jetzt nachrechnet, wird merken die Werte theoretisch nicht
zueinander passen. Frequenz an Pin 5 ist 27khz.
Komischerweise funktioniert es. Vielleicht auch, weil meine Impulse
nicht symetrisch, sondern eher in Richtung kurzer Impuls, lange Pause
gehen.

Autor: Sebastian B. (lufti)
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Ahh .. nein! .. Red nicht weiter! Ich halte es nicht mehr aus!

Ich will endlich meine Reichelt Bauteile! :(

Autor: Guenter B. (gbl)
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Versteh ich nicht.
Vorfreude ist doch die schönste Freude ;-)
Bei mir kommt jetzt das leidige Thema die Sachen ordentlich in ein
möglichst passendes Gehäuse einzubauen und natürlich die
Stromversorgung.

Autor: Sebastian B. (lufti)
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So, ..
habe jetzt genau deine Schaltung nachgebaut.

http://www.mikrocontroller.net/attachment.php/4277...

Funktioniert auch prima, nur ....
leider ist die Fotodiode nicht gerade sehr empfindlich!

Durch Erhöhen des Vorwiderstands meiner BPW34 von 4.7kOhm auf 85kOhm
konnte ich die Empfindlichkeit so erhöhen, dass ich mit meinem
Laserpointerpunkt die Sensorfläche nur minimalst berühren muss um
auszulösen.

Ich müsste warscheinlich das Signal der Fotodiode verstärken. Aber
wie?
Transistoren und Widerstände habe ich genug. Leider aber nur sehr
wenige Kondensatoren. Hättest du eine Schaltung für mich? Vielleicht
Darlington?

Beim Nachbau der Verstärkerstufe hier...
http://www.mikrocontroller.net/attachment.php/4228...
... bin ich an Kondensatormangel gescheitert.

Ich brauche also einen Schaltungsplan, dann kann ich mir auch Bauteile
geziehlt besorgen.
Hättest du da eine? Je primitiver umso besser!

BPW34 als Anhang.

Autor: Tassilo Böhr (big_t)
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Was spricht denn gegen einen Fototransistor BPW 16N (0,38 bei Reichelt),
einen Tiny2313 (für 1,25) und etwas Software?

Tassilo

Autor: Sebastian B. (lufti)
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Ich möchte das Signal auch bei Tageslicht empfangen können. Bei meiner
Anwendung kann ich Tageslicht nicht verhindern, auch nicht durch ein
Röhrchen.

Daher brauche ich eine Trägerfrequenz (bei mir 50kHz), die von einem
NE567 aus einem Frequenzspektrum erkannt und in 1/0 Pegel umgesetzt
wird.

Mir geht es jetzt um die Verstärkung des Signals zum NE567 hin.

Autor: Guenter B. (gbl)
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In deinem Schaltplan ist doch schon eine Darlingtonstufe und mit
weniger
Kondensatoren wird es wahrscheinlich auch nicht gehen.
Ich habe immer eine Kiste mit alten PLatinen da zum Ausschlachten.

Betreibst du deinen Laser jetzt in der Orginalbeschaltung oder
steuerst
du ihn direkt an ?

Kannst du mir Quelle und Preis deinen Laserpointers verraten ?

Welche Reichweite hast du bist jetzt überbrücken können ? Ich muss ca
25 Meter überbrücken. Wofür es noch nicht ganz reicht.

Autor: Sebastian B. (lufti)
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Die Verstärkerschaltung zwischen Fotodiode und NE567 aus der Schaltung
hier ...

http://www.mikrocontroller.net/attachment.php/4228...

... habe ich nachgebaut. Dabei habe ich gemerkt, dass die Schaltung
dann nur funktioniert, wenn ich die Fotodiode in Durchlassrichtung
betreibe, also als Fotoelement! oO
Entgegen des Schaltplans und deiner Schaltung, die ich zum Laufen
gebracht habe.

Außerdem habe ich 0 und zwar genau garkeine Bessere Eigenschaften
bemerken können.

Gibt es da nicht irgendwo eine Fotodiode, die Empfindlicher ist als die
BPW34 und dabei bei Einzelpreis 0,50€ bleibt? Die Fotodiode scheint mir
sehr unsensibel zu sein!

Autor: Sebastian B. (lufti)
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Kann ich die Empfängerschaltung nicht noch irgendwie empfindlicher
machen?

Im Moment muss ich die Fotodiode mit dem Pointerpunkt berühren. Das
klappt bei 1m Entfernung noch gut. Aber bei 200m Entfernung ist das
nicht mehr so sehr ein Punkt. Habe leider keine richtige Optik und auch
nur einen billigen eBay-Pointer!

Ich simuliere die Entfernung mit einem mit sehr feinem Schmirgelpapier
milchig gemachten Glas.

Wie gesagt, im Moment ist die Schaltung einfach noch zu unsensibel.

Ich bitte euch inbrünstig, mir zu helfen! Ich komme nicht weiter.

liebe Grüße,

hoffnungsvoll .. Sebastian

Autor: Guenter B. (gbl)
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Ist dein Laser nach 200m noch zu erkennen? Falls ja, wie groß ist denn
der Punkt ? (Ich meine jetzt ohne deine Milchglas-Simulation)

Autor: Sebastian B. (lufti)
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kommt drauf an. Die Dioden sind sehr unterschiedlich montiert.
Eine schiefer als die andere. Kann man leider auch nicht verbessern.
Aber bei dem Preis?

auf 200m hatte ich bei der einzigsten diode, die ich auf die strecke
getestet habe ca 40cm (nachts gemessen).

Hättest du eine Idee, wie ich in der Entfernung noch Auslösung
bekomme?
Die Schaltung ist mir zu unsensible!

Autor: Guenter B. (gbl)
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Benutzt du mehrere Laserdioden oder mehrere Empfangsdioden ?

Ich würde eventuell eine Operationsverstärkerschaltung dazwischen
bauen. Eventell als Bandpass. Ich meine auf dieser Seite gab es sogar
irgendwo einen Link zu solchen Grundschaltungen.

Erzähl doch mal, welche Laserdiode du erworben hast. Deine scheint
besser zu leuchten als meine.

Gruß

Günter

Autor: Sebastian B. (lufti)
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http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=...

Habe bis jetzt keine OP Schaltung dafür finden können :/

Autor: Guenter B. (gbl)
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Der ist ja wirklich günstig.

http://www.mikrocontroller.net/articles/Operations...

Ich würde eine der beiden letzten Schaltungen nehmen, da man ja den
Wechselspannungsanteil der Empfangsdiode verstärken will.

Gruß

Günter

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