Hallo! Für eine Facharbeit im Physik-LK habe ich in Erwägung gezogen, ein Datenübertragungssystem per Infrarot (bzw. Laser) zu entwickeln. Die Daten sollen nur unidirektional übertragen werden (Also es gibt einen Sender und einen Empfänger). Als Microcontroller werden AVR's zum Einsatz kommen. Jetzt möchte ich wissen, ob es möglich ist den UART des µC zu nutzen. Muss ich das Signal dann noch mit dem MAX232 anpassen, oder kann ich den Sender/Empfänger "direkt" anschliessen? Eventuell will ich die Einheiten zweiteilig bauen, so dass ich zwischen Laser und Infrarot umrüsten kann. Dies sollte doch eigentlich möglich sein, oder? Muss ich bezüglich eines Lasers etwas besonderes beachten? Ist dieser eventuell zu träge, um hohe Frequenzen (9600 Baud reicht) zu übertragen? Ich hatte mir gedacht, als Laserquelle einen alten Laserpointer zu verwenden um Kosten zu sparen. Über hilfreiche Antworten würde ich mich sehr freuen. Mit freundlichen Grüßen, Steve.
achja, nochwas: Muss ich das UART-Signal für die IR-Diode noch modulieren, oder ist das nicht notwendig? Ich möchte es nämlich möglichst simpel und kompakt aufbauen.
;) also damit du reichweite und geschwindigkeit bekommst wirst du wohl oder übel mit einem träger arbeiten müssen..sprich arbeitspunkt an die diode und dann sinus draufmodulieren... FSK ist immer schön... im grunde kannst ein AFSK modem aus der funkwelt übernehmen... die gibts noch zuhaufen für die alten 1200baud packet radio digis... das teil schaltet eigentlich nur zwischen 2 frequenzen hin und her die eigentlich rechtecke sind... so nach dem system würd ich einfach zwischen 2 frequenzen hin und herschalten und diese auch detectieren...einfach nachbaun was die da verbrochen haben...dann die werte so umrechnen das was anständiges rauskommt... z.b 19k2 (1200baud war bei packer nur drinnen weil die kanäle zu nahe beinander sind) das ganze hängst natürlich direkt an die RS232 weil braucht ja keiner noch was zum steuern hinten dran und fertig ist ein 19k2 link für pcs ;) gibt da übrigens noch einige projekte im internet (hab da mal vor jahren was gelesn) eigentlich sollten mit anständigen analog switches und einer gescheiten detectierung kein dabei prob sein da auf weitaus höhere raten zu kommen... mir schweben gerade so 1mbit und noch höher vor... allein schon weil eigentlich ein AM "sender" reichen müsste... aber das prob an AM ist in dem fall, dass du eine nichtlineare kennlinie hast...also besser fm... 73 de oe6jwf
hehe, hab sowas mal als billig-verarsche-schulprojekt in der 10. klasse gemacht. wenn man so rein garkeine lust zum nachdenken hat reichts völlig 'nen max232 zu nehmen, an den ttl ausgang 'nen treiber, daran direkt 'nen billig-laserpointer, an den eingang'ne fotodiode, und das ganze ganz controllerlos an den pc gestöpselt. funzt auf anhieb mit 9600baud bis 20m oder so. um den durchsatz aufzubohren ist lediglich an der stabilisatorschaltung des laserpointers bissl zu manipulieren. um die reichweite zu erhöhen wiederum ist'ne grosse sammellinse vor der fotodiode und'n vernünftiger verstärker sinnvoll.
hans, man merkt da spricht der amateurfunker. :) bei optischer übertragung muss man sich garnich so den kopp um irgendwelche träger machen, zumal bei laser verbindungen, die ja dann auch naturgemäss noch outdoor verlaufen. da ist eigentlich kaum mit grossartigen störungen zu rechnen. eine blende und ein filter auf die laserwellenlänge sind da wirkungsvoller als die dollste super-schaltung. bei laser verbindung kenne ich eigentlich nur ein problem: wie zielt man? ich hab damals als 10.-klässler eine rein mechanische justage genommen, die wie alle rein mechanischen justagen auf grosse entfernungen probleme mit vibrationen durch trittschall und probleme mit wärmeausdehnung hatte. twice, wenn du wirklich grossartig da was basteln willst, dann würd ich den laser über einen ablenkbaren spiegel betreiben und die ablenkung sprich das festnageln des strahls auf die gegenstelle würd ich einen uC machen lassen. am besten macht sich da ein untergeordnetes übertragungsprotokoll, dass zusätzlich zur datenübertragung noch die abweichung des eingehenden strahls (links rechts, oben unten) übermittelt, dass die gegenstelle nachjustieren kann
oder mit träger ...dann kannst aus der funktechnik die verstärker nehmen..und mit dem signal/noise .. bzw der verstärkung..ich mein im funk werden aus µV immerhin V ;) da kommst 1. ewig weit und bringst ewig viel drüber...irgendwo hab ich gesehen das sie eine alte 10Mbit ethernet karte ewas manipuliert haben und dann 10Mbit IR ethernet gemacht haben G 73 de6jwf / hans
an die manipulation von ethernet equipment hatte ich auch schon gedacht, allerdings wäre da wohl pro karte nur eine richtung drin, soweit kein input zur kollisionserkennung nach aussen geführt wurde. letztlich denke ich aber, dass experimente in dieser richtung die von ihm erwähnte physik facharbeit deutlich übersteigen. und monodirektional 9600baud klingt auch nicht gerade nach grössenwahn. unter diesen rahmenbedingungen würde ich mich wirklich an die laserpointer-methode halten.
das problem dabei könnte aber sein, das der lehrer bammel vor laser hat und das nicht will. nicht doch lieber IR und vieleicht dafür RC9? und als sender eine Fernbedienung deiner wahl?
nanu? woher kennstn du twice's lehrer? und was zur hölle kann man für bammel vor 1mW lasern haben?
ok: "...das der lehrer" eventuell "bammel vor..." als ich noch in die schule ging und die kleinen kinnas angefangen haben mit den laserpointern quer durch den schulhof zu lasern haben die sich (die lehrer), wie eltern das eigentlich auch von denen erwarten, angestellt wie nix gutes. ist ja nur ein einwurf... so zum bedenken und so g
hi, also erstmal vielen dank für die hilfreichen antworten! um mal eins klarzustellen: das ganze soll nicht besonders aufwändig werden und es sollen nur einige meter überbrückt werden. mit ausrichtung und sowas werd ich also keine probleme bekommen. die eingabe der daten erfolgt am sender über eine pc-tastatur und die ausgabe erfolgt am empfänger über ein kleines lcd-display. also wie ihr seht ist das nichts grossartiges. mich interessiert nun noch, ob ich das signal des uart jetzt noch irgendwie modulieren oder verändern muss, um es per laser oder infrarot senden zu können. ist der max232 jetzt notwendig oder nicht? kann man zum empfangen der laserstrahlen einen ganz normalen fototransistor nehmen, oder brauch ich was spezielles?
fototransistor reicht und zum senden/empfangen reicht das Rs232 signal. höchstens wirst du es invertieren müssen... wie immer: alle angaben ohne gewähr! :)
das ganze ist bereits mannigfaltig erprobt. google stichwort: "laserlink".
ok, nochmals vielen dank an alle! ihr habt mir sehr weitergeholfen!!! mfg, twice_rock
achja, dann hätte ich doch ne frage. wie muss ich den fototransistor anschliessen, damit ich entweder eine 1 oder 0 anliegen hab. wie kann ich die empflichkeit am besten einstellen? über ne skizze wäre ich sehr dankbar!
am einfachsten den fototransistor als spannungsteiler mit einem poti. widerstandswert und diese oder andere grundschaltungen stehen im datenblatt des fototransistors oder in den application notes des herstellers.
weiss zufällig jemand, wie die high- und low-zustände beim uart (txd) aussehen? also brauche ich da einen npn- oder einen pnp-transistor um die ir-diode (bzw. den laser) anzusteuern? danke, schonmal im vorraus, twice_rock.
die signale, die aus dem mcu kommen sind normale logik pegel also 0 und 5V
ja, ich frag nur, weil bei den avr`s an den normalen portpins die zustände ja etwas anders sind. bei 0 ist garkeine verbindung da und bei 1 wird der pin auf masse gelegt. also ist das beim uart nicht so(0V und 5V statt "Garnix" und 0V)? oder hab ich was grundlegend falsch verstanden ??? :-)
Hi! Hää? Irgendwas machst du falsch! Also bei mir kommen da knapp 5V bei einem 1-Signal und fast 0V bei einem 0-Signal. Aber wenn ich das so lese vermute ich mal das du nur das Datenrichtungsregister (DDRX) setzt. Bei 0 ist Pin = Eingang und bei 1 = Ausgang. Wenn PortX dann noch 0 ist entspricht das genau deiner Beschreibung. MFG Uwe
Ich habe bereit die gleiche Apllikation gemacht aber mit ein Motorola HC08 wenn du willst kann ich dir die komplette Documentaion geben (Schlatung und Source)
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@uwe: also falsch initialisiert habe ich nix (ich programmiere in bascom). im buch von ch. kühnel werden zum beispiel leds so angeschlossen, wie es meine "theorie" besagt(siehe anhang). @zoro: ja, ich würde mich sehr freuen, wenn du die schaltskizze hier mal hochladen würdest! mfg, twice_rock.
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hi! würde das hier so funktionieren? (siehe anhang) p.s.: ich weiss, dass ich einen widerstand zwischen transistor und µC vergessen hab :-)
r1 weck lassen, den emitter auf Grnd, am collector einen widerstand nach 5V oder was auch immer und zwischen widerstand und collektor den avr pin mit schutzwiderstand davor währe meine version man kann dann r2 und die vdd auch tauschen (besser!?)
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ok, also wenn ich dich richtig verstanden habe, meinst du das ungefähr so (s. anhang), oder? aber wie muss ich dann die widerstände auswählen/-rechnen? und mit welchem widerstand könnte ich die empfindlichkeit regulieren? mfg, twice_rock
ja, genau so. hab ich´s gemeint. R1 und d1 bilden einen spannungsteiler. sie steuern die basis der transe an. da du ja laser verwenden willst (?) ist entweder extrem viel licht oder extrem wenig licht da. dh. entweder ist d1 weit durchgesteuert oder extrem wenig (fast garnicht). r1 kann also auf ~1mA berrechnet werden. mit r1 kann auch die empfindlichkeit später geregelt werden. R2 ist also der kollektorwiderstand, setze rund 10k ein (man könnte das jetz ja auch rechnen ;) ) er ist allerdings nur dazuda den strom durch den Transistor zu begrenzen. und bei gesperrten transistor einen Hi pegel anzulegen. R3 ist ja nur zum schutz, setze 10k ein, man könnte ihn auch weck lassen. ob man den wirklich brauch sei mal da hin gestellt. trifft nun kein licht auf D1 leitet Q1 und PD5 hat Lo Pegel. mit licht Hi Pegel, wenn´s mit dem Spannungsteiler am anfang richtig passt. die einzige stelle, wo man noch was ändern könnte, denke ich. achja: man könnte auch R2 wecklassen, R3 brücken und den internen Pull-Up einschalten. vieleicht eleganter. und noch ein argument mehr bei der ersten schaltung R3 weck zu lassen. hoffe das hilft :)
@henning: danke! du hast mir wirklich sehr weitergeholfen. nur was meinst du mit "r3 brücken"? und kann man beim uart überhaupt einen pull-up einschalten und wenn ja, wie (in bascom)? und was ist, wenn ich eine ir-fotodiode verwende? gilt für diese das selbe?
@dingens: durchlassrichtung? was meinst du, die fotodiode? @2rock r3 (über-)brücken = r3 kurzschließen ob man bei uart den pullup einschalten kann weiss ich nich, denke aber mal von nich. hatte ganz vergessen, das du die (uart) nehmen willst. die ist allerdings an Pin 2 und 3 des avr zu finden. eine ir-fotodiode zum empfang ist doch die d1?! hmm, jetz hab ich mittlerweile aber recht viel verraten. :) eigentlich sollst du das ja alles in deiner Facharbeit herausfinden...
ja, die fotodiode. wär die nicht in sperrichtung besser dran? wär zumindest der standardweg die zu beschalten. zumal mit bissl ordentlicher sperrspannung und entsprechend kleiner sperrschichtkapazität doch auch die obere grenzfrequenz 'n ganzes stück höher liegen dürfte. und das ist ja nun zur direkten unmodulierten digitalen datenübertragung ausgesprochen nützlich.
hey, du hast recht. hab die ganze zeit drüberweck geguckt. hab grad im tabellenbuch geguckt, das steht´s auch in sperrichtung. dein 2ter absatz ist zwar etwas umständlich ausgedrückt, wie ich finde, aber funktioniert die fotodiode überhaupt in durchlassrichtung? nur wie eine normale si-diode, oder?
kenn keine schaltung wo betrieb in durchlassrichtung sinn macht. aber "funktionieren" tut sie freilich da auch.
wegen der ir-fotodiode hab ich nur nachgefragt, weil du ja die ganze zeit davon ausgehst, dass ich mit laser arbeite (also ne normale fotodiode verwende). aber ich geh mal davon aus, dass das aufs selbe hinausläuft. zum empfangen der daten verwende ich einen software-uart, deshalb kann ich jeden beliebigen portpin nehmen.
@dingens in durchlassrichtung verändert sie aber den Spannungsabfall oder Stromdurchlass nicht, meine ich. richtig? @2rock ob nun ein laser oder eine ir-sende-Diode das ding anstrahl ist imho egal. könntest auch deine schreibtischlampe benutzen. das entscheidene ist nur das die allgemeine beleuchtung kein 1 signal erzeugt. im grenzfall könnte es also sein, das die schaltung im zimmer gut funktioniert, wenn du sie aber nach draussen stellst nich mehr, weil´s dort heller ist. software uart? der sender auch? dann könntest du ja auch dein eigenes protokoll schreiben. ausser du hast die schon fertig liegen... erzähl mal, wenn du´s aufgebaut hast, ob´s klappt
kann ich die fotodiode für den laser denn irgendwie abschirmen? zum beispiel mit ner roten (roter laser) filterfolie, oder so? die fotodiode fürs ir hat bereits einen tageslichtfilter integriert. sender und empfänger laufen mit software uart (den eigentlichen uart verwende ich für die pc-anbindung). der software-uart ist in bascom integriert (Open "comx.x,9600,8,N,1,inverted" For XXXput as #1). siehe auch hilfedatei von bascom. werde mir heute mal ein paar dioden zulegen und schon ein bißchen rumexperimentieren. wenn ich das ganze fertig hab werd ich mich dann mal melden (wahrscheinlich auch schon vorher ;) mfg, twice_rock
hab jetzt nicht alles gelesen - falls schon gesagt: sorry. Üblicherweise wird das Signal mit einem Träger moduliert, meist 35-40kHz. Als Empfänger nimmt man dann einen TSOPxxx, und erspart sich damit jede Menge Ärger. Der ist unempindlich gegen Gleichlicht und 50/60Hz-Störungen, automatische Empfangsregelung hat er auch. Damit gehts wirklich sehr einfach und ziemlich störsicher. Und ein schönes TTL-Signal kommt auch raus.
@henning: im sperrfall fliesst fotostrom+leckstrom, im durchlass fliesst fotostrom+durchlassstrom. ist also lediglich extrem ungünstig, dass fotostrom < durchlassstrom und damit der spannungshub kleiner ausfällt als im sperrfall. ausserdem ist eben die parallelkapazität der diode unvergleichlich gross gegenüber dem sperrfall. aber ich kann mich dunkel erinnern, dass die durchlass-schaltung auch irgendwelche vorteile hatte. 'n besonders grosser fotostrom? 'ne besonders gute linearität? weiss nicht mehr, irgendwas wars. @twice: stell dir mal vor, wie verflucht schwer infrarotlaser auszurichten sind. besser ist die fotodiode in ein 5mm röhrchen zu stecken von 5-10cm länge. am besten innen schwarz gerusst mit kerze oder ähnlichem. damit blendest du nebenlichtquellen ab und hast eine gute blende mit einem engen "empfangskegel" der zum laser zeigt. nun stören nur noch lichtquellen direkt hinter dem laser. (ist also blöd wenn im outdoor betrieb bei dachaufbau direkt hinter dem laser die sonne vorbeizieht. das muss man halt baulich beachten.)
@dingens: nenene, du hast da was falsch verstanden! ich will ja keinen infrarot laser verwenden (könnte man übrigens mit ner videokamera sichtbar machen). ich will entweder einen normalen roten laser verwenden (laserpointer) oder eine infrarot-led. der tipp mit dem röhrchen ist gut. so werd ichs machen! danke. im outdoor muss das auch garnicht funktionieren. das wird ja mehr oder weniger unter "laborbedingungen" ablaufen. also in innenräumen. @crazyhorse: haben wir auch schon drüber geredet. hielt ich aber nicht für notwendig. doch zum experimentieren wärs auch mal interessant. wie kann ich das zu sendende signal denn modulieren? muss ich das softwareseitig bewerkstelligen oder gibts da ic's oder spezielle ir-led's für?
man könnte statt der fotodiode auch einen fototransistor verwenden der ist allerdings um einiges empfindlicher, und somit nicht umbedingt besser, denn der laser ist ja verdammt stark (im gegensatz zum ir-Led) was wird es denn jetz überhaupt? Laser oder IR LED? ein Laser hat immer eine ganz bestimmt wellenlänge. sperre dich da nicht mit irgendwelchen filtern aus! Läser hätte noch den vorteil, das er ja (fast) nur geradeaus läuft und somit relativ "abhörsicher" ist. das mit dem röhrchen hab ich bei meinen versuchen damals auch gemacht, klappt gut. zum modulieren eines signales wird eine trägerfrequenz aufgelegt. dh. verwendet man zB den TSOP1738 ist die trägerfrequenz 38kHz. alles was mit 38kHz getacktet ist kommt also durch, womit natürliches list schonmal weitestgehend heraus fällt. das Sende-Diode muss also entweder aus sein (ausgang am TSOP = 0) oder mit 38kHz getacktet laufen. solange das getacktet läuft is am TSOP ausgang eine 1. ich hab die teile hier liegen, aber bin noch am anderen projekt am programmieren. daher noch nicht angefangen. ach es gibt so viel, was man tuen kann :) mit dem TSOP kannst du auch die meisten IR-Fernbedienungen empfangen. die daten sind meistens mittels RC9 codiert. die trägerfrequenz kann allerdings unterschiedlich sein. daher gibt´s unterschiedliche TSOP´s guck mal bei reichelt (S.99) oder conrad oder auch google für das datenblatt
probier doch einfach einmal die maximale frequenz aus, mit nem ne555 einen timer bauen und damit sende led takten, und den empfänger dann an das oszie anschliesen, hast du kein oszie zur hand, kannst du das ganze über: (ne555 ausgang)(und) Fotodiode ----- LEDtest leuchtet nicht. also einfach mit nem normalen undglied. Fotodiode dann aber an +5V und dann spannungsabgriff und dann gröseren pulldown.
sorry, ich meine rc5 nicht rc9 (gibt´s nicht), damit du auch was findest, falls du danach suchst.
also, das wird mir jetzt ein bißchen zu kompliziert hier. lassen wir das erst mal mit der modulation. vielleicht komme ich später mal drauf zurück. @henning: also es soll sowohl mit laser, als auch mit ir funktionieren. ich hab mir gedacht, dass ich so austauschbare module für laser und ir baue, womit ich empfänger und sender dann umrüsten kann.
@twice: laser und infrarot sind vom wesen her sehr verschieden. beim laser kann man von einem völlig ungestörten übertragungsweg ausgehen (wenn man jene blende benutzt), dagegen bedingt die nicht-ausrichtbarkeit einer traditionellen ir-übertragung dass man mit allerhand störquellen zu kämpfen hat und daher in diesem fall eine modulation wirklich notwendig wird. wenns also nicht den rahmen deines schulprojekts sprengen soll bleib lieber beim roten laserpointer. da kann man nicht viel falsch machen und kommt doch recht schnell zu guten ergebnissen.
ok, dann werd ichs erstmal nur mit laser bauen, aber trotzdem als "modulsystem". dann kann ich mich später noch um ein moduliertes ir kümmern, wenn ich noch zeit hab.
eine möglichkeit währe noch ideale bedingungen herzustellen. du baust ein rohr, das innen dunkel ist auf den beiden enden positionierst du sender und empfänger und hast dadrin also keine störungen.
da hab ich auch grade drüber nachgedacht. hatte auch überlegt, beide komponenten auf einer platine zu platzieren. aber wenn schon denn schon. keine halben sachen. :)
naja auf einer platine ist das ausrichten der beiden einfacher (sender & empf) ist ja eigentlich nur ein demonstrationsaufbau, allerdings kannst du dann keine lange übertragungsstrecke testen
Schau doch bei www.wilke.de rein. Unter Applikationen Applikationsberichte App 24 findest du ein Beispiel zur Datenübertragung mit Laserpointern. MFG Dieter
hallo. also ich würd jetzt doch gern nochmal wissen, wie genau die ports beim avr funktionieren. kann man die art der high und low zustände irgendwie ändern? im anhang sind zwei schaltungen, die ich im netz gefunden habe. die angeschlossen led's sind einmal in avr-richtung und einmal entgegengesetzt plaziert. falls jemand eine erklärung dafür hat, wie man die zustandsarten beeinflussen kann, wäre ich sehr dankbar (erklärung bitte in bascom :)
weiss zwar jetz nich so direkt was mir diese bilder sagen sollen, aber ich würde dir definitiv vorschlagen mal das datenblatt deines avr zu konsultieren. da ist alles sehr genau erläutert. sogar mit skizzen und symbolschaltplänen und allem schnulli. und den rest hat dir dieter ja auch schon aufm silbertablett serviert. also ehrlich jetz. NOCH einfacher kanns dir keiner machen.
ohja, die idee mit dem datenblatt war gut :) habs jetzt kapiert. bin noch anfänger.
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