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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Lasermikrophon mit Frequenz-Demodulator


Autor: Иван S. (ivan)
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Hallo,

angenommen ich richte einen mit (Hausnummer) 100kHz gepulsten Laser auf 
auf eine Fensterscheibe, genügt dann ein einfacher Radio-FM-Demodulator 
um aus den ankommenden Paketen (reflektierte Lichtpunkte) die Sprache 
rückrechnen zu lassen, oder kommt mir das nur so einfach vor.

Kommerzielle Geräte kosten immerhin 1000 aufwärts, ich verstehe daher 
diese Preisklassen nicht.

Iwan

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Wen willst du denn bespitzeln?

Kai

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Du kannst das fuer 1000 Euro bauen ? Dann mal her damit...

Autor: Ulrich (Gast)
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Woher soll da eine FM modulation kommen ? Das empfangene Signal wird AM 
moduliert sein.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Ulrich schrieb:
> Woher soll da eine FM modulation kommen ?

Von der schwingenden Scheibe die je nach Auslenkung das Signal früher 
oder später reflektiert (Doppler Effekt).
Wobei das aber keine FM ist, sondern eher eine Phasenmodulation oder 
sowas, denn die Frequenz dürfte nur beeinflusst werden, solange sich die 
Scheibe bewegt.

Autor: Gummibärchen (Gast)
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Nein es ist AM, da durch die kohärente Ausbreitung des Lichts 
Auslöschungseffekte auftreten, sobald sich die Scheibe im Bereich der 
Wellenlänge bewegt.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Gummibärchen schrieb:
> Nein es ist AM, da durch die kohärente Ausbreitung des Lichts
> Auslöschungseffekte auftreten, sobald sich die Scheibe im Bereich der
> Wellenlänge bewegt.

Du wirst doch wohl nicht behaupten wollen, dass die Wellenlänge von 
Licht und der von Schallwellen auch nur annähernd in der selben Region 
liegen.

Autor: Karl (Gast)
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Aber vielleicht die Schwingung einer Fensterscheibe die durch Schall 
angeregt wird ;)

Wie allerdings die FM entstehen soll ist mir auch ein Rätsel.

Autor: Иван S. (ivan)
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Karl schrieb:

> Wie allerdings die FM entstehen soll ist mir auch ein Rätsel.

Ich hab das so verstanden: Ich sende Lichtpakete mit einer Frequenz von 
100kHz. Die Fensterscheibe vibriert. Die reflektierten Lichtsignale 
kommen daher mit einer variablen Frequenz zurück.

Wo ist der Denkfehler?

Autor: Karl (Gast)
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Ah, ok. Thread zweimal lesen hilft ;)

Prinzipiell mag das schon stimmen, aber ob das auch messtechnisch so 
einfach zu erfassen ist?

Dopplereffekt entsprechend der Geschwindigkeit der Scheibe sollte nach 
meinem Verständnis die Farbe ändern, die unterschiedliche Entfernung die 
Laufzeit und damit die Phase und per Interferenz könnte man wohl noch 
die Amplitude modulieren. Du wirst aber keinen Frequenzhub von einigen 
kHz erzielen und damit wird es schon wieder etwas schwieriger.

Autor: Ben (Gast)
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wieso schlachtest du nicht eine alte laserpistole aus polizeibeständen? 
da ist alles drin was du für die auswertung eines reflektierten lasers 
brauchst. eine solide basis also.

übrigens messen die meistens nicht mit einer konstanten frequenz, 
sondern mit impulspaketen. die eigentliche messung der geschwindigkeit 
ist auch keine auswertung des dopplereffektes (der ist viel zu klein bei 
diesen geschwindigkeiten) sondern basiert auf zwei in bekannter zeit 
aufeinanderfolgenden abstandsmessungen. ausgehend davon, daß zweimal das 
gleiche ziel gemessen wurde, kannst du aus der änderung der entferung 
die geschwindigkeit berechnen.

also doch ziemlich unbrauchbar für deine zwecke. die vibrationen einer 
scheibe sind damit sicherlich noch nicht messbar. außer du willst mich 
hier zuhause auskundschaften und ich mach meine hifi anlage an. dann 
fallen in biblis die sicherungskästen von der wand und bei dir brennt 
der laser ein loch in die optik. ;-)

frag mal bei der stasi nach, die hatten solche spielzeuge. oder kauf dir 
eine "spezielle" DECT karte für dein laptop und schon kann der private 
große lauschangriff losgehen. was brauchst du dann als nächstes? einen 
GPS tracker? oder deinen eigenen keyhole satelliten? ;-)

ich würd das versuchen anders zu messen. davon ausgehend, daß sich eine 
glasscheibe beim vibrieren auch verbiegt entsteht ein sich ändernder 
winkel bei der reflexion. die scheibe schwingt ja in der mitte stärker 
als an den rändern. ich würd also mit einem "rauscharmen" 
dauerstrichlaser auf einen punkt vielleicht 1/4 vom rand entfernt 
zielen, so daß der laser auch nicht exakt auf meinen empfänger 
zurücktrifft, sondern vielleicht mit 20% daneben. damit sollte am 
empfänger ein wunderschönes amplitudenmoduliertes signal entstehen wenn 
sich die scheibe bewegt. der vorteil dabei ist, daß die entfernung 
zwischen dem empfänger und der scheibe bereits das signal verstärkt. die 
nachteile sind dir sicherlich bekannt. du brauchst einen platz exakt 90 
grad zur scheibe und wenn dein opfer das fenster anklappt... naja, siehe 
keyhole satellit. von einem entsprechend gut fokussiertem laser mal 
abgesehen. die meisten laser an die du drankommst erzeugen auf 200m 
einen "punkt" mit bestimmt einem meter durchmesser.

übrigens solltest du dir im klaren sein, daß - sollte dir der aufbau 
eines solchen gerätes gelingen - der betrieb im großen D strafbar sein 
dürfte.

viel spaß beim basteln!

Autor: Claudio H. (bastelfinger)
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Soviel ich weiß, wird die Ablenkung des Laserstrahls an der 
Fensterscheibe benutzt, um ein Lasermikrophon zu bauen. Deshalb 
funktionieren die meisten Bauanleitungen im Internet nicht oder nicht 
gut. Bau dir einen Testaufbau, Fensterscheibe mit Lautsprecher dahinter, 
und probiere es dann aus!

Autor: Hagen Re (hagen)
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Und wenn es dann funktioniert wäre ich an deinem Schaltplan für den 
Photodioden-Transimpedanz-Versträker interessiert. Das dürfte nämlich 
die schrierigste Hürde werden. Oft unterschätzt.

Gruß Hagen

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Es gab irgendwo im Netz mal einen Schaltplan für einen hochauflösenden 
Zeit->Spannungswandler der aus 2 Flipflops bestand, von denen eines beim 
Start des Messung und das zweite beim Stoppen gesetzt wurde. Dazwischen 
wurde ein Kondensator geladen. Die Spannung am Kondensator nach Ende der 
Messung ist proportional der Zeit. Damit soll angeblich auch ein 
Lasermikrofon recht gut machbar gewesen sein indem beim Aussenden des 
Lichtimpulses gestartet und beim Empfangen gestoppt wurde.

Den reflektierten Lichtstrahl direkt in eine entsprechend Spannung 
umwandeln und verstärken funktioniert  nur, wenn man die Scheibe schräg 
beleuchtet, ansonsten erhält man keine brauchbare Auslenkung und somit 
kein brauchbares Signal.
Weitere Probleme sind dabei, dass nicht nur die vibrierende Scheibe eine 
Ablenkung verursacht, sondern ebenso auch die kleinste Vibration beim 
Sender bzw. Empfänger. Daher ist diese Lösung meiner Meinung nach nicht 
wirklich brauchbar.

Autor: David ... (volatile)
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Benedikt K. schrieb:
> Weitere Probleme sind dabei, dass nicht nur die vibrierende Scheibe eine
> Ablenkung verursacht, sondern ebenso auch die kleinste Vibration beim
> Sender bzw. Empfänger. Daher ist diese Lösung meiner Meinung nach nicht
> wirklich brauchbar.

Wenn man das Ding in der Hand haelt, wackelt man so doll, dass es 
rausfilterbar ist. iirc ;)

Autor: Ulrich (Gast)
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Die Wackler die man mit der Hand macht, sind bei viel niedreigeren 
Frequenzen. Das kann man vermutlich rausfiltern, denn es gibt auch 
andere niederfrequente Störungen mit recht hoher Amplitude, z.B. 
Windböhen die auf die Scheibe drücken.

Zur Auswertung des reflektierten Laserstrahls hat man wohl 2 
Möglichkeiten: 1) man nutzt die Änderung des Winkels duch die Neigung 
der Scheibe. Wenn man den Detektor so positionieet hat, das man nur 
einen Teil des Lichets Wieder einfängt hat man so eine AM Modulation.

2) man nutzt den Laser als Interferrometer und nutzt so die 
Phasenmodulation des Lichtes die man zusätzlich bekommt. Die 100 kHz 
Modulation ist dabei erst mal unwesenlich und eher störend, die 
Interferrenzen solle man eher mit der Lichtwellenlänge machen. Wenn man 
will kann man das auch Dopplereffekt nennen, im Prinzip ist das der 
gleiche Effekt nur eine andere Sichtweise.

Bei der Interferrometerlösung kann ich mit auch gut vorstellen, dass der 
Aufbau etwas teurer wird, denn man braucht einen Laser mit viel 
Kohärenzlänge oder eine Verzögerung, um den Abstand zum Fenster zu 
kompensieren.

Autor: Black Friday (black_friday)
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Könnte das Ganze folgendermaßen funktionieren:

Laser wird von halbdurchlässigen Spiegel um 45° abgelenkt, fällt im 
rechten Winkel auf die Fensterscheibe, wird reflektiert und geht durch 
den halbdurchlässigen Spiegel hindurch.
Dahinter sitzt dann, ebenfalls im 45° Winkel angeordnet, ein 
positionsempfindlicher Detektor.

Autor: Ben (Gast)
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die wackler mit der hand werden dazu führen, daß der laserstrahl einfach 
nicht mehr zurückkommt. sowas funktioniert nur mit einem guten stativ. 
die empfindlichkeit bei 50-100 metern entfernung wird so hoch sein, daß 
selbst ein vorbeifahrender LKW den laser dermaßen verwackeln dürfte, daß 
der die scheibe schon ganz woanders trifft und dann auch ganz woanders 
hin wieder zurückkommt.

die verstärkung des signals auf elektrischer ebene stell ich mir recht 
einfach vor. den phototransistor und einen widerstand in reihe und die 
entstehenden wechselspannungsanteile über einen kondensator auskoppeln. 
ab damit auf einen opamp mit rumpelfilter und schon reicht das.

der trick daran ist ja, daß die entfernung zum fenster die verstärkung 
übernimmt. wenn ich den laser an der scheibe ich sag mal 0.01 grad von 
einer geraden reflexion auslenke, können das auf 100 meter strecke 1-2cm 
abweichung sein. müsste man direkt mal ausrechnen.

die frage ist wo bekomm ich einen laserstrahl her, der mir auf dieser 
strecke (hin- und rückweg) nicht einen punkt von einem halben meter 
durchmesser macht. ich hab hier einen HeNe-laser, und der franst auf die 
strecke gewaltig aus. erstes problem.

zweites problem, angenommen ich hätte einen laser der extrem gut 
fokussiert ist, wo der punkt auf 1km entfernung immer noch max. ein cm 
durchmesser hat. der müßte auch noch stark genug sein, damit von der 
reflexion an einer scheibe noch genug für einen empfang zurückkommt. 
wenn ich damit einfach so in der gegend rumballer wird vielleicht nicht 
viel passieren, aber wenn ich damit auf scheiben ziele müßte ich auch 
davon ausgehen, daß dahinter einer steht und reinglotzt. macht der genau 
zwei mal - einmal fürs rechte auge und einmal fürs linke. der stasi 
dürften solche kollateralschäden egal gewesen sein, heute werden sie den 
verantwortlichen mit recht böse dafür verknacken.

drittes problem, ich als opfer würde mich bestimmt fragen ob dieser 
idiot von der anderen straßenseite mit seiner roten fensterbrettlampe 
nicht auch woanders hinleuchen kann als ausgerechnet direkt in mein 
zimmer. ich glaub da würd ich sogar mal ganz spontan fragen gehen.

folglich brauchen wir einen infrarot- oder UV laser, was das zielen 
erheblich erschwert. ich würds mit einem nachtsichtgerät und einem 
infrarotlaser probieren. das zweite problem wird damit aber bestimmt 
nicht aufgehoben, auch wenn ein IR laser nicht sonderlich gut durch glas 
durchgeht.

erstmal so einen laser finden, ohne den baut niemand sowas. ist bei 
kernwaffen nicht anders. mit dem richtigen kern baut jeder physikstudent 
so einen knaller zusammen. ohne den kern wahrscheinlich nicht.

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
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>Laser wird von halbdurchlässigen Spiegel um 45° abgelenkt, fällt im
>rechten Winkel auf die Fensterscheibe, wird reflektiert und geht durch
>den halbdurchlässigen Spiegel hindurch.
>Dahinter sitzt dann, ebenfalls im 45° Winkel angeordnet, ein
>positionsempfindlicher Detektor.

Klingt irgendwie nach dem Standard-Aufbau eines Interferometers.

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
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>folglich brauchen wir einen infrarot- oder UV laser, was das zielen
>erheblich erschwert. ich würds mit einem nachtsichtgerät und einem
>infrarotlaser probieren. das zweite problem wird damit aber bestimmt
>nicht aufgehoben, auch wenn ein IR laser nicht sonderlich gut durch glas
>durchgeht.

Oder man nimmt einen sichtbaren Laser zum Anvisieren und einen 
"unsichtbaren" zum Abhören. Die beiden Strahlen sollten nur möglichst 
parallel, wenn nicht sogar kollinear sein.
Das dürfte sich mit einem Umlenkspiegel realisieren lassen.

Autor: Rene H. (Gast)
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Autor: Gast (Gast)
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Hallo,

in "Minispione Schaltungstechnik" ( 
http://www.amazon.de/gp/product/3881803386 ) was ein "Laser Listener" 
drin, der genau das machte, was der OP will. Gibts nicht mehr neu, aber 
gebraucht für 7EUR oder so ...

Grüße,
Gast

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