Hi, ich hab endlich mal wieder ein kleines Projekt angefangen: ein kleines Modul, was eine 10 MBit/s-Ethernetleitung per Freistrahl-Laser an ein anderes Modul desselben Typs überträgt. Für den kleinen Test-Abstand von 20cm oder so funktioniert das schon prima, größere Distanzen muss ich mal noch ausprobieren. Eine längere Beschreibung ist hier: http://blog.svenbrauch.de/2017/02/19/homemade-10-mbits-laser-optical-ethernet-transceiver/ Viele Grüße, Sven
Angehängte Dateien:
-
section_side.jpg
220 KB -
board_top2.jpg
240 KB
Größere Distanzen sind wahrscheinlich mit Linsen zu erreichen. Kennst du schon RONJA? http://ronja.twibright.com/
Hans schrieb: > Größere Distanzen sind wahrscheinlich mit Linsen zu erreichen. Kennst du > schon RONJA? http://ronja.twibright.com/ Nein, danke für den Hinweis. Ich denke solange die Distanz nicht allzugroß wird, sollte das auch ohne Linsen noch gehen, mehr als 1 oder 2 mrad Divergenz hat der Strahl ja nicht. Ansonsten muss man vielleicht den Gain ein bisschen höher machen. Linsen sind halt immer sehr schwer von der Justage und Mechanik her, und außerdem teuer. Klar, 1.4km schafft man ohne Optik mit der Leistung nicht. Georg aus Wien schrieb: > Gibts auch schon Gigabit-Tauglich. http://www.koruza.net/ Weiß ich. Kostet aber das hundertfache von diesem Board hier und ist nicht selbst gebaut. Es geht ja hier nicht darum mit möglichst wenig Arbeit einen möglichst schnellen Freistrahl-Link zu haben. ;)
> Weiß ich. Kostet aber das hundertfache von diesem Board hier und ist > nicht selbst gebaut. Es geht ja hier nicht darum mit möglichst wenig > Arbeit einen möglichst schnellen Freistrahl-Link zu haben. ;) Ich wollte dir hier auch nicht dein Projekt madig machen. :) Hast du schon Reichweitentests und Versuche mit einer Kollimatoroptik angestellt? Wie verhinderst du eigentlich, dass sich das Modul selbst "blendet"?
Georg aus Wien schrieb: > Hast du schon Reichweitentests und Versuche mit einer Kollimatoroptik > angestellt? Nein, ich habe gerade keine Tellerfedern im Haus und ich glaube ohne die bekommt man das nicht justiert auf größere Abstände. Sobald ich welche habe, werde ich aber mal versuchen, wie groß die Reichweite ist. Ich glaube Kollimatoroptik ist out of scope -- die muss man ja irgendwie sinnvoll (fest und justierbar!) montieren, und man muss auch erstmal geeignete Linsen haben. > Wie verhinderst du eigentlich, dass sich das Modul selbst > "blendet"? Scheint nicht nötig zu sein, die Laserdiode strahlt nicht zur Seite da wo die Fotodiode sitzt (die ist ja in einem Metallgehäuse mit einer kleinen Linse, hinten kommt Licht raus aber seitlich wegen der Metallwand wirklich nicht). Zum Glück ist das ja im optischen relativ einfach voneinander zu isolieren.
:
Bearbeitet durch User
@Sven B. (scummos)
>http://blog.svenbrauch.de/2017/02/19/homemade-10-m...
Cooles Projekt! Aber sehe ich das richtig, du gehst mit dem
Ethernetsignal DIREKT an die Laserdiode ran? Ob das lange gut geht? ESD
und andere Probleme haben gute Chancen, deine Diode zu killen!
Falk B. schrieb: > Cooles Projekt! Aber sehe ich das richtig, du gehst mit dem > Ethernetsignal DIREKT an die Laserdiode ran? Ob das lange gut geht? ESD > und andere Probleme haben gute Chancen, deine Diode zu killen! Danke! Ich weiß nicht, denkst du das ist problematisch? Da ist immerhin 1k Widerstand dazwischen, und der 100 Ohm Terminator ... Ich kann ehrlich gesagt ESD überhaupt nicht einschätzen. Ich weiß, dass Laserdioden sehr empfindlich sind gegen ESD, aber ich habe keine Ahnung wie sich das ändert wenn man da 1k davorbaut. Der Strom wird ja schon stark limitiert dadurch. Die Alternative wäre wohl, da nochmal einen Operationsverstärker als Buffer einzubauen.
:
Bearbeitet durch User
@ Sven B. (scummos) >Danke! Ich weiß nicht, denkst du das ist problematisch? Ja, auch wenn es nur ein Hobbyprojekt ist. Du willst daran ja ne Weile Freude haben und auch die Nachbausicherheit/Robustheit sollte eher hoch sein. > Da ist immerhin >1k Widerstand dazwischen, und der 100 Ohm Terminator ... ;-) Optimist. Auf jeder Seite sind nur 560 Ohm dazwischen. I = U / R = 1kV/ 560 Ohm ~ 2A Und 1kV ist GAR nichts für ESD! >Ich kann ehrlich gesagt ESD überhaupt nicht einschätzen. Ich weiß, dass >Laserdioden sehr empfindlich sind gegen ESD, aber ich habe keine Ahnung >wie sich das ändert wenn man da 1k davorbaut. Der Strom wird ja schon >stark limitiert dadurch. Nicht wirklich. >Die Alternative wäre wohl, da nochmal einen Operationsverstärker als >Buffer einzubauen. ??? Für sowas nimmt man einen passenen Tranceiver, z.B. einen RS485 Empfänger, der wandelt differentiell in single ended und hat meist auch schon eine ESD-Schutzschaltung am Eingang integriert. Bei den 20 Mbit/s (Manchesterkodierung) sollte das mit den meisten RS485 Tranceivern klappen.
Ok, vielen Dank für den Hinweis! Falls ich noch eine zweite Version bauen sollte, werde ich da was vorsehen.
Eine andere Variante für den ESD-Schutz wäre eine TVS-Diode. Zwischen Ethernetbuchse und den 500 Ohm. Z.B. solche hier nehme ich bei Ethernet gerne: http://www.tme.eu/de/details/ip4220cz6/sonstige-integrierte-schaltungen/nxp/ Da dann vor nen "echten" PHY, sollte bei Dir hier aber auch funktionieren. Was mich an Deiner Lösung erstaunt ist wie einfach das zu gehen scheint. Ich hätte erwartet daß man das Signal auf nen Träger aufmodulieren muss um ausreichend Störfestigkeit zu bekommen.
:
Bearbeitet durch User
@ Gerd E. (robberknight) >Was mich an Deiner Lösung erstaunt ist wie einfach das zu gehen scheint. Stimmt. >Ich hätte erwartet daß man das Signal auf nen Träger aufmodulieren muss >um ausreichend Störfestigkeit zu bekommen. Na, 10 Mbit Ethernet ist manchesterkodiert. Das ist zwar tierisch ineffizent aber sehr einfach kodier- und dekodierbar, gleichspannungsfrei und hat viele Flankenwechsel für eine einfache Takt- und Datenrückgewinnung. Außerdem, der Laser IST der Träger, mit ca. 440 THz ;-)
Gerd E. schrieb: > Eine andere Variante für den ESD-Schutz wäre eine TVS-Diode. Zwischen > Ethernetbuchse und den 500 Ohm. Gute Idee, das könnte ich auf diese Platine noch dazufrickeln. > Was mich an Deiner Lösung erstaunt ist wie einfach das zu gehen scheint. > Ich hätte erwartet daß man das Signal auf nen Träger aufmodulieren muss > um ausreichend Störfestigkeit zu bekommen. Mich hat das auch überrascht, als ich das angefangen habe, dachte ich man muss irgendwas komplexeres machen (mit PHY auf der Platine und dann irgendwie überlegen, wie man das Signal kodiert). Dass das rein von der her Elektronik zumindest für 10 MBit/s so einfach geht ist mir dann erst später aufgefallen. Dass die Modulation von dem Laserlicht störfest ist verblüfft mich hingegen nicht so, in dem Frequenzbereich erwartet man im Umgebungslicht eigentlich keine Störungen. Es gibt viel niederfrequentere Störungen (50 Hz etc) und hochfrequentere (Shot Noise), aber bei 10 MHz ist m.W. gar nichts. Man kann auch mit der LED-Lampe voll auf die Photodiode draufleuchten, funktioniert immer noch super. Was passiert wenn du mit der IR-Fernbedienung direkt draufhältst hab ich jetzt nicht getestet, das kann gut sein dass das Probleme macht. Viele Grüße, Sven
:
Bearbeitet durch User
@Sven B. (scummos) >> Eine andere Variante für den ESD-Schutz wäre eine TVS-Diode. Zwischen >> Ethernetbuchse und den 500 Ohm. >Gute Idee, das könnte ich auf diese Platine noch dazufrickeln. Das reicht so nicht, das ist nur Selbstbetrug ;-) Man braucht hier eher für beide Leitungen eine passende Klemmschaltung, z.B. mit so einem IC wie dem USBLC6-2. Dabei ist auch das Layout sehr wichtig. >nichts. Man kann auch mit der LED-Lampe voll auf die Photodiode >draufleuchten, funktioniert immer noch super. Was passiert wenn du mit >der IR-Fernbedienung direkt draufhältst hab ich jetzt nicht getestet, >das kann gut sein dass das Probleme macht. ;-) Lass mal mal die Frühlingssonne direkt auf deinen Empfänger scheinen . . .
Falk B. schrieb: >>> Eine andere Variante für den ESD-Schutz wäre eine TVS-Diode. Zwischen >>> Ethernetbuchse und den 500 Ohm. >>Gute Idee, das könnte ich auf diese Platine noch dazufrickeln. > > Das reicht so nicht, das ist nur Selbstbetrug ;-) > Man braucht hier eher für beide Leitungen eine passende Klemmschaltung, > z.B. mit so einem IC wie dem USBLC6-2. Was soll an dem USBLC6-2 besser sein als an dem von mir vorgeschlagenen IP4220CZ6? > Dabei ist auch das Layout sehr > wichtig. Ja, das stimmt schon. Die GND-Pins des TVS-Bausteins sollten möglichst kurz angebunden sein, der Weg durch den TVS-Baustein sollte für den ESD-Impuls einfacher zu nehmen sein als der durch die 500-Ohm-Widerstände. Mit Fädeldraht dürfte das schwer werden.
Gerd E. schrieb: > Ja, das stimmt schon. Die GND-Pins des TVS-Bausteins sollten möglichst > kurz angebunden sein, der Weg durch den TVS-Baustein sollte für den > ESD-Impuls einfacher zu nehmen sein als der durch die > 500-Ohm-Widerstände. Mit Fädeldraht dürfte das schwer werden. Naja, etwas ordentlicher könnte man das schon frickeln -- zum Beispiel direkt an die Through-Hole-Beinchen vom Stecker und auf der anderen Seite auf die Massefläche löten. Ich denke elektrisch wäre das ziemlich gut. Ich hab' wie gesagt keien Ahnung von ESD -- eine schnelle Diode leuchtet mir aber ein, warum könnte das nicht ausreichend sein?
Sven B. schrieb: > Naja, etwas ordentlicher könnte man das schon frickeln -- zum Beispiel > direkt an die Through-Hole-Beinchen vom Stecker und auf der anderen > Seite auf die Massefläche löten. Ich denke elektrisch wäre das ziemlich > gut. Das klingt schon mal nicht schlecht. Musst Du mal schauen ob das vom Layout her passt. Bei diesen integrierten ESD-Bausteinen wie dem IP4220CZ6 und USBLC6-2 ist zusätzlich noch ein Anschluss für die Betriebsspannung vorgesehen auf den Pulse höher als die abgeleitet werden. Es ist zwar zusätzlich noch ne TVS-Diode nach GND drin, der Baustein reagiert aber schneller, wenn Du die 5V direkt da anschließt. Das könnte dann layouttechnisch eng werden ohne Fädeldraht. > Ich hab' wie gesagt keien Ahnung von ESD -- eine schnelle Diode leuchtet > mir aber ein, warum könnte das nicht ausreichend sein? Das Problem ist die parasitäre Induktivität. Der ESD-Impuls hat zwar nicht viel Energie, ist dafür aber sehr schnell. Wenn Du Deine Schutzdiode jetzt mit langen Drähten anbindest, verhindert die Induktivität der Drähte daß der Impuls über sie abfließen kann. Er sucht sich dann einen kürzeren Weg.
Ok. Layouttechnisch wäre es dann wahrscheinlich ok, die 5V hinzufädeldrahten und dann eben 100nF || 100pF danebenzubauen oder so. Mal sehen ob ich das noch hinkriege. Danke für die Hinweise jedenfalls.
@Gerd E. (robberknight) >Was soll an dem USBLC6-2 besser sein als an dem von mir vorgeschlagenen >IP4220CZ6? Gar nichts, ich hab deinen Link nicht angeschaut ;-)
Falk B. schrieb: > Lass mal mal die Frühlingssonne direkt auf deinen Empfänger scheinen . . bei der relativ geringen Verstärkung von 1kOhm bringt ihn das wahrscheinlich noch nicht an den Anschlag. Allerdings vermute ich daß mit zunehmendem Abstand sehr bald sehr viel größere Verstärkung nötig wird, dann wird es etwas aufwendiger, dann muss er den Gleichlichtstrom vor dem TIA zu subtrahieren, also wird noch ne Regelschleife fürs Gleichlicht nötig die über eine zusätzliche Stromsenke am TIA-Summenpunkt den überflüssigen Gleichstrom subtrahiert.
Bernd K. schrieb: > Falk B. schrieb: >> Lass mal mal die Frühlingssonne direkt auf deinen Empfänger scheinen . . > > bei der relativ geringen Verstärkung von 1kOhm bringt ihn das > wahrscheinlich noch nicht an den Anschlag. > > Allerdings vermute ich daß mit zunehmendem Abstand sehr bald sehr viel > größere Verstärkung nötig wird, dann wird es etwas aufwendiger, dann > muss er den Gleichlichtstrom vor dem TIA zu subtrahieren, also wird > noch ne Regelschleife fürs Gleichlicht nötig die über eine zusätzliche > Stromsenke am TIA-Summenpunkt den überflüssigen Gleichstrom subtrahiert. Ich kann mir gut vorstellen dass das nicht nötig ist. Die Laserdiode hat 5mW auf 2x2mm², also ungefähr 1250W/m² -- das ist mehr als direkte, helle Sonne auf die Photodiode. Typische Beleuchtungen im Haus werden da einen Faktor 100 bis 1000 drunter liegen ... also selbst wenn von dem Laserlicht (durch Strahlaufweitung) einiges verloren geht, sollte das deutlich heller sein als der Untergrund. Und es ist ja durchaus noch Dynamik übrig für den Untergrund. Wenn es ein Problem wäre, würde ich auch zuerst einen Rotfilter vor der Photodiode versuchen, das hilft auch einiges.
@Sven B. (scummos) >Wenn es ein Problem wäre, würde ich auch zuerst einen Rotfilter vor der >Photodiode versuchen, das hilft auch einiges. Eine einfache Blende in Form eine Papp/Plastikrohrs wirkt Wunder.
Falk B. schrieb: > @Sven B. (scummos) >>Wenn es ein Problem wäre, würde ich auch zuerst einen Rotfilter vor der >>Photodiode versuchen, das hilft auch einiges. > Eine einfache Blende in Form eine Papp/Plastikrohrs wirkt Wunder. Stimmt, auch eine sehr gute Idee, und warhscheinlich sehr viel effektiver als der Rotfilter. Den Rotfilter kann man natürlich noch zusätzlich in das Rohr bauen ;)
:
Bearbeitet durch User
Ich hatte einmal die Idee, mit Powerline Adaptern genau das gleiche zu machen. Anstatt die Daten in das Stromnetz einzuspeisen werde ich versuchen sie über Laser zu übertragen. Beitrag "Re: Ethernet über 2adrige Telefonleitung. Idee: Billige Powerline Adapter für z.B. 24V umbauen. Mögl" Das hat auch den Vorteil der höheren Geschwindigkeit. RX und TX sind im Powerline-Adapter auch getrennt an einem Übertrager abgreifbar, es müsste also nicht schwer sein, die hier genannte Schaltung daran anzupassen.
Aber warum der Umweg über Powerline? Das wandelt nur das Ethernet-Signal in was anderes und dann in optisch und dann wieder zurück in Ethernet. Die Beschränkung der Geschwindigkeit kommt ja hier nicht vom Ethernet, sondern vom Modulator / Empfänger. Wenn der schneller wäre, könnte man auch schnelleres Ethernet darüber machen.
Vielleicht interessant wäre mal in einen 10MBit Medienwandler wie sie bei Kupfer auf LWL eingesetzt werden reinzuschauen. Die machen ja im Prinzip genau das gleiche, nur dass es dann durch eine Faser gesendet wird statt durch die Luft. Ich muss irgendwo noch welche rumliegen haben die ich auf Arbeit ausgetauscht habe. Wollte ich eigentlich schon mal auseinander nehmen - nur die Zeit, die Zeit...
Die machen das mW etwas anders, da ist ein dichroischer Strahlteiler drin, der Sende/Empfangskanal nach Wellenlänge aufspaltet. Dann sind zwei IR-Laser drin mit zwei unterschiedlichen Wellenlängen. Dadurch braucht man nur eine Faser (ich bräuchte ja hier zwei). Aber ja, ansonsten könnte das so ähnlich funktionieren ...
:
Bearbeitet durch User
Sven B. schrieb: > Die Alternative wäre wohl, da nochmal einen Operationsverstärker als > Buffer einzubauen. Du nutzt dort einen Komparator (LT1713) um das Signal schön rechteckig zu machen. Wäre es möglich den Komparator zu überbrücken und die unterschiedlichen Helligkeitsstufen weiterzuleiten damit 100Mbit/s möglich sind ?
Mike J. schrieb: > Sven B. schrieb: >> Die Alternative wäre wohl, da nochmal einen Operationsverstärker als >> Buffer einzubauen. > > Du nutzt dort einen Komparator (LT1713) um das Signal schön rechteckig > zu machen. > Wäre es möglich den Komparator zu überbrücken und die unterschiedlichen > Helligkeitsstufen weiterzuleiten damit 100Mbit/s möglich sind ? Bei dem Komparator geht es weniger um das rechteckig und mehr darum, das Signal von wenigen mV Differenzspannung immer auf den gleichen Pegel zu konvertieren, der dann für das Kabel passt. Dient als AGC, wenn du es so willst. Überbrücken kannst du den m.E. nicht, irgendwas in der Richtung brauchst du. Du könntest einen schnelleren Komparator einbauen. Der Treiber am Ausgang ist dann allerdings ebenfalls etwas zu langsam. Dazu kommt dass 100 MBit/s 3 statt nur 2 Zuständen hat, was mit einem Komparator auch nicht mehr geht. Außerdem ist die Photodiode vermutlich zu langsam. Also kurz gesagt nein, soweit ich das überblicke muss man für 100 Mbit/s ein Stück mehr Aufwand treiben.
Ich interessiere mich extrem für diese Sache, und möchte es auch realisieren, aber nicht so extrem viel Hühnerfutter verwenden müssen. An zwei alten Routern die Eth-Übertrager raus, und nur einen für das Cu-Kabelnetz / bzw. Uplink behalten. Der Treiber davon, der die Übertrager-Induktivitäten bedient, müsste zum Senden (Je nach Diode) voll und ganz reichen, oder? (10Mbit geht nur mit 0V / 3,3V, oder?) Die Dioden aus nem DVD-Brenner "blinken" jedenfalls schon mal sehr gut direkt am Chip, habe aber noch keinen "Empfänger" gebaut. Da überlege ich noch, wie ich das am einfachsten machen kann. Das ganze dann eventuell zwei mal Aufbauen, damit man an (xxWRT) Port 3+4 Link-Aggregation für 20Mbit machen kann, und eben noch Wlan-Richtfunk (...für das schlechte Wetter) - und das alles möglichst gleichzeitig - dann mit BATMAN oder OLSR gegen die entstehenden "Loop(s)" der drei(!) Links vorgehen usw... Müsste doch eigentlich (auch) so klappen? Gruß...
...Das "Dioden-Array" eines DVD-Player´s könnte auch etwas schneller sein, denke ich, und hat ggf schon "Treiber genug.." für den Netzwerk-IC (Router) drinnen. Oder evtl gehen diese Toslink-Empfänger? Ich versuch´s demnächst einfach mal..
:
Bearbeitet durch User
Ich glaube nicht dass die Laserdioden schnell genug sind wenn du den Strom jedes Mal ganz ausschaltest.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.