Weird Science

Najprostszy fototelefon

Skąd pomysł?

Prze­gląda­jąc książkę pana inży­niera Janu­sza Woj­cie­chow­skiego pod tytu­łem "Nowo­cze­sne zabawki" tra­fi­łem na opis urządzeń zwa­nych foto­te­le­fo­nami. Książka ta została wydana w 1974 roku i więk­szość sche­ma­tów jest mocno archa­iczna. Urządze­nia te opie­rały się na nie­pro­du­ko­wa­nych już dziś ele­men­tach, w tym tran­zy­sto­rach ger­ma­no­wych. Jed­nak sama idea prze­sy­ła­nia dźw­ięku za pomocą samego tylko stru­mie­nia świa­tła zacie­ka­wiła mnie tak, że posta­no­wi­łem prze­pro­wa­dzić parę doświad­czeń w tej dzie­dzi­nie. Poni­żej przed­sta­wiam pierw­szy zre­a­li­zo­wany przeze mnie przed laty model foto­te­le­fonu. Umożl­i­wia on zapo­zna­nie się z zasadą dzia­ła­nia urządzeń tego typu i może zapew­niać jed­no­kie­run­kową komu­ni­ka­cję na nawet spo­rym dystan­sie. Oczy­wi­ście późn­iej zbu­do­wa­łem wiele bar­dziej skom­pli­ko­wa­nych i dosko­nal­szych urządzeń, ale zde­cy­do­wa­łem, że to wła­snie naj­prost­sze z nich ma naj­więk­szą war­tość dydak­tyczną.

Potrzebne mate­riały

By zbu­do­wać naj­prost­szy foto­te­le­fon potrze­bu­jemy ele­men­tów z poniższej listy.

Pew­nie najt­rud­niej­szym do zdo­by­cia ele­men­tem wydaje Ci się być półp­rze­wod­ni­kowy laser? Uspo­koję Cię - zde­cy­do­wa­nie wystar­czy dioda lase­rowa pocho­dząca ze zwy­kłego wskaźn­ika lase­ro­wego. Jest ona wypo­sa­żona także w odpo­wiedni koli­ma­tor. Należy jed­nak zazna­czyć, że powi­nien być to naj­prost­szy laser czer­wony. Wskaźn­iki emi­tu­jące świa­tło o innej bar­wie są zwy­kle wypo­sa­żone w spe­cjalne, minia­tu­rowe prze­twor­nice zasi­la­jące laser półp­rze­wod­ni­kowy, co unie­możl­i­wia ich wyko­rzy­sta­nie. Do naszych celów naj­wy­god­niej jest deli­kat­nie roz­mon­to­wać taki wskaźnik i przy­lu­to­wać prze­wody dopro­wa­dza­jące zasi­la­nie. Obecny we wskaźn­iku włącz­nik należy wylu­to­wać, po czym zastąpić go zworą. Ja w celu och­rony deli­kat­nego układu lasera nało­ży­łem na całość rurkę ter­mo­kurcz­liwą, która po pod­grza­niu ści­śle przy­lega do powierzchni. Tak przy­go­to­wany laser półp­rze­wod­ni­kowy pre­zen­tuje się następu­jąco:

Ilustracja:

Kliknij, aby powiększyć

Całą resztę ele­men­tów bez pro­blemu kupimy w skle­pie elek­tro­nicz­nym.

Budowa

Urządze­nie, jak możesz się domy­ślać, składa się w dwóch blo­ków: nadaj­nika i odbior­nika. Celem pierw­szego jest prze­ksz­tałc­e­nie prądu zmien­nego nio­sącego infor­ma­cje o dźw­ięku na waha­nia jasno­ści świa­tła lase­ro­wego, zaś odbior­nik ma prze­ksz­tałcić waha­nia ampli­tudy oświe­tle­nia z pow­ro­tem w sygnał elek­tryczny, a następ­nie aku­styczny.

Sche­mat nadaj­nika:

Ilustracja

Jeśli układ będzie zasi­lany napięciem 5V to można pomi­nąć sta­bi­li­za­tor napięcia. Dzia­ła­nie układu jest bar­dzo pro­ste: baza tran­zy­stora jest spo­la­ry­zo­wana napięciem pocho­dzącym ze śli­zga­cza poten­cjo­me­tru. Regu­lu­jąc poten­cjo­me­trem prąd bazy wpły­wamy na prąd kolek­tora, w obwód którego jest pod­łączona dioda lase­rowa. Na bazę tran­zy­stora jest także dopro­wa­dzony przez kon­den­sa­tor prąd zmienny o często­tli­wo­ści aku­stycz­nej, pocho­dzący na przy­kład z odtwa­rza­cza mp3. Dzięki temu prąd kolek­tora jest sil­nie zależny od napięcia zmien­nego nio­sącego infor­ma­cje o dźw­ięku. Inten­syw­ność świa­tła lase­ro­wego jest więc w nie­wiel­kim, ale wystar­cza­jącym do naszych potrzeb stop­niu modu­lo­wana przez dźw­ięk. Poten­cjo­me­trem możemy usta­lić punkt pracy tran­zy­stora i głębo­kość modu­la­cji. Regu­la­cję należy zaw­sze pro­wa­dzić w ten spo­sób, że przed pod­łącze­niem zasi­la­nia poten­cjo­metr musi być skręcony do masy. Po włącze­niu zasi­la­nia deli­kat­nie i powoli pokręcamy nim aż do momentu, kiedy w dio­dzie lase­ro­wej roz­pocz­nie się akcja lase­rowa. Można to roz­po­znać po nagłym wzro­scie inten­syw­no­ści świe­ce­nia. Nie należy pokręcać dalej, ponie­waż może dojść do usz­ko­dze­nia tran­zy­stora i diody lase­ro­wej. Po regu­la­cji można pod­łączyć źródło sygnału.

Odbior­nik jest jesz­cze prost­szy w budo­wie:

Ilustracja

Foto­tran­zy­stor wraz z rezy­sto­rem two­rzy ste­ro­wany przez świa­tło dziel­nik napięcia. Prąd pły­nący przez foto­tran­zy­stor jest sil­nie zależny od inten­syw­no­ści jego oświe­tle­nia, więc zgod­nie z pra­wem Ohma napięcie w punk­cie połącze­nia foto­tran­zy­stora i rezy­stora będzie się także zmie­niać w takt zmian oświe­tle­nia. Po oświe­tle­niu zmo­du­lo­wa­nym przez nadaj­nik świa­tłem lase­ro­wym w tym punk­cie pojawi się napięcie zmienne ana­lo­giczne do napięcia ste­ru­jącego nadaj­ni­kiem. Przez kon­den­sa­tor jest ono poda­wane na dowolny wzmac­niacz aku­styczny. Można wyko­rzy­stać gotowe gło­sniki kom­pu­te­rowe, lub też inny wzmac­niacz (na przy­kład ten).

Dzięki dio­dzie lase­ro­wej urządze­nie ma naprawdę duży zasięg jak na takie skromne środki. W nocy z łatwo­ścią można nada­wać na odle­głość do pół kilo­me­tra. Oczy­wi­ście nic nie może zasła­niać ani prze­ry­wać wiązki świa­tła.

Poni­żej przed­sta­wiam zdjęcia goto­wego nadaj­nika i odbior­nika. Z racji pro­stoty zostały one zbu­do­wane w tak zwa­nym "pająku", tj. bez pły­tek dru­ko­wa­nych.

Ilustracja: Nadajnik

Nadajnik

Ilustracja: Odbiornik

Odbiornik

Życzę miłej i pou­cza­jącej zabawy:)

Lite­ra­tura dodat­kowa:

Marek Ples

Aa