Transmisja optyczna na dystans kilkudziesięciu metrów

Witam!

Poszukuję rozwiązań pozwalających na transmisję spełniającą następujące wymagania:
- optyczna (transmisja MUSI polegać na odbiciu sygnału od "lustrzanej" przeszkody),
- dystans rzędu 50m, oczywiście im więcej tym lepiej (odbicie od "lustrzanej" przeszkody na pewno spowoduje spore straty,
- prędkość bardzo nieistotna - transmisja tak naprawdę to kilka bitów informacji,
- bez żadnych laserów czy innych technologii niebezpiecznych (chyba że da się znaleźć taki laser który nie byłby niebezpieczny dla oka),
- najlepiej bez skomplikowanej optyki czy dziesięciu kilogramów analogówki (; ,
- wysoka kierunkowość.

Na chwilę obecną znalazłem diodę IR TSAL6100 (10 stopni, 100mA) i odbiorniki (m.in.) TSOP32xxx - wszystko Vishay - które wg producenta pozwalają na transmisję na dystans około 45 metrów. Obawiam się jednak, że odbicie sygnału od przeszkody czy praca na zewnątrz spowoduje znaczące ograniczenie tegoż zasięgu...

Ma ktoś jakieś inne ciekawe pomysły?

4\/3!!

Kilka takich diod?

Obawiam się, że samo zwiększanie mocy promieniowanej niekoniecznie jest "właściwą drogą", choć pomysł ciekawy (;

4\/3!!

A nie możesz przyciąć lasera z 5mW na np. 0,5mW?

Można kupić lasery poniżej 1mW (klasa 2), jednak wciąż jest to laser i wciąż należy oznaczyć to na obudowie urządzenia groźnymi nalepkami... Zresztą nawet klasa 2 nie jest 100% bezpieczna, bo jakby ktoś się patrzył w ciągłą wiązkę przez dłuższy czas to i tak się to źle skończy. Po prostu ten sprzęt musi być bezpieczny, bo przeznaczony będzie do zabawy dla "zwykłych" osób, tak więc wolałbym rozwiązanie niewymagające groźnych naklejek, certyfikatów i norm... No chyba że o czymś nie wiem i urządzenia laserowe klasy 1 czy 2 to kwestia tylko naklejki i po sprawie?

4\/3!!

W sumie bariery podczerwieni w systemach SSWiN działają nawet powyżej 100 metrów oparte są o jakieś raczej zwykłe diody IR. Z tym, że chyba mają jakieś soczewki.
Więc może by dało radę zrobić to na tych diodach wpierając się jakąś optyką?

Skupiona wiązka z leda też jak się ktoś będzie gapił może uszkodzić wzrok. Ostrzeżenia już dają nawet na latarkach.
Na głupotę nie ma rady.
Ja bym dał laser i ustawił moc jak najniżej, pewnie dużo nie będzie trzeba.

Trzeba się tylko na tej optyce znać, a potem znaleźć firmę która taką optykę zrobi [; W końcu to nie będzie soczewka do okularów... <:

4\/3!!

Tutaj gość chwali się 200 metrami na podanej przez Ciebie diodzie. Zakładając, że mówi prawdę, może to być warte sprawdzenia:

http://letsmakerobots.com/content/long-range-ir-communication

A co do detektorów i samej komunikacji, rozumiem, że to czytałeś już?
http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/AN1016-D.PDF

Jeśli zależy Ci na bezpieczeństwie, to chyba tylko LED i odpowiednia soczewka.
Proponuje próby z soczewkami okularowymi, z plastiku, ok. 2-4D.
Można zamówić sobie (po dobraniu soczewki) doszlifowanie jej do potrzebnej średnicy.
Optymalną soczewką byłaby taka, kiedy wiązka wychodząca byłaby możliwie równoległa (a nie np. skupiająca się, bo wtedy w pewnej odległości wiązka mogła by być znów niebezpieczna dla oka)
Pozdrawiam

Wydaje mi się, że laser ma zbyt mocno skupioną wiązkę i może być problem z trafianiem w detektor. Bardzo niewielka zmiana położenia lasera lub lustra i po łączności. Czytając temat przypomniał mi się projekt "Ronja" z czasów zanim WiFi stało się tanie i dostępne. Nie wiem, czy znasz tą stronę. Jeśli nie to zerknij. Ogólnie: LED, rury PCV, szkło z lupy. Nie potrzebujesz szybkiej transmisji więc i część analogowa może być dość prosta.
Ja bym się zastanowił nad kluczowaniem przebiegu prostokątnego 36kHz na LED podczerwieni (może i taką 1W z kolimatorem), a po stronie odbiorczej zastosował typowy odbiornik scalony IR. Nie zdziwiłbym się, gdyby bez większych problemów zadziałał ten link wykorzystując UART mikrokontrolera na jakiejś niskiej prędkości (150 bps?) zabezpieczony CRC.

Marek_Skalski napisał:

Jeżeli to będzie światło poniżej granicy percepcji (długość fali lub natężenie), to odpada problem "wpatrywania się" ciekawskich.

Wręcz przeciwnie <; Lasery IR są bardzo niebezpieczne, ponieważ gdy świecisz sobie po oczach laserem "widzialnym", to mrugasz, odwracasz wzrok itd, natomiast jak sobie świecisz po oku laserem którego światła nie widzisz, to nic takiego nie następuje - do momentu jak zaczyna Ci palić siatkówkę (;

Marek_Skalski napisał:

A dlaczego akurat optycznie?

Słowo "komunikacja" jest na wyrost, ale tak najlepiej opisać to co chciałbym osiągnąć (; Generalnie chodzi o to, że "komunikacja" musi być z odbiciem od lustrzanej przeszkody.

atom1477 napisał:

A nie prościej dąć laser półprzewodnikowy bez soczewki?
Tylko soczewka w takim laserze daje wiązkę równoległą. Bez soczewki dioda laserowa daje światło rozbieżne. Ale mało rozbieżne (kilka *).
Jakoś światła z takiej diody laserowej będzie dużo lepsza niż ze zwykłej diody i soczewki skupiającej.

Pewnie prościej, ale:
- naklejka ostrzegawcza + normy (?),
- koszt.

4\/3!!

A może użyć zasady działania woltomierza homodynowego? Wtedy nie trzeba zwiększać mocy. Pytanie, czy da się łatwo synchronizować nadajnik z odbiornikiem.

Tą zasadę wykorzystują praktycznie wszystkie odbiorniki IR, wymagając aby sygnał był zmodulowany częstotliwością z zakresu 30-50kHz.

4\/3!!

atom1477 napisał:

Naklejka + dioda laserowa = ze 20zł.

A gdzie tak tanie lasery znalazłeś? (; Tak czy siak - dioda IR kosztuje złotówkę [;

4\/3!!

Freddie Chopin napisał:

atom1477 napisał:

Naklejka + dioda laserowa = ze 20zł.

A gdzie tak tanie lasery znalazłeś? (; Tak czy siak - dioda IR kosztuje złotówkę [;

4\/3!!

A laser z kolimatorem 1.5 dolara (np. na http://www.dx.com)

Jesli chodzi o moc, to możesz spróbówać z modulacją szerokości i wysyłaniem krótkich impulsów - np (np 0 = 1.5us, 1 = 3us) w dużych odstępach (np 10 ms, co daje 100 bps). Daje to średnią moc wiązki na poziomie kilkudziesięciu uW, i cały system będzie bezpieczny dla oczu.

Pozdr,
TWl

Freddie Chopin napisał:

Wręcz przeciwnie <; Lasery IR są bardzo niebezpieczne, ponieważ gdy świecisz sobie po oczach laserem "widzialnym", to mrugasz, odwracasz wzrok itd, natomiast jak sobie świecisz po oku laserem którego światła nie widzisz, to nic takiego nie następuje - do momentu jak zaczyna Ci palić siatkówkę (;

Akurat IR spowoduje mniejsze szkody niż ta sama moc z okolic 400nm. Mówiąc prosto: IR lubi sie odbijać, UV wierci dziurę.
W kwestii norm to poszukaj na co są certyfikowane podobne urządzenia z laserami (dalmierze, etc) i co zawiera się wymienionych normach. Przy takich mocach pewnie nie więcej jak prawidłowe oznakowanie. Tutaj stricte nie liczy się moc diody, ale to jaka będzie moc na określonej powierzchni.

Do LEDa potrzebny będzie kolimator (też kosztuje). Diody laserowe są skrajnie wrażliwe na ESD i potrafią zejść nawet od "głupiego pokazania języka"- wypadało by to uwzględnić przy montażu.

Marek Skalski, nie żeby dramatyzował ale kiedyś u Ruskich odbyła się impreza z laserami. Świeciły przeciętnie bo średnio wychodziło kilka W światła, ale problem polegał na tym że przytaskali lasery medyczne pracujące impulsowo. Nie pamiętam ile miały w impulsie ale robiły ślepotę od pierwszego wejrzenia (strzału/impulsu)

No dobra, pogrzebałem trochę w temacie diod laserowych i w tych najtańszych nie widzę chyba sensu - skoro taka "tania" dioda ma stopień skupienia wiązki na poziomie 5-10 stopni w pionie i 20-30 stopni w poziomie, to bez soczewki jest zupełnie bezsensowna, bo za 2zł można kupić diodę IR o kącie 10 stopni i 100x większej mocy... No chyba że czegoś nie rozumiem <: Nie chce mi się teraz liczyć który kąt bardziej się "opłaca" przy dużej odległości, ale wydaje mi się, że skoro w pionie jest 2x mniejszy, a w poziomie 2-3x większy niż wzmiankowanej już diody IR to zysk jest żaden.

Generalnie moja "transmisja" akurat nadaje się do zmniejszenia mocy emisji idealnie, bo nie jest ciągła - wystarczy przesłać RAZ małą paczkę bitów i tyle, więc stopień wypełnienia faktycznie będzie znikomy (pewnie poniżej 1%).

Diody laserowe z soczewką, czyli po prostu moduły laserowe, to znów znacząco większy koszt, ale gotowe rozwiązanie (;

Poprzeglądałem trochę kolimatorów, nie wiem czy ma on tutaj sens - jak mniemam nie istnieje kolimator do diody LED 5mm przewlekanej, tylko pewnie są specjalizowane kolimatory do konkretnych diod. Problem jest tego typu, że w mouserze - gdzie wybór jest większy - kolimatorów o stopniu skupienia poniżej 10 stopni jest zaledwie kilka, a przecież dioda którą zalinkowałem na początku ma stopień skupienia 10 stopni... Nie wiem więc, czy może i tutaj czegoś nie rozumiem <; , czy może to po prostu inne zastosowanie?

4\/3!!

Freddie Chopin napisał:

Nie chce mi się teraz liczyć który kąt bardziej się "opłaca" przy dużej odległości

A moze warto zainwestować w zwiększenie czułości zamiast zwiększać moc?

Jeśli masz tam jakiegoś ARMa z ADC (a znając Ciebie, masz , to można spróbować wpakować w to trochę DSP, np modulację DSSS z długim kodem po stronie nadawczej i cyfrowy demodulator (cross-korelacja/FFT) po stronie odbiorczej. Odbiornik powinien wtedy działać nawet gdy sygnał użyteczny jest dużo mniejszy od szumu.

Pozdr,
TWl

Pewnie tak, tyle że wtedy trzeba by zaprojektować i wykonać odbiornik z elementów dyskretnych, a "analogówka" na pewno nie jest moją mocną stroną... Z tego względu na razie kombinuję jak można to zrobić najprościej, czyli np. korzystając z scalonych odbiorników IR przeznaczonych oczywiście do "pilotów". Sformułowania typu "przedwzmacniacz" czy "filtr pasmowy" powodują u mnie zwykle obawy, że znów będzie trzeba przez długi czas szukać schematów a potem odpowiednich elementów (;

4\/3!!