Статья описывает способ передачи звука на расстояние по световому лучу.
Физика процесса проста. Звуковой сигнал управляет яркостью источника света. Фототранзистор улавливает этот свет и напряжение на его выводе повторяет изменение яркости света, то есть повторяет исходный звуковой сигнал. Остается его усилить и вывести на наушники.
В качестве источника света у нас будет выступать лазерный диод из дешёвой лазерной указки, хотя можно использовать и обычные светодиоды. Преимущества лазера в том, что при той же мощности, он светит намного дальше. При испытаниях удалось передать звук на 300 шагов ( около 200м).
В проекте звуковой сигнал модулирует яркость лазера напрямую, без использования несущей. Это значительно упрощает схему, но делает невозможным передачу нескольких сигналов по одному лучу.
Начнем с приемника.
Схемы буду описывать в виде отдельных модулей. Контакты с подписью 6V объединяются и подключается к плюсу батареек, контакты GND объединяются и подключаются к минусу батареек. Контакт с подписью OUT (выход) подключается к контакту IN (вход) следующего модуля. приёмник
Приёмная часть состоит из резистора, фототранзистора и конденсатора. Причем конденсатр можно убрать, если в усилителе на входе уже стоит свой конденсатор.
Фототранзисторы бывают чёрные и непрозрачные. Если Вы будете использовать инфракрасный лазер или ИК-светодиод, то это для Вас. Я использовал красный лазер, поэтому фототранзистор нужен с прозрачной линзой. У меня стоит L-53P3C.
Напряжение между фототранзистором и резистор должно в идеале равнятся половине питания, поэтому у меня стоит переменник, что бы иметь возможность регулировки. Дополнительный резистор ограничивает ток на случай, если выкрутить переменник в нуль.
Усилитель может быть любой. В простейшем варианте можно сразу подключить активные колонки от компьютера (в них встроен усилитель). Правда звук будет тихий,так как входной сигнал слабоват. Для мобильности лучше спаять небольшой усилитель для наушников. Я спаял усилитель на микросхеме LM386. Она широко распостранена и стоит рублей 10. Схему взял из datasheet. К ней можно подключать наушники либо небольшой динамик, сопротивлением от 8 Ом и выше. Если к усилителю на LM386 подключить активные колонки, то из них уже можно будет выжать всю мощность.
Если Вы собрали, то пора проверить на работоспособность. Достаточно навести фототранзистор на телевизор, монитор, некоторые виды ламп и сразу услышите звук с частотой, с которой мерцает выбранный объект. Проверте все источники света вокруг, возможно обнаружите что-нибудь любопытное.
У нас на работе стоит магнитола SONY и от неё наружу выведенны мощные динамики. На лицевой стороне светит красный светодиод наличия питани. При поднесении фототранзистора к нему, можно услышать, что сейчас играет. Видимо напряжение в магнитоле просаживается синхронно с амплитудой сигнала, также меняется яркость светодиода, сидящего на цепи питания.
А теперь, как это выглядит у меня. Я паяю небольшие модули, которые потом соединяю, создавая разные устройства. Это позволяет очень быстро реализовать задумку, так как у меня накопилось много модулей и в половине случаев паять ничего не надо. Правда размеры получаются большими :(
1. Отсек для 4 батареек 2. Выключатель с разъёмами для подключения модулей. Раздаёт электричество от батареек 3. Делитель, в нижнем плече которого винтовой клеммник. В него вставлен фототранзистор, обмотанный изолентой для защиты от боковой засветки. 4. Цанговые разьемы, куда вставлен конденсатор, так как ни на выходе делителя(3) ни на входе усилителя(5) его нет. Вместе с делителем(3) образует приёмную часть 5. Усилитель на LM386. 6. Гнездо для наушников или активных колонок, правый и левый канал объеденены. 7. Динамик 8 Ом, провода от усилителя можно перекинуть на него.
передатчик
При передаче сигнала с плеера, нужно объединить правый и левый канал, так как передавать будем моно. При этом, если в правом и левом канале сигнал будет в противофазе, пойдет большой ток. Что бы его ограничить я впаял 2 резистора по 51 Ом.
Главная часть - это модулятор. Именно он будет модулировать яркость диода в соответствии с входным сигналом. Модулятор представляет из себя простейший однокаскадный усилитель. Номиналы подобраны так, что бы в отсуствие сигнала через лазер(или светодиод) при 6 вольт питания (4 батарейки) шёл ток около 20мА ( 17мА при резисторе 100 Ом или 24 мА при резисторе 68 Ом). Если ток покоя необходимо убавить, то нужно увеличить номинал резистора и наоборот. Входной сигнал будет изменять ток на несколько мА в обе стороны, аналогично будет менятся и яркость лазера.
Если собрали, проверяем. Подключите к питанию модулятор. Лазер(светодиод) начнет светить. Переменный резистор на модуляторе установите в среднее положение. Подключаем плеер и включаем на средней громкости аудиофайл. Приёмник устанавливаем на пути луча и наслаждаемся. С помощью переменников на модуляторе и приемнике добейтесь хорошего звучания, без искаженний. При использовании лазера на близком расстоянии, возможно придется перед фототранзистором поставить листок бумаги, так как фототранзистор насыщается и амплитуда сигнала падает. С увеличением расстояния надобность в этом исчезнет.
Если Вы решили передавать свой голос, то придется использовать микрофонный усилитель, так как сигнал с микрофона слабоват.
Это мой вариант, усиливающий сигнал на 20 дБ.
Подключается к модулятору вместо штекера
Фото моей конструкции
1. Отсек для 4 батареек 2. Выключатель с разъёмами для подключения модулей. Раздаёт электричество от батареек 3. Гнездо, для подключения плеера. Правый и левый каналы объеденены через резисторы 51 Ом. Если используем микрофон, то здесь должен стоять микрофонный усилитель 4. Модулятор. 5. Модуль, где установлен лазер, красный светодиод и переключатель между ними. Желаю успехов в экспериментировании!
PS Если вы уже собрали усилитель на LM386, то предлагаю другой опыт. Вместо приемной части подключите катушку(например от реле) и погрузитесь в звуки проводов, электроприборов и гаджетов.
