Optische Datenübertragung (Irda?) mit AVR

[sigo]

Ich möchte eine optische Datenübertragung mit mind. 115,2kBd auf bis zu 50m (Laser) realisieren. Ach ja, in Luft nicht in Glasfaser.

Alle Hinweise auf aktuelle Komponenten sind willkommen. (Hatte 10 Jahre mehr oder weniger Pause..wg. Kindererziehung usw.

Meine Vorstellung:

Laserdiode, die sich mit mind. 5MHz modulieren lässt und auf ca. 20cm Strahldurchmesser @50m.

Die Richtwirkung ist wichtig, daher kein WLAN o.ä.

Passende Fotodiode/ -transtor /-IC

Stelle mir vor, dass man evtl. mit IRDA@115,2kBaud arbeiten könnte?
Also gepulste asynchrone Übertragung..

Welche Komponenten? / ggf. Schaltung?
Software?

Kann man ggf. Teile aus einem CD-RW oder DVD Laufwerk verwenden?
Hat jemand da was?

THX


Sigo

[stegr]

Versuchen wir mal das ganze halbwegs systematisch durchzugehen:

1) Laserquelle: Laserpointer oder stärker - was anderes dürfte auf die Entfernung zu schwach werden. Teile aus Laufwerken sind definitiv zu schwach.

2) Richtwirkung: Beim handelsüblichen Laserpointer schon recht gut, zur Streulichtabwehr beim Empfänger würde ich einen längeren Kasten oder ein längeres Rohr vor die Diode setzen - damit bleibt das Streulicht weg und dir kann keiner von der Seite reinleuchten. Ansonsten Photodiode und davor nen passenden Farbfilter zur Sicherheit (und zur Feuchtigkeitsabwehr)
Das ganze ist dann ähnlich wie die käuflichen Laser-Richtfunkstrecken, z.B.: http://www.cbl.de/optischer_richtfunk/images/laserlink.jpg

3) Modulation: Die Laserdiode lässt sich nur in Amplitude und Phase modulieren - FM ist quasi nicht möglich (ausser durch warmmachen und abkühlen). Am einfachsten dürfte AM sein, genauer: OOK (On-Off-Keying - einfach ein- und ausschalten).

4) Protokoll: IrDA selber würde ich (wenn ich es vermeiden kann) nicht implementieren, da der ganze Protokollaufwand doch relativ heftig ist.
Wenn du Nebel und Co berücksichtigen musst, entweder:
a) fortlaufender Datentransfer und dazu massive FEC (Forward-Error-Correction). Der Sender muss sich dann nur ums rausschicken kümmern und der Empfänger muss schaun (besser: hoffen), dass er alles lesen kann und wenn er nen Fehler entdeckt den mittels der Fehlerkorrekturbits wieder ausgleichen.
b) Paketweiser Datentransfer: Sender schickt ein Paket raus und Empfänger bestätigt den Erhalt. Fehlerkorrektur: CRC zur Detektion und dann einfach nochmal das Paket schicken lassen.
Vor- und Nachteile:
Bei a) ist nur ein Kanal nötig, d.h. nur zum Empfänger hin, kein Rückkanal nötig - den braucht man bei b) auf jeden Fall.
b) ist einfacher zu implementieren, da die Routinen zur FEC doch relativ kompliziert sind. Dazu kann es bei a) sein, dass mal ein Datenpaket nicht korrigiert werden kann und somit Daten verloren gehen. Das ist bei b) durch ausreichend Speicher im Sender (zum Puffern) vermeidbar.
Beispiele aus der Praxis (für weitere Infos dazu): a) DVB (z.B. Digital-Sat, ...) b) Ethernet

5) Bandbreite: Die hatte ich ganz vergessen - bei OOK hängt von zwei Sachen ab:
a) vom verwendeten Phototransistor, aber wenn man da einmal Datenblätter wälzt, sollte man einen finden, der einige 10 MHz mitmacht.
b) Der Sender muss den Laser entweder schnell genug an- und ausschalten, oder (was deutlich schneller ist) mit einem Spiegel ablenken. Um das schnell genug hinzubekommen, würde ich einen Piezo-Kristall nehmen und darauf den Spiegel kleben (naja, bei NF würde ich das selber machen, drüber würde ich das aufgrund der Größe - oder besser Kleinheit - eher fertig kaufen).

So, ich denke das waren so die wichtigsten Sachen dabei...

MfG
Stefan

[Ratber]

Oder man nimmt einfach ein Handelsübliches 75-80€ IR-Lasermodul mit Modulationseingang und verstellbarer Optik.

IR-Aus zwei Gründen:

1. kommt IR wegen der längeren Wellenlänge wesentlich besser durch Nebel als 630-650er Module.


2. Sieht man IR nicht und was keiner sehen kann das regt auch keinen zum Unfug an.
Das die Verbindung so laufen muß das nicht versehentlich einer reinblicken kann dürfte wohl klar sein :wink:





Teile aus Laufwerken sind definitiv zu schwach.

Ja Laser aus CD-ROM oder DVD-Rom sind zu schwach.
Bei Lasern aus Brennern siht das ganz anders aus.
Da gehts bis auf 100mW und mehr je nach Gerät.

[Vogon]

Hast du dir das schon mal angeschaut ?
https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?p=150421#150421

[sigo]

@Stefan, danke für die umfangreiche Info

@Ratber
handlesübliches Modul mit Modulationseingang klingt gur

@Vogon
Danke für den Link

[Ratber]

Ich hab mal ne Runde geschnuppert.

Bei Conrad gibts unter 187585 nen 670nm Modul mit Fix-Optik und Modulationseingang bis 25 Khz für rund 50€

Is ncht ganz dein Ziel aber zeigt die Richtung auf was Preis/Leistung angeht.

[sigo]

Danke Ratber,

wenn man mit der Manchestercodierung senden würde, also keine zusätzliche Modulation benutzen würde, könnte man also ggf. sehr optimistisch auf 9600Baud kommen.

Hmm, wär ja für ein Experiment auch OK. Aber eben nicht ganz das, was ich brauche. Und ich müsste dann doch noch mal von vorn anfangen. Also such ich erstmal mal weiter. Evtl.muss man doch mit nem Piezzospiegel oder so modulieren?

@Vogon: Dein Link: Das hat Mario ja wirklich prima gemacht. Alle Achtung.

[Ratber]

Du kannst dir aber auch selber was basteln.

Laserdioden gibts reichlich zu kaufen,die Versorgung ist auch kein Buch mit 7 Siegeln.
Da gibt es einiges fertiges im Web denn du bist ja nicht der erste der ne Laserrichtkomunikation bauen will.
Da läst sich dann auch ne eigene Modulation einpflegen.