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ix1ixg

oltre 2000 messaggi sul Forum

Inserito il - 07/12/2021 : 13:36:50
Ciao a Tutti, qualche settimana fa, chiaccherando con un amico, considerando la visibilità presente tra le nostre abitazioni e la distanza piuttosto elevata trà le stesse (“elevata” in funzione dell' orografia del territorio in cui vivo, una città contornata da monti piuttosto ravvicinati alti oltre 3000 mt dove albe e tramonti possono essere solo immaginati) mi venne l' idea di tentare un collegamento radio utilizzando un comune puntatore laser rosso, a quel punto, ciò che mancava era praticamente tutto... complice qualche ritaglio di tempo disponibile, in queste 2 ultime serate ho realizzato un semplice rtx in grado di soddisfare le seguenti esigenze: 1 più semplice possibile 2 disponibilità immediata di tutti i componenti 3 componentistica comune 4 discreta qualità audio Partendo dal puntatore, ho utilizzato quello di un vecchio portachiavi, il primo passo da fare era verificarne la banda passante, per portarla a circa 4/5 MHz è stato necessario eliminare 2 capacità presenti al suo interno, come immaginerete nessuna caratteristica di tale parte era disponibile, per caratterizzarlo lo ho semplicemente collegato al generatore ricercando ad occhio un settaggio che permettesse la miglior qualità e banda passante, riportando poi al modulatore i parametri di offset ed ampiezza del segnale corretto. Come trasduttore per la parte ricevente, ho utilizzato un comunissimo fotodiodo BPW34, opportunamente polarizzato offre una banda passante di qualche MHz e una sensibilità accettabile... La scelta di utilizzare per questo rtx un tipo di modulazione digitale è stata dettata da molteplici fattori, per primo come sempre la semplicità, per secondo, la possibilità di sfruttare il laser a piena potenza senza correre il rischio di danneggiarlo, per terzo e non per ultimo, gironzolando per la rete non ho trovato nessuna realizzazione simile, qualcuno ha realizzato tutto in modulazione di frequenza e qualcun' altro peggio in ampiezza... il divertimento, almeno per quanto mi riguarda, consiste nel provare cose nuove, o a limite se già progettate nel migliorarne le prestazioni... Le caratteristiche ottenibili compatibili con quanto sopraelencato sono le seguenti: Modulazione tipo OOK Risoluzione 8 bit Bitrate circa 248618 b/s Banda passante audio circa 12 KHz Compressione Nessuna Protocolli di correzione di errore Nessuno Il tx lo ho realizzato con pic16f876 che non fa null' altro che digitalizzare segale audio ed impacchettarlo per poi darlo in pasto al laser driver, mentre il ricevitore esegue l' operazione inversa, realizzato con pic16f628, spacchetta lo stream in 8 bit che vengono convertiti in segnale analogico da una rete ladder, ecco gli schemi a blocchi: Immagine: 19,09 KB Immagine: 5,18 KB quelli elettrici non li ho disegnati, gli stadi preamplificatori sono dei comuni stadi in classe A in cascata facilmente dimensionabili. Qualche foto e qualche misura... Questo è il setup completo, il tx è talmente semplice che lo ho lasciato sulla scheda di sviluppo, eseguendo il test ad una 20ina di cm per ridurre la potenza laser, ho omesso il driver pilotandolo direttamente con l' uscita del micro, come potete vedere nel dettaglio che segue, l' intensità luminosa è davvero bassa per far “sganciare” il ricevitore sono necessari 4 fogli di carta davanti al fotodiodo, con 3 ancora funziona... (non ho nulla a disposizione per misurare la potenza del fascio, per cui tutto alla bricoleur), la bredboard, contiene microfono con preampificatore + lpf: Immagine: 46,85 KB Dettaglio dell' intensità della luce laser, il rapporto tra intensità luminose è come appare in realtà: Immagine: 14,38 KB Pattern tx in ingresso al diodo laser sotto (le seghettature sono dovute alla sonda della mutua utilizzata e dai collegamenti troppo lunghi della stessa) , pattern in rx prima del trigger/squadratore: Immagine: 37,08 KB Come sopra in basso, in alto pattern in rx dopo lo stadio trigger/squadratore: Immagine: 42,55 KB Sinusoide a 1 KHz in ingresso al tx sotto, in uscita dal rx sopra: Immagine: 48,26 KB Una nota riguardo alla dinamica, sia a limite dello sgancio che alla massima potenza del laser, il segnale all' uscita del trigger/squadratore rimane identico per cui in tal senso non si presentano inconvenienti. Dettagli della rete ladder: Immagine: 32,88 KB Dettagli dell ricevitore: Immagine: 57,66 KB Immagine: 89,5 KB Io che conto sino a 5, (dopo non mi ricordo cosa viene ) registrato in uscita dal ricevitore con il setup corrente... la voce non è il massimo a causa della posizione scomoda nella quale ho eseguito la registrazione e il “soffio” intorno alle parole è dovuto appunto alla risoluzione di soli 8 bit utilizzata per il campionamento. Il file và scaricato e rinominato in mp3: audio.txt (126,69 KB) Sviluppi futuri ? Nessuno, se non acquistare un laser da qualche centinaio di mW per fare il test a distanza, la prossima estate, ora fa troppo freddo, quello che ho è scollimato e con lente rigata, impossibile utilizzarlo per fare più di qualche Km... magari ritoccherò il FW dell rx per limitare il jitter residuo (scritto in asm basta equalizzare il numero di cicli tra istruzioni normali e di branch) anche se è talmente insignificante da non rappresentare un problema. Utilizzando componentistica specifica e micro con prestazioni superiori si potrebbero aumentare parecchio le prestazioni, magari qualcuno di voi ha voglia di farlo, io per ora torno ai miei innumerevoli impegni... P.S. Post scritto come al solito in maniera molto semplicistica e con pochi dettagli, non me vorranno gli specialisti, purtroppo il tempo a disposizione è sempre poco... Ciao a Tutti, Dave.


Messaggi: 2207 ~ Membro dal: 15/05/2007 ~ Ultima visita: 01/02/2024

IK1PXM

oltre 100 messaggi sul Forum

Inserito il - 07/12/2021 : 14:06:11

Dave, complimenti per la interessante realizzazione e per la buona descrizione.
Mi faresti venire voglia di vincere la pigrizia e provare a replicarlo, ma purtroppo invecchio e divento sempre più pigro.

La trasmissione dei dati avviene in modo asincrono ?
1 bit start,8 dati, 1 stop ?

73 Marco

Firma di IK1PXM

Marco
marco DOT ducco AT virgilio DOT it

Città: Torino ~ Messaggi: 396 ~ Membro dal: 24/03/2011 ~ Ultima visita: Ieri

IZ1PMX

oltre 500 messaggi sul Forum

Inserito il - 07/12/2021 : 18:43:20

ciao Dave
Complimenti per l'idea di utilizzare un laser.
La qualità audio non dovrebbe essere malvagia ,qualche anno fa abbiamo fatto dei test in RF e ricordo che era ben comprensibile.
Quindi il firmware è quello di allora ?.
73 Alfredo iz1pmx

Firma di IZ1PMX

http://www.qrpitalia.it/

<-divide et impera->

Regione Piemonte ~ Prov.: Verbano-Cusio-Ossola ~ Città: Omegna ~ Messaggi: 662 ~ Membro dal: 24/12/2012 ~ Ultima visita: 28/07/2024

IW1FOO

meno di 50 messaggi sul Forum

Inserito il - 07/12/2021 : 21:38:24

Ciao Dave ottima descrizione ho dato un occhiata in giro ma diodi laser rossi al massimo si trova 200mw secondo te potrebbe andare?. https://it.aliexpress.com/item/3272...625158%22%7D

Firma di IW1FOO

73 DE IW1FOO

Regione Val D'Aosta ~ Prov.: Aosta ~ Messaggi: 4 ~ Membro dal: 20/10/2020 ~ Ultima visita: 19/07/2023

ix1ixg

oltre 2000 messaggi sul Forum

Inserito il - 08/12/2021 : 14:15:09
Ciao a Tutti, Marco, grazie per l' apprezzamento, si, la trasmissione avviene in modo asincrono 1 bit di start e 8 bit di dati, nessun bit di stop, il micro in rx “riprende fiato” nelle pause necessarie all' adc del tx per effettuare la conversione... vincendo la pigrizia, si potrebbe provare a migliorare il dispositivo sfruttando tutti e 10 i bit offerti dall' adc, aumentando il tempo di conversione e la risoluzione del simbolo, si ridurrebbe la banda passante aumentando però la fedeltà, sempre a patto di utilizzare per la rete ladder dei resistori con una precisione almeno del 0.1%, con 8 bit io mi sono fatto bastare l' 1% di tolleranza di quanto avevo nel cassetto, tutto dipende, sempre dal numero effettivo di bit che si vogliono ottenere riferendoci al solo errore di non linearità... se mi verrà la voglia proverò a valutare le velocità dei micro e nel caso a selezionare manualmente i resistori... Alfredo, grazie, spero tutto bene... avrei aspettato ancora qualche giorno per mandarti un saluto... la qualità audio la puoi valutare scaricando il file audio.txt, lo rinomini in audio.mp3 e lo ascolti... con il mio metro di misura, direi che si sente discretamente, certamente migliorando il filtraggio in tx-rx e aggiungendo qualche bit di risoluzione si potrebbe rasentare la perfezione (almeno per le mie orecchie) eliminando quel residuo di granulosità pagando il prezzo di una minor banda passante... Riguardo al FW si, ho recuperato quello scritto allora ed ho aumentato al massimo la velocità... in questo caso non sono previsti algoritmi di cifratura protocolli di correzione o compressione, ho appositamente ricercato il massimo bitrate per valutare i limiti complessivi del sistema casereccio... Fabrizio, avevo visto rigirando un po' per la rete qualcosa da 0.5...1W, non ho la più pallida idea se 0.3W saranno sufficienti, molto dipenderà dalla giornata... una cosa è certa, prima di acquistare il puntatore, bisognerà provare ad occhio con un puntatore da 4 soldi di qualsiasi colore che cosa si vede (riesuma quello verde... io dovrei avere in giro una penna con puntatore, proverò a cercarla)... un altro fatto da non trascurare, è la possibilità di poter aprire il nuovo puntatore, all' interno sarà sicuramente presente qualche capacità che ne limiterà la banda passante, se non addirittura la componentistica attiva... per andare a colpo sicuro, bisognerebbe acquistare solo il diodo, progettarci intorno un driver adeguato (esistono degli integrati specifici per questo servizio) e cercare un' ottica adeguata da abbinargli... nel puntatore, se tutto va bene, risulta essere tutto compreso... tempo ne abbiamo prima che ritorni un po' di caldo... Ciao a Tutti, Dave.


Messaggi: 2207 ~ Membro dal: 15/05/2007 ~ Ultima visita: 01/02/2024

ik1zyw

oltre 500 messaggi sul Forum

Inserito il - 09/12/2021 : 16:25:06

Ciao Dave e tutti.
Anche io sono "attivo" sulle lunghezze d'onda ottiche, ma con LED di potenza al posto dei laser per una serie di motivi:
* i laser di potenza superiore ai comuni puntatori sono estremamente pericolosi (per gli occhi)
* i laser hanno un fascio talmente stretto che bisogna usare delle meccaniche di altissima precisione per il puntamento
* i LED costano meno e sono più tolleranti
* i laser di potenza superiore ai comuni puntatori sono estremamente pericolosi (per gli occhi) [lo so che lo sto ripetendo]

Il lavoro impostato da Mauro WVQ (e io lo seguo perché ho meno tempo) è di usare LED "stretti", con un fascio di 20°, e di "amplificare" in ricezione aumentando l'area di cattura con una lente di Fresnel. In RX il BPW34 o la pappa pronta OPT101 e simili. Al mercatino di Tortona lo scorso luglio abbiamo fatto una prima prova per verificare la compatibilità dei setup ... in pieno giorno! Modulazione voce su PWM a qualche decina di kHz, oppure MCW (OOK a frequenza udibile).

Questo tuo post mi ha fatto ricordare che voglio provare le modulazioni tipo JT9 per collegamenti che usano la riflessione sul cielo/nuvole.

73,
Paolo IK1ZYW
Torino

Firma di ik1zyw

GQRP #12058 + I QRP #476

Regione Piemonte ~ Prov.: Torino ~ Città: Torino ~ Messaggi: 698 ~ Membro dal: 08/04/2005 ~ Ultima visita: 03/11/2024

ix1ixg

oltre 2000 messaggi sul Forum

Inserito il - 10/12/2021 : 16:32:34
Ciao Paolo, interessante l' utilizzo del PWM, in fase di progettazione, non lo avevo preso in considerazione, forte forse di un vecchio progetto già pronto al quale apportare solo qualche variazione... anch' esso sfrutta la piena potenza degli emettitori (laser o comuni led) senza la neccesità di dover controllare in continuazione che la potenza di targa dei device non venga superata, anche se i normali led, da questo punto di vista, risultano meno delicati... Inizialmente, avevo pensato anche io ad un pannello di led di potenza adeguata, ho avuto però l' impressione, guardando come si presentano le varie luci che giungono dal paese in cui risiede il mio corrispondente, che non sarebbe stato sufficiente a patto di non utilizzare lenti piuttosto importanti, di conseguenza con un normale led ci ho fatto solo alcuni test sul banco (a puro titolo informativo, un led rosso con angolatura sconosciuta, regolato per smettere di funzionare a circa 5 cm dal fotodiodo, con una normale lente di ingrandimento posta davanti al fotodiodo a 2 mt di distanza ancora non sganciava)... il laser lo ho scelto appositamente per la densità di potenza che riesce ad ottenere e soprattutto per la scarsa divergenza ottenibile, certamente il puntamento non sarà per nulla semplice... vedremo cosa si riusciremo a realizzare a livello meccanico per poterlo effettuare e soprattutto, senza accecarci (fai bene ad informare dei rischi relativi, è molto facile trovare qualche stolto che mette a rischio la propria incolumità mettendo mano a dispositivi che non conosce, qui si rischia la cecità, con i piccoli amplificatori di potenza a tubi addirittura la vita). Ho dato un' occhiata alle caratteristiche dell' OPT101, possiede un buon guadagno anche se la banda passante è di 14 KHz, ottimale per il PWM da qualche 10ina di KHz cui mi parlavi... visto che vorrai provare a giocare con segnali molto bassi, hai per caso provato a comparare la rumorosità di questo fotodiodo con quella del bpw34, seguito da una catena di stadi amplificatori ? Sarebbe interessante metterli a confronto... con il circuito che ho realizzato, in uscita dai 4 primi stadi, al buio, ho un rumore di circa 30 mV che diventano 20 cortocircuitando il fotodiodo, questo senza utilizzare transistor a basso rumore.... per ottimizzare bisognerebbe provare ad utilizzarli accoppiati a dei fet (almeno sui primi 2 stadi). Le prova da fare, nel complesso, sarebbero davvero parecchie, io purtroppo di tempo a disposizione ne ho davvero poco per cui mi limito a giocherellare un pochino, di attività neppure a parlarne, preferisco decisamente, per quel poco tempo che ho a disposizione, eseguire qualche test su banco... Ciao a Tutti, Dave.


Messaggi: 2207 ~ Membro dal: 15/05/2007 ~ Ultima visita: 01/02/2024

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