Переход на основную страницу автора лазерной связи http://ussr.to/Russia/svyaz/laser.html

Модулятор лазерной связи

Последним доводом, убедившим меня в необходимости оптической развязки модулятора от витой пары- выход из строя очередной указки при подключении разъёма витой пары к однотранзисторному модулятору. При анализе оказалось, что при обесточенном модуляторе кристалл лазера оказывается включённым через диод (переход Б-К)  к линии со всеми её наводками (наведённая ЭДС) и прочими проявлениями, опасными  для лазера выбросов напряжений. Оптической развязкой решаем несколько проблем- электрически изолируем лазер от кабеля, минимизируем затраты на ремонт в случае грозы (если не прямое попадание) и компенсируем нелинейные искажения, вносимые нелинейностью световой характеристики лазера, т.к. в моём варианте светодиод в развязке работает в противофазе с лазером, а характеристики у них, в первом приближении, похожи, а значит искажения обоих частично компенсируют друг друга.

mod1.gif (7125 bytes)

mod2.gif (9174 bytes)

mod3.gif (7504 bytes)

mod4.gif (9114 bytes)

mod5.gif (10124 bytes)

mod6.gif (6762 bytes)

Как видите, первые два каскада модулятора почти в точности повторяют схему первых двух каскадов приёмника, и  являются усилителем сигнала, полученного от фотодиода.

mod7.gif (10941 bytes)

В схеме модулятора я, возможно, излишне перестраховался в схеме питания лазера, но игра стОит свеч, когда имеешь дело с таким капризным материалом.

В модуляторе от витой пары (можно назвать оптоэлектронной парой или оптроном) применён фотодиод инфракрасный, дешёвый, который в принципе показал лучшие частотные характеристики, чем остальные известные мне отечественные. В принципе его можно заменить на другой, более доступный (доступный вам) но потеряете в полосе пропускания, а это может оказаться критично для всей связи, хотя запас по частоте оказался неплохим. У меня в макете короткие импульсы Манчестера были в два раза меньше по амплитуде длинных, а связь прерывалась когда разница достигала уровня 2.5

В фильтрах по питанию стоИт по две ёмкости не от хорошей жизни, электролиты в силу своей конструкции скрученных обкладок, имеют большую индуктивность и плохо фильтруют высокочастотную помеху, по сему приходится ставить ещё одну меньшую ёмкость, но высокочастотную.

Обращение с указкой требует особых мер предосторожности, задача состоит в том, чтобы не замкнуть никакую цепь через кристалл лазера, ни статику, ни наведённую ЭДС, ни ёмкостные составляющие. Для этого необходимо соединить в процессе пайки одним проводом жало или корпус паяльника, руку (палец) и выводы лазера, при этом паять надо выключенным из сети (но нагретым) паяльником, а схема должна быть отсоединена от всех источников питания и прочих внешних цепей. При этом следует

Очень строго соблюдать технику безопасности - выключить из розетки все силовые приборы, источники питания и внешние соединения (витая пара, компьютер) и только после этого соединять общим проводом паяльник , руку и лазер.

И лучше будет, если вы настройку проведёте с "дохлой" указкой, а потом, соблюдая все меры предосторожности, подпаяете исправную, после чего уже не будете касаться ни рукой, ни щупом не только лазера, но и питающие его цепи.

К недостаткам схемы можно отнести нерешённый вопрос термостабилизации кристалла лазера, а без неё он будет зимой гореть ярче, а летом тусклее, и всё бы ничего, но возможны нелинейные искажения, а у нас их и так немало. Подведение питания по витой паре, когда оно идёт по одной паре с сигналом- не рассмотрено, но в витой паре есть четыре   лишних провода, вот по ним и можно пустить питание- это есть лучший вариант. Ко всему прочему, схема испытана в виде настольного макета и не проверена при перепадах температуры, влажности и прочих " чудес" при работе на открытом воздухе.

Настройка модулятора

Модулятор от витой пары при правильном монтаже работает без всяких настроек.

Первые два каскада усилителя при соблюдении всех номиналов и указанных на схеме транзисторах проблем не создадут, а вот с модулятором лазера придётся повозиться.

Первое- необходимо установить максимальный ток через ограничитель тока -равный 40мА, для этого можно вместо постоянного резистора R13 поставить переменник примерно на 30 оМ, желательно проволочный и с точной настройкой (с винтиком).

Включить питание (лазер, даже дохлый, пока не впаивать) замкнуть тестером   эмиттер Q4 на землю и замерять ток подстраивая резистор R13. Необходимо установить 40мА,- указка защищена, теперь ни при каких обстоятельствах (кроме внедрения внешних цепей и критичных выбросов в питающих цепях) ток через указку не будет превышать допустимый предел.

Подпаять дохлый лазер, установить напряжение =0.3V на резисторе R16, подстраивая величину R11 -таким образом мы установили начальный ток лазера = 30мА. Подключить генератор манчестера (или меандра) на вход оптрона (модулятора от витой пары), установив предварительно выходное напряжение = 1.7V (если у вас выход генератора ТТЛ, а там около 4-х вольт, то нужно подпаять последовательно с выходом ТТЛ  резистор 100 оМ или около того) Дальше нам придётся регулировать амплитуду тока модуляции +/- 10мА (от 20-ти до 40-ка мА) измеряя напряжение на том же R16 осциллографом, регулируя амплитуду взаимным расположением светодиода и фотодиода  (оптрона).

Повторю, что модулятор от витой пары и усилитель с модулятором лазера необходимо питать от разных источников питания с разными сетевыми трансформаторами, и у них не должно быть общих цепей, именно в этом случае будет максимальная защита.

Переход на основную страницу автора лазерной связи http://ussr.to/Russia/svyaz/laser.html