Trasmissione laser con Arduino: 4 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Questo progetto era per lo scienziato BT Young nel 2019.

Mi occupavo del "Modello dimostrativo".

La dimostrazione erano due laser controllati da Arduino che lampeggiano per inviare un segnale a un altro Arduino a una certa distanza. È stato testato per funzionare fino a 100 m, oltre a ciò, mettere a fuoco e puntare i laser era un grosso rompicoglioni. Abbiamo calcolato una distanza massima teorica (assumendo un laser molto collimato) di alcune migliaia di km.

Abbastanza orgoglioso di averlo fatto funzionare. Siamo stati intervistati da alcuni politici e professori e siamo persino arrivati ai giornali e alla TV locali di Dublino. Siamo stati persino twittati da un docente in DCU!!!

In termini di premi, siamo stati premiati con "Altamente lodati".

Forniture

Per il trasmettitore dimostrativo ho usato:

Un clone di Arduino Uno

Un alimentatore per i laser. L'arduino è stato alimentato da un laptop.

2x laser verdi ad alta potenza

Relè per controllare i laser (non avevamo MOSFET o altro)

Un grande schermo LCD con uno zaino I2C per visualizzare il testo ecc.

2x LED per lampeggiare contemporaneamente ai laser, una verde e una rossa (principalmente per effetto ma anche per il debug) le luci lampeggianti tendono ad attirare le persone e a farlo sembrare più fresco.

Per il ricevitore abbiamo usato:

Un clone di Arduino Uno

2x fotodiodi

Resistori assortiti per regolare la sensibilità

2x LED per mostrare quale segnale sta arrivando per il debug e la risoluzione dei problemi. Anche per effetto come con il trasmettitore.

Uno schermo LCD per visualizzare le trasmissioni ricevute

Un interruttore per resettare l'arduino

Fase 1: Fase uno: assemblaggio

Tutto è stato assemblato come mostrato negli schemi.

Una coppia laser e fotodiodo è stata utilizzata per i dati, l'altra per l'orologio. È possibile utilizzare un solo laser per entrambi, ma all'epoca non lo sapevo.

Abbiamo realizzato alcune custodie improvvisate per i moduli trasmettitore e ricevitore in Lego per la presentazione.

Per garantire che fosse chiaro che non esisteva una connessione cablata tra i due dispositivi, è stata utilizzata un'alimentazione separata per ciascuno. I due laser, avendo voltaggi differenti, erano alimentati separatamente da una verruca a parete e da regolatori di tensione. So che l'uso dei relè non è l'ideale in quanto limita la velocità di trasmissione, ma era tutto ciò che avevamo a disposizione in quel momento.

Passaggio 2: codice

Il codice è quello che ha richiesto più tempo in quanto non avevo molta esperienza prima di tentare questo progetto.

Il mio codice è disponibile sul mio github

Passaggio 3: test

Se devi farlo da solo, dovrà essere testato.

L'ho fatto registrando le uscite di uno dei fotodiodi e incollando i risultati in un foglio di calcolo.

Da lì ho modificato il valore dei resistori sul ricevitore fino a quando il grafico che è stato emesso è stato il più definito possibile. La velocità era quindi l'obiettivo successivo. Più velocemente il laser lampeggia, minore è la luminosità e quindi minore è la qualità del segnale. Eravamo limitati dai relè a 60 hz circa, ma riuscivamo a raggiungere velocità fino a 50 bit al secondo (ogni carattere era di 1 byte, circa 6 lettere al secondo) con i laser più potenti che avevamo e con i fotodiodi impostati per essere più sensibili. Più di così, i relè hanno iniziato a perdere i cicli di clock.

Passaggio 4: prodotto finale

ha funzionato quasi sempre come un incantesimo, soprattutto per il poco spazio disponibile nel nostro stand.

Abbiamo scoperto che le luci lampeggianti, i cavi, gli schermi, ecc. hanno attirato abbastanza bene le folle.