Configuración del micrófono láser

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Actualmente estoy construyendo un micrófono láser con una fuente de puntero de láser rojo de 5 mW según la idea que se encuentra a continuación, no directamente en los altavoces o los auriculares, pero las señales deben enviarse a la computadora para un análisis adicional.

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No estoy satisfecho con que el área de detección sea demasiado pequeña y ya tengo una célula solar de 1 V ya que se ha sugerido que la célula solar podría ser otra opción como detector de láser también. Simplemente capto la salida bruta de la célula solar y la introduzco en la computadora portátil con un cable de audio auxiliar de 3,5 mm.

¿Fototransistores de área activa grandes? Y ¿pueden las células solares ser un reemplazo

El problema al que me enfrento actualmente es el alto nivel de ruido y los picos de armónicos de 50 Hz cuando verifico el espectro de audio grabado (a veces funciona muy bien porque se puede escuchar un audio claro) pero estoy pensando en algo mejor y mucho más sólido. alternativas para mi configuración.

Se me vinieron a la mente los fotodiodos, pero vi que no son adecuados en condiciones de luz diurna. Tendría que usar lentes ópticas para concentrar el rayo láser en la superficie del fotodiodo.

Así que mi pregunta es Si voy a utilizar una célula solar como detector de láser, ¿qué puedo hacer para mejorar la capacidad de respuesta y reducir el ruido inherente? O Si voy a usar el fotodiodo como detector principal, ¿qué tipo de fotodiodo tiene una capacidad de respuesta rápida, la configuración óptica que debo usar y cualquier otro problema posible que deba resolver?

Gracias.

P / S: Soy consciente de que el ruido de 50Hz puede provenir de la interferencia de la línea de alimentación, pero aún existe, incluso si no está conectado a fuentes de alimentación de CA. También me aseguro de apagar las luces y realizar grabaciones en entornos oscuros. Usé filtros pasivos de paso alto que consisten en resistencias y condensadores que tienen un corte a 92Hz. El efecto no es realmente tan bueno, pero al menos puede atenuar el ruido de 50 Hz.

La configuración completa (actualmente no funciona) Celdasolarutilizadaaquí Elespectroderuidodelagrabaciónpurasinningunafuentedeluzbrillaenlacélulasolar

    
pregunta Ng ZL

1 respuesta

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@Jonk le ha proporcionado los conceptos básicos de la respuesta: modular el láser con una frecuencia conocida y luego demodular en el lado de recepción.

Usted dice que no quiere meterse en moduladores y demoduladores "caros".

La clave real es que usted dijo que la señal se está enviando a una PC para su procesamiento posterior. Esto es una cosa buena Le ahorra tener que construir un demodulador.

Este sitio muestra cómo construir un modulador láser simple.

Aquí está el circuito:

EstetransmisorestádiseñadoparaconectarsealalíneadeunaPCparatransmitirmúsicaaunaltavoz.

Puedeusarloparagenerarlaseñallásermodulada.

UtilizaunprogramageneradordeseñaldeaudioenlaPC.Establézcaloenunafrecuenciaconocida(probablementeprobaríaunos15kHz)yconectelalíneaaesecircuitodeltransmisorláser.

Ahora,tienesunrayolásermodulado.

ConectelasalidadesureceptorexistentealalíneaenlaPC.Puedeaumentarlafrecuenciadecortedelfiltrodepasoaltoa10kHzomenos.Reduccióninstantáneadelruido.Elparpadeode50Hzdelaslucesylaluzsolaryanoesunproblema.

Ahora,tieneselproblemadequeelaudioquequieresescucharsuenacomoalgoqueunbateusaríaparalaecolocación.

LaPCpuedearreglareso.

GNUOctave,python(conScipy)ymuchasotrasbibliotecasdeprocesamientodeaudiodesoftwarepuedenrealizarlamezclayelfiltradonecesarios,asincostoalguno.

Puedegrabarelaudioyprocesarlomástarde:recuperaciónfueradelíneadelaudio.

O,podríausaralgocomo PureData y hacerlo en tiempo real, también de forma gratuita. Puredata también puede generar el tono para el modulador.

Como sea que vayas, la demodulación es fácil:

  1. Multiplique (module) el audio recibido con la señal original que utilizó para modular el láser (15 kHz). No importa si la fase es la misma.

  2. La banda pasa la señal. Corte inferior de alrededor de 300Hz, corte superior de 3kHz.

Trabajando sin conexión, puedes escribirlo en un nuevo archivo.

Trabajando en tiempo real, puede alimentar la salida a un auricular. Su modulador láser solo necesita un canal, por lo que podría usar un canal de salida para la señal de modulación y otro para monitoreo.

Barato y (bastante) fácil. Creo que es una configuración bastante simple.

La implementación se deja como un ejercicio para el estudiante.

Harías bien en considerar por qué elegí las frecuencias que nombré como ejemplos. Su instructor debe o (debería) preguntar de dónde vienen.

Los elegí intencionalmente.

Realmente no quiere tener que decirle al instructor "Los obtuve de algún yoyo en Internet".

Averigua por qué esas frecuencias son útiles. En particular, cómo va el paso de banda de audio junto con la frecuencia del modulador y el ancho de banda de audio de la tarjeta de sonido de la PC.

Un haz modulado funciona mejor (menos ruido y rechaza las fuentes de luz constantes) porque en el lado de recepción puede filtrar todo lo que no está modulado.

Module a 15kHz y coloque un filtro de paso de banda en esa frecuencia en el receptor.

El paso alto elimina la luz constante (CC) y debido a que puede ser bastante alto, también elimina el zumbido que se escucha cuando las luces parpadean a la frecuencia de la línea de alimentación.

El paso bajo elimina la basura realmente alta frecuencia (silbidos) que no quieres escuchar de todos modos.

Sugerencias:

  1. 300Hz a 3000Hz es sobre el rango de frecuencia de los teléfonos analógicos (cableados) y es completamente adecuado para comprender lo que dice su objetivo.

  2. Sus señales deben permanecer dentro del ancho de banda de una tarjeta de sonido (22050Hz.)

  3. Al multiplicar dos señales (modulando), obtendrás un mish-mash que contiene la suma de las frecuencias y la diferencia de las frecuencias. ¿Qué obtienes cuando mezclas 15kHz con 3kHz?

La reflexión contiene su tono de 15 kHz modulado con las vibraciones de voz recogidas por la superficie reflectante.

    
respondido por el JRE

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