Transmissão a laser com Arduinos: 4 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Este projeto foi para o cientista BT Young em 2019.

Fui responsável pelo "Modelo de Demonstração".

A demonstração foram dois lasers controlados por arduino que piscam para enviar um sinal para outro arduino a alguma distância. Foi testado para funcionar até 100m, além disso focar e apontar os lasers foi um grande pé no saco. Calculamos uma distância máxima teórica (assumindo um laser muito colimado) de alguns milhares de km.

Muito orgulho por ter funcionado. Fomos entrevistados por alguns políticos e professores e até chegamos aos jornais locais e à TV em Dublin. Nós até tuímos sobre isso por um palestrante no DCU !!!

Em termos de prémios, fomos atribuídos "Altamente elogiados".

Suprimentos

Para o transmissor de demonstração que usei:

Um clone de arduino uno

Uma fonte de alimentação para os lasers. O arduino foi alimentado por um laptop.

2x lasers verdes de alta potência

Relés para controlar os lasers (não tínhamos MOSFETS nem nada)

Uma grande tela LCD com uma mochila I2C para exibir o texto etc.

2x LEDs para piscar ao mesmo tempo que os lasers, um verde e um vermelho (principalmente para efeito, mas também para depuração) luzes intermitentes tendem a atrair as pessoas e torná-lo mais legal.

Para o receptor, usamos:

Um clone de arduino uno

2x fotodiodos

Resistores variados para ajustar a sensibilidade

2x LEDs para mostrar qual sinal está chegando para depuração e solução de problemas. Também para efeito como com o transmissor.

Uma tela LCD para exibir as transmissões recebidas

Um interruptor para reiniciar o arduino

Etapa 1: Etapa um: montagem

Tudo foi montado conforme mostrado nos esquemas.

Um par de laser e fotodiodo foi usado para dados, o outro foi para relógio. É possível usar apenas um laser para os dois, mas eu não sabia disso na época.

Fizemos alguns casos improvisados para os módulos transmissor e receptor de Lego para apresentação.

Para garantir que estava claro que não há conexão com fio entre os dois dispositivos, uma fonte de alimentação separada foi usada para cada um. Os dois lasers, com voltagens diferentes, eram alimentados separadamente por uma verruga na parede e reguladores de voltagem. Eu sei que usar relés não é o ideal, pois limita a taxa de transmissão, mas isso era tudo que tínhamos em mãos no momento.

Etapa 2: Código

O código foi o que demorou mais, pois eu não tinha muita experiência antes de tentar este projeto.

Meu código está disponível no meu github

Etapa 3: Teste

Se você quiser fazer isso sozinho, precisará ser testado.

Fiz isso gravando as saídas de um dos diodos de fotos e colando os resultados em uma planilha.

A partir daí, ajustei o valor dos resistores no receptor até que o gráfico que foi gerado fosse o mais definido possível. A velocidade era então o próximo objetivo. Quanto mais rápido o laser pisca, menor o brilho e, portanto, menor a qualidade do sinal. Estávamos limitados pelos relés a 60 Hz ou mais, mas conseguimos velocidades de até 50 bits por segundo (cada caractere sendo 1 byte, cerca de 6 letras por segundo) com os lasers mais poderosos que tínhamos e com os fotodiodos configurados para serem mais sensíveis. Mais do que isso, os relés começaram a perder ciclos de clock.

Etapa 4: Produto Final

funcionou como um encanto quase todas as vezes, especialmente no curto espaço disponível em nosso estande.

Descobrimos que as luzes piscantes, fios, telas, etc. atraíam multidões muito bem.