Светотелефон из лазерной указки

 
О лазерной указке и ее применении для дистанционного управления уже рассказывалось в статье автора "Новые "профессии" лазерной указки" ("Радио", 1999, № 10). В предлагаемой статье описан другой вариант использования указки — для создания светотелефона, обеспечивающего беспроводную связь между абонентами.

---

Возможность использования лазерной указки для передачи сигналов ЗЧ на некоторое расстояние обусловлено тем, что мощность ее излучения зависит от значения питающего напряжения. Поэтому при изменении напряжения в такт с речевым сигналом получается амплитудная модуляция. Если луч указки направить на приемник абонента, в котором установлен фотодатчик с усилителем, в динамической головке приемника раздастся звук. Два приемопередатчика, размещенных в пунктах связи, образуют светотелефон.

Лазерную указку не переделывают, а лишь подключают к электронной "начинке" устройства, причем корпус соединяют с плюсом питания. Устройство состоит из передающего и приемного узлов, которые конструктивно размещены в телефонной трубке (кроме указки и фототранзистора). Питание поступает от автономного или сетевого блока.

Рис.1. Принципиальная схема светотелефона из лазерной указки

Светотелефон имеет три режима работы: "Дежурный", "Вызов", "Работа". В первом режиме передающий узел обесточен и работает только приемный. Во втором режиме включается передающий узел и подается тональный сигнал абоненту. После ответа абонента включают третий режим, при этом работают оба узла и ведется разговор, как по обычному телефону.

Приемный узел выполнен на микросхеме DA1, представляющей собой усилитель ЗЧ. Ко входу усилителя подключен фотоприемник на фототранзисторе VT1. Попадающий на него сигнал от лазерной указки абонента усиливается и поступает на телефонный капсюль BF1, размещенный в телефонной трубке. Рис. 3 Лазерный светотелефон. Печатная плата передатчика.

После подачи питающего напряжения приемный узел работает постоянно, его чувствительность можно регулировать подстроечным резистором R2.

Передающий узел выполнен на такой же "усилительной" микросхеме (DA2). На входе усилителя включен микрофон ВМ1, а выход его соединен через токоограничивающий резистор R13 со "своей" указкой. Стабилитрон VD1 защищает указку от повышенного напряжения и при нормальной работе закрыт.

При подаче сигнала ЗЧ ток через резистор R13 и указку начнет изменяться в такт с изменением амплитуды сигнала, т.е. мощность излучения будет модулироваться сигналом.

После подачи питающего напряжения передающий узел обесточен. Работать он начнет лишь после нажатия на кнопку SB1 "Вызов" или когда замкнуты контакты выключателя SA1 "Работа". Если нажата кнопка, на узел поступает питающее напряжение, одновременно ее контактами SB1. 2 включается цепь положительной обратной связи C7 R7. Усилитель превращается в генератор, работающий на частоте около 1000 Гц. Через указку передается тональный сигнал вызова. Одновременно контактами SB1.1 капсюль BF1 отключается от приемного узла и подключается через резистор R6 к выходу микросхемы DA2.

В капсюле раздается сигнал вызова, свидетельствующий о подаче его и на указку. Громкость сигнала устанавливают подбором резистора R6.

Как только послышится ответ абонента, выключателем SA1 устройство переводят в режим "Работа". По окончании связи выключатель устанавливают в исходное положение, показанное на схеме.

Вместо указанных микросхем подойдут импортные TDA2003 или аналогичные, а фототранзистор вполне заменит фотодиод, подключенный анодом к общему проводу. Стабилитрон следует предварительно подобрать с напряжением стабилизации 4,6 ..4,7 В. Оксидные конденсаторы - К50-6, К50-16, остальные - К10-17, КЛС или аналогичные. Подстроечные резисторы - СПЗ-19, постоянные - МЛТ, С2-33. Выключатель и кнопка -любые малогабаритные. Капсюль (сопротивлением 30...100 Ом) может быть как малогабаритный от головных телефонов, так и от телефонной трубки. Микрофон - электретный МКЭ-332 или аналогичный импортный.
Большинство деталей (кроме фототранзистора и указки) размещают внутри телефонной трубки (рис. 2), причем выключатель, кнопку, микрофон и капсюль устанавливают на корпусе трубки, а цепочку C7 R7 монтируют на кнопке.

Остальные детали смонтированы на платах (рис. 3 и 4) из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Плата передающего узла установлена в нижней части трубки, а приемного - в верхней (рис.5).
Фототранзистор размещают в непрозрачной трубке из изоляционного материала внутренним диаметром 10...15 и длиной 40...50 мм - она защищает фототранзистор от помех (солнечный свет, осветительные приборы).

 

Рис.3, Рис.4. Платы светорадителефонов

Чтобы указку не переделывать и при необходимости использовать по прямому назначению, ее следует вставить в трубку внутренним диаметром, на 1...1.5 мм превышающим диаметр указки. Тогда при вставленной в трубку указке ее кнопка окажется в нажатом состоянии Но предварительно нужно подсоединить к указке (зажимами или "холодной пайкой" - прикручиванием концов проводников) двухпроводной шнур, идущий от передающего узла.

Рис. 5. Вид светотелефолна из лазерной указки изнутри

Налаживание устройства начинают с того, что временно отключают цепочку C7 R7 и указку. Включают оба узла и проверяют работоспособность микросхем измерением напряжения на их выходах - оно должно быть равно примерно половине напряжения питания. На фототранзисторе и микрофоне напряжение должно быть в пределах 4...8 В.

Нажав далее на кнопку и разговаривая перед микрофоном, услышите в капсюле громкий и чистый звук. В верхнем по схеме положении движка резистора R9 возможно самовозбуждение за счет акустической обратной связи.

Отпустив кнопку, направляют фототранзистор на включенную осветительную лампу. В капсюле должен прослушиваться фон переменного тока. После этого устанавливают цепочку C7 R7 и подбором ее деталей получают требуемую тональность вызывного сигнала. Подключают указку и контролируют напряжение на ней. Подбором резистора R13 добиваются, чтобы напряжение было равно 4 В.

Луч лазера наводят на светлый предмет, установленный на столе, а затем - на световое пятно направляют фототранзистор.
При разговоре перед микрофоном должен прослушиваться звук в капсюле. Резисторами R2 и R9 устанавливают такую чувствительность узлов, чтобы избежать самовозбуждения, а звук был возможно громче и без искажений.

Аналогично настраивают второе устройство, и проводят опытную связь на расстоянии в несколько метров, направляя лазерный луч на фототранзистор абонента. Возможно, мощность лазерного излучения окажется большой. В таком случае перед фототранзистором придется поставить светопоглощающую заслонку. Если связь будет хорошей, можно проводить опыты на большем расстоянии.

На практике дальность связи может достигать нескольких сотен метров, но в пределах прямой видимости. Правда, потребуется точно ориентировать лазерный луч и надежно зафиксировать положение указки и фототранзистора. Проводить такую настройку следует в темное время суток, пользуясь подзорной трубой или биноклем.

И. НЕЧАЕВ, г. Курск, "Радио" №1, 2000г.