click qui per la 1° parte
Mi serviva qualcosa di compatto e facile da usare dunque mi sono limitato a soli 36 LED. Il contenitore ospita un regolatore di tensione a 8V (il classico 7808) e uno stadio pilota formato da un driver (TC1428) e un MOS (IRF510), così basta fornirgli una tensione da circa 12V e un segnale TTL.
La potenza luminosa di questi LED è talmente elevata da saturare i miei RX alla distanza di 10m e non è il caso di fissarli con gli occhi a distanza ravvicinata.
TX sul supporto inclinabile e LED in TX.
Le parti in plastica, ABS per QUBO e PLA per i supporti, sono state stampate con una stampante 3D Tevo Tornado.
Schema del QUBO (click sull'immagine per lo schema completo). Tutto il circuito è stato montato su due basette "millefori".
Specifiche dei LED ad alta luminosità della CREE.
Batteria Pb-gel da 1.3Ah entro contenuta in modo da avere il controller totalmente indipendente e con la possibilità di alimentare anche un piccolo LASER (Vout regolabile con indicazione sul display)
La scatola è stata stampata in ABS.
Skywatcher Evostar 90, lunghezza focale 900mm F10 (doppietto acromatico). Ideale anche come supporto per il puntamento di un LASER.
Gain teorico su un BPW34 ~58dB.
Cercando in rete dei puntatori LASER usati nelle conferenze per le proiezioni di slide proiezioni ho scoperto l'esistenza di prodotti molto interessanti, quelli destinati al puntamento di armi. Infatti questi presentano un attacco standard su slitta (solitamente 11 e 20mm) e sopratutto un sistema di puntamento molto semplice che facilita di molto l'allineamento con un telescopio come supporto. Il costo è molto abbordabile (<20€ su Amazon) ma ci si deve accontentare di una potenza ridotta (attorno al mW) e al basso limite di frequenza usabile in OOK.
Dettagli sul piccolo LASER
Supporto per il telescopio stampato in PLA.
Montaggio definitivo
Test in corso per vedere la massima frequenza di modulazione in OOK.
Schema del modulatore OOK (click sull'immagine per lo schema completo)
Test con modulazione OOK a 1kHz, 2 kHz, 5kHz e 10KHz.
Probabilmente il test è influenzato dal segnale molto forte che satura il BPW34 e dalla luce ambientale, gli esperimenti verranno effettuati sui 3kHz.
Il test è stato effettuato di notte illuminando la facciata di uno stabile, verniciato di bianco, a quasi 100m di distanza (considerando anche la differenza di altezza di circa 20m, path effettivo 200m).
La facciata ripresa di giorno e all'imbrunire con il LASER acceso (ben visibile a occhio nudo). Obbiettivo: telescopio 900mm f10 con diagonale 45° al fuoco diretto.
-61,1dB in QRSS1 con un rientro di circa 30dB inferiore, il ricevitore è alla massima sensibilità. Nonostante l'uso di cavi schermati, sia per il ricevitore che per il modulatore, non sono riuscito ad abbattere definitivamente il rientro (nel primo esperimento con i collegamenti al modulatore non schermati era a -7dB).
Considerando accettabile una differenza segnale rientro di 10dB rimangono una 20dB che ci permetterebbe di triplicare (18dB teorici) il path (600m).
Ipotizzando un rientro non misurabile e accettando una differenza di soli 10dB dal rumore di fondo (-110dB) si potrebbe decuplicare la distanza (40dB teorici) raggiungendo i 2km di path.
Test a 45m (path 90m) su un camino di colore chiaro. Segnale più robusto di circa 14dB, più o meno in linea sul teorico (+12dB se si dimezza la distanza).
Avevamo già visto l'impossibilità di testare il QUBO in condizioni indoor a causa dell'elevatissima intensità luminosa dei 36 LED dunque non restava che provare ad allontanarsi un bel po'. Inizialmente ero un po' scettico, temevo che oltre i 100m il segnale diventasse insignificante ma le mie perplessità sono durate poco. Già ad occhio nudo si vedeva chiaramente il TX e con il telescopio dava quasi fastidio. In ricezione il segnale ha raggiunto i -11dB e considerando i circa -105dB del rumore di fondo e i 10dB di margine per vedere il segnale, abbiamo più di 80dB a disposizione che corrispondono ad un aumento della distanza di 100 volte. In teoria potremmo superare i 17km !
Condizioni di lavoro
TX 36 LED rossi (4180-6600 mcd), portante a 3kHz e modulazione CW (OOK) QRSS1
RX telescopio rifrattore 900mm F10 (Skywatcher), fotodiodo BPW34 seguito da un convertitore I>V (LF357) su entrata MIC, SW Spectran
Il test con il path di oltre 170m è stato condotto in un luogo illuminato con lampade a LED.
Il telescopio che punta il QUBO e una ripresa (mossa e un po' sfuocata) con la reflex al fuoco diretto del telescopio.
L'intensità era così elevata da riuscire a vedere la luce rossa proiettata sul palmo della mia mano a 10cm dall'oculare da 25mm.
IK1WVQ Mauro Dai GHz ai THz
SP 50km QSO
K3PGP Experimenter's.Corner
KA7OEI Optical (through-the-air) communications
VK7MJ MODULATED LIGHT DX
Laser and optical communications (gruppo facebooK)
AD7OI Adventures at 300-750THz (400-1000nm) - pdf document
DL6NAA - DKMN - pdf document
DH5YM 48km QSO - video
One way 635nm FM subcarrier modulated laser QSO S51VA - S57RW @ 10,4km - youtube video
Data sheet componenti
Amplificatore operazionale TEXAS LFx5x
Amplificatore operazionale TEXAS TL081
Amplificatore operazionale TEXAS OP07
Fotodiodo OSRAM BPW34
Fotodiodo OSRAM SFH213/SFH213FA
Fotodiodo PERKINELMER VTP1188S - Catalogo completo e app. note PERKINELMER
LED rosso 624nm alta luminisità CREE C503B
LED rosso 627nm alta efficenza KINGBRIGHT L7113ID
LED IR 890nm VISHAY TSHF5410
LED IR 850nm OSRAM SFH4550
LED IR 940nm OSRAM SFH4544
LED IR 940nm KINGBRIGHT L-7113F3BT
MOSFET VISHAY IRF510
MOSFET driver MICROCHIP TC142x
Regolatore MOTOROLA 78xx
Transistor FAIRCHILD 2N3904
Transistor PHILIPS 2N2222A
Transistor STM 2N3019
Telescopi e binocoli
BRESSER
CELESTRON
OMEGON
SKY-WATCHER
Laser
Compact red Dot laser su supporto picatinny IRON JIA'S su Amazon
Software
Spectran
Altro
IW3SGT PIC board v4
Mikrobasic PRO for PIC
EasyPIC v7
Tevo Tornado 3D printer
VISHAY EYE SAFETY RISK ASSESSMENT OF IR EMITTING DIODES