Eksperymentalny światłowód
Zaprezentowany poniżej projekt jest układem służącym do zademonstrowania możliwości drzemiących w światłowodach. Układ jest prosty i tani w budowie. Można go zbudować z popularnych i łatwo dostępnych podzespołów. Nie trzeba także kupować drogiej wiązki światłowodowej, wystarczy odwiedzić sklep z drobiazgami.
Projekt ten to jedynie wstępny pomysł na rozwiązanie układowe. Może posłużyć jako ciekawa inspiracja i początek przygody ze światłowodami. Układ zbudowany jest z dwóch oddzielnych płytek, a mianowicie z nadajnika i odbiornika połączonego wiązką światłowodową. W dalszej kolejności można zbudować układy, wykorzystujące gotowe fabryczne nadajniki i odbiorniki światłowodowe.
Opis układu
Zarówno w nadajniku (rysunek 1), jak i w odbiorniku (rysunek 2) można wyróżnić dwa bloki: zasilający i nadawczo/odbiorczy. Dla stabilniejszej pracy postanowiłem wykorzystać scalony stabilizator liniowy. Wybór padł na 78L05. Układ ten nadaje się do współpracy z baterią 9V. Nic nie stoi jednak na przeszkodzie, aby zastosować inny stabilizator z serii 78Lxx lub 78xx, np.:7805, 7806. Nadajnik
Część nadawcza składa się z dwóch tranzystorów NPN, czterech rezystorów i dwóch superjasnych diod LED (zielona i czerwona). Diodami sterują tranzystory Tl i T2. Aby owe tranzystory zaczęły przewodzić, należy połączyć bazę z dodatnim napięciem zasilania. Sterowanie tranzystorami z zewnątrz możliwe jest dzięki złączu J2.
Układ posiada rezystory wbudowane w obwody bazy tranzystorów (Tl-Rl, T2-R3). Prostym rozwiązaniem jest dołączenie do złącza J2 dwóch przycisków połączonych z dodatnią szyną zasilania.
Diody Dl i D2 opatrzone zostały koszulkami termokurczliwymi, w celu lepszego dopasowania do wiązki światłowodowej. Montaż rurek termokurczliwych opisany został w dalszej części artykułu. Odbiornik
Część odbiorcza składa się z dzielnika napięcia złożonego z rezystora i fotoelementu (Rl, FR1) oraz (R4, FR2). Nietypowo wykorzystałem tu fotorezystory. Oświetlenie fotoelementu powoduje spadek jego rezystancji, do bazy zaczyna płynąć znaczny prąd, który otwiera tranzystor. Rezystory R2 i R5 ograniczają prąd bazy. Tranzystor steruje odpowiednio pracą diody LED, która sygnalizują „poprawność transmisji".
Montaż i uruchomienie
Do prawidłowej pracy układu niezbędne są rurki termokurczliwe, najlepiej, jeśli są ciemne (czarne, brązowe). Na superjasne diody LED należy nałożyć odpowiednio większą rurkę termokurczliwą w taki sposób, aby obudowa diody znajdowała się w połowie długości rurki. Następnie należy ją podgrzać, np. zapalniczką, zachowując szczególną ostrożność, by nie uszkodzić diody znajdującej się w środku. Podgrzać trzeba tylko część przednią i tylną, środek należy zostawić w spokoju. Podobnie postępujemy z fotorezystorami.
Aby zapewnić dobre i stabilne połączenie elementów optoelektronicznych z światłowodem, należy na końcach przewodów światłowodu zamontować „wtyczki" z rurek termokurczliwych. Cienką rurkę o długości ok. 2cm podgrzewamy z jednej strony zapalniczką i czekamy kilka sekund, aż wstępnie ostygnie. Następnie koniec światłowodu umieszczamy we wnętrzu rurki. Potem całą konstrukcję należy lekko ścisnąć szczypcami, tak aby po całkowitym ostygnięciu, światłowód nie mógł wysunąć się z rurki. Należy wyczuć odpowiedni moment. Jeśli rurka będzie zbyt gorąca, światłowód się stopi. Jeśli jednak będzie zbyt zimna, światłowód bardzo szybko się z niej wydostanie. Można koniec światłowodu owinąć cienkim paskiem folii aluminiowej. Tak przygotowane wiązki trzeba dopasować do diod i fotorezystorów.
Skąd wziąć światłowód? Sprawa okazuje się prostsza, niż można by przypuszczać. Wystarczy odwiedzić sklep z różnymi drobiazgami. Znajdziemy tam zapewne lampkę z cieniutkimi i przeźroczystymi „włóknami". Taka lampka to wydatek 4-8 złotych, w zależności od modelu. Są one nie tylko ciekawą ozdobą, ale również kopalnią wiązek światłowodowych.
Takiej lampce nic się nie stanie, jeśli „pożyczymy" sobie od niej dwa „włoski".
Może nie są to prawdziwe światłowody, ale do amatorskich eksperymentów są idealne.
Na rysunku 3 przedstawiony jest schemat montażowy nadajnika, a na rysunku 4 - odbiornika. Montaż rozpoczynamy od najmniejszych elementów, czyli rezystorów i złączy.
Później przystępujemy do montażu większych elementów, w kolejności: kondensatory, stabilizatory i tranzystory. Na samym końcu należy przylutować diody i fotorezystory w rurkach termokurczliwych.
Po prawidłowym montażu trzeba połączyć nadajnik z odbiornikiem wcześniej przygotowaną wiązką. Do złącza J2 należy dołączyć albo wyżej wspomniane przyciski, albo inny układ sterujący pracą diod.
Nadajnik i odbiornik można zasilać z jednego źródła, np. z jednej baterii 6F22 (9V). Cały układ w spoczynku pobiera nieco ponad 5mA prądu. W czasie normalnej pracy pobiera około 25mA prądu.
Możliwości zmian
Zamiast tranzystorów typu BC547, można zastosować inne tranzystory małej mocy z rodziny NPN. Wartości rezystorów nie są krytyczne
i można je zmieniać w szerokim zakresie. Różne rodzaje fotorezystorów o tej samej rezystancji znamionowej mogą się od siebie różnić czułością i charakterystyką oświetlenie/ rezystancja. Czułość odbiornika można zmieniać przez zmianę wartości Rl i R4. ' Oczywiście w nadajniku można zamiast diod LED zastosować diody IRED, efekt końcowy będzie taki sam.
Zamiast przycisków, pracą tranzystorów w nadajniku może sterować inny układ, np. procesor.
W odbiorniku w miejsce diod LED można podłączyć jakikolwiek inny element wykonawczy. Może to być procesor lub kolejny stopień z tranzystorem mocy, który sterowałby pracą, np. silnika lub żarówki (wymagałoby to dodatkowego zasilania).
W najbliższej przyszłości mam zamiar rozbudować i udoskonalić powyższy układ.
Bartosz Wesołowski
Delphire@interia.pl
Wyszukiwarka