optischer Datentransfer über 70m

Betrieb, Bau und Modifikation von Festkörper- und Diodenlasern (keine Pointer)
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LausLurch
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optischer Datentransfer über 70m

Beitrag von LausLurch » So 20 Nov, 2016 10:51 pm

Hallo,

erster Post.. bin nicht sicher, ob richtige Kategorie!?

Meine Erfahrung mit Lasern ist beschränkt, aber ich kenne ein paar Grundlagen.
Ich möchte mit einem Kommilitonen (Informatik) einen alternativen Datenkanal zwischen uns beiden aufbauen.
Wir tüfteln gern und da wir nur 70 Meter Luftlinie entfernt wohnen, kamen wir auf die Idee einen rudimentären Datentransfer mittels Laser aufzubauen.
Die Entfernung von Balkon zu Balkon beträgt ca. 70m - es gibt keine Hindernisse einer gradlinigen Verbindung.
Sicherheitstechnisch spricht aus unserer Sicht nichts gegen das Vorhaben und wir möchten bei minimaler Laserleistung einen ordentlichen Datendurchsatz erreichen.

Ganz grobe Vorgaben sind:
Materialeinsatz max. 200€ jeweils.
Bandbreite min. 10KBit

Nun stellen sich uns mehrere Fragen:

1) Reicht ein 5 mW Laser dafür aus?
2) Ist TTL Modulation in unserem Rahmen das Mittel der Wahl?

Eine erste Recherche ergab z.B. diese Lasermodule:
http://www.roithner-laser.com/datasheet ... es/ljm.pdf
http://www.roithner-laser.com/datasheet ... m-40-5.pdf
nach der Erprobung und Ausrichtung würde wir diese gegen IR-Module tauschen.

3) Eignen sich derartige Module für einen Betrieb über z.B. eine Stunde?

Als USB, bzw. ethernet Adapter to TTL:
https://www.reichelt.de/More-accessorie ... &OFFSET=16&
http://www.tcp232.net/ttl-uart-to-tcp-ip-module.html

Wenn jemand dazu schlaue oder sonstige Kommentare übrig hat, freue ich mich.
Das gilt auch für Tips zu geeigneten Photodioden.

Eine grundsätzliche Frage zu DPSS Lasern: Kann man auch mit diesen eine genau gesteuerte Modulation erzielen?
Wird diese nur über die Modulation der Pumpdiode erzielt?

Welche Technik wird in kommerziellen Produkten mit GBit Bandbreite benutzt?

Wir sind für jeden Ratschlag dankbar!

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fesix
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Re: optischer Datentransfer über 70m

Beitrag von fesix » Mo 21 Nov, 2016 6:58 am

Wir entwickeln und bauen solche sogenannten Datenlichtschranken in der Firma.

Grundsätzlich reicht die Leistung aus.
Du hast nur das Problem, dass sich der Strahl ja aufweitet. Also besser ist großer Strahldurchmesser für kleine Aufweitung und große Sammellinse auf der Empfängerseite um wieder viel Licht einfangen zu können, aber das muss man testen.
Um auf der Empfängerseite möglichst nur das Lasersignal einzufangen sollte man schmalbandige Filter verwenden.
Es kann auch dazu kommen, dass sich der Sender selber durch Reflexion stört und sein eigenes Signal aufsammelt (nur zu beachten bei Duplexkommunikation, in nur einer Richtung egal). Dafür werden bei uns eine Kombination aus IR und sichtbarem rot verwendet um unterschiedliche Wellenlängen und damit Filter zu haben. Heißt auf der einen Seite IR Sender mit rot Empfänger, auf der anderen Seite rot Sender und IR Empfänger.

So viel dazu erst mal von meiner Seite :wink:

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VDX
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Re: optischer Datentransfer über 70m

Beitrag von VDX » Mo 21 Nov, 2016 9:15 am

... sowas haben wir Ende der '80er mit jeweils einer IR-LED und einem Phototransistor und einem Reflektor (z.B. konkaver Kosmetik-Spiegel) pro Sende-/Empfangsmodul gemacht - eine der Elektronik-Zeitschriften (Elektor oder ELO weiß nicht mehr genau, welche) hat das auch mal als Bastelprojekt drin gehabt.

Ein paar Amateurfunker in Frankfurt und Hanau haben so auf direkte Sichtverbindung über 30km Strecke Daten geschickt :wink:

Wenn du das unbedingt mit Laser machen willst - ich habe noch ein paar von den "7Watt-IR-Laserdioden", die es eine Zeit lang bei ebay gab - das sind Puls-Laserdioden mit zwar wirklich 7Watt Puls-Spitzenleistung, aber die maximal mögliche mittlere Leistung liegt irgendwo bei 1-3mW :roll:

Ich moduliere meine CW-Lasermodule mit TTL-Pulsen und Bandbreiten bis zu 2 MHz mit schnellen Optokopplern (6n137) oder analog mit schnellen Operationsverstärkern (CA3240) ...

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Re: optischer Datentransfer über 70m

Beitrag von LausLurch » Mo 21 Nov, 2016 8:00 pm

fesix hat geschrieben:Wir entwickeln und bauen solche sogenannten Datenlichtschranken in der Firma.
danke für Deine Tips! Arbeitest Du für Leuze, bzw. machst Du dort Deine Ausbildung, oder ist das die Konkurrenz?

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Re: optischer Datentransfer über 70m

Beitrag von LausLurch » Mo 21 Nov, 2016 8:08 pm

VDX hat geschrieben:... sowas haben wir Ende der '80er mit jeweils einer IR-LED und einem Phototransistor und einem Reflektor (z.B. konkaver Kosmetik-Spiegel) pro Sende-/Empfangsmodul gemacht - eine der Elektronik-Zeitschriften (Elektor oder ELO weiß nicht mehr genau, welche) hat das auch mal als Bastelprojekt drin gehabt.
über welche Entfernung war das mit der LED?
Wenn du das unbedingt mit Laser machen willst - ich habe noch ein paar von den "7Watt-IR-Laserdioden", die es eine Zeit lang bei ebay gab - das sind Puls-Laserdioden mit zwar wirklich 7Watt Puls-Spitzenleistung, aber die maximal mögliche mittlere Leistung liegt irgendwo bei 1-3mW :roll:
7 W ist mir wohl zu heikel, aber was würdest Du denn verlangen für 2 Stück?
Ich moduliere meine CW-Lasermodule mit TTL-Pulsen und Bandbreiten bis zu 2 MHz mit schnellen Optokopplern (6n137) oder analog mit schnellen Operationsverstärkern (CA3240) ...
wie steuerst Du die Optokoppler an? Anschluß an Rechner? Der Aufbau würde mich sehr interessieren.

vielen Dank schonmal für die wertvolle Hilfe!

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Re: optischer Datentransfer über 70m

Beitrag von VDX » Di 22 Nov, 2016 12:00 am

LausLurch hat geschrieben:
VDX hat geschrieben:... sowas haben wir Ende der '80er mit jeweils einer IR-LED und einem Phototransistor und einem Reflektor (z.B. konkaver Kosmetik-Spiegel) pro Sende-/Empfangsmodul gemacht - eine der Elektronik-Zeitschriften (Elektor oder ELO weiß nicht mehr genau, welche) hat das auch mal als Bastelprojekt drin gehabt.
über welche Entfernung war das mit der LED?
... die haben die 30km Sichtline mit den IR-LED's gemacht! - damals gab es noch keine brauchbaren Laserdioden :wink:

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7 W ist mir wohl zu heikel, aber was würdest Du denn verlangen für 2 Stück?
... die habe ich seinerzeit fürs Testen für um die 10€ das Stück gekauft - sollte es auch jetzt noch geben, evtl. sogar günstiger.

Wenn du sie unbedingt haben willst -- 3 sollte ich noch da haben ... müßte dann nur mal schauen, wo ...

Ich hätte auch noch richtige CW-Laserdioden mit optischen Leistungen von 5W oder 9W @975nm aus einer 105µ-Faser da, die ich auch mit bis zu 1MHz modulieren kann -- dann müßtest du aber den "Laserschutz" über maximal erlaubte Leistung, Pulszeit und Strahlaufweitung selber definieren, weil das dann schon deutlich heftiger werden kann ... ich verwende die fürs Lasergravieren :freak:

Ich moduliere meine CW-Lasermodule mit TTL-Pulsen und Bandbreiten bis zu 2 MHz mit schnellen Optokopplern (6n137) oder analog mit schnellen Operationsverstärkern (CA3240) ...
wie steuerst Du die Optokoppler an? Anschluß an Rechner? Der Aufbau würde mich sehr interessieren.

vielen Dank schonmal für die wertvolle Hilfe!
... die steuere ich einfach mit 5V-TTL an - meist mit einem 74HCT14 als Schmitt-Trigger/Inverter, damit das Signal sauber rüberkommt, auch wenn ich das mit einem der moderneren 3.3V-Controller (z.B. ArduinoDue) mache ...

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Re: optischer Datentransfer über 70m

Beitrag von LausLurch » Di 22 Nov, 2016 7:38 pm

kann ich mit sonem Ding: http://www.ichaus.de/product/iC-NZ was anfangen?
155MHz hört ich gut an, aber wie finde ich eine passende 5mW Diode dafür?
Oder gibt es Treiber, Diode und Linse für solche Frequenzen fertig in einem Gehäuse verbaut?
Ich will mal die Möglichkeiten ausloten, bevor ich was mit 10KBit bastel.

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Re: optischer Datentransfer über 70m

Beitrag von VDX » Di 22 Nov, 2016 9:05 pm

... schau mal bei ebay nach "Lichtschranke" - da gibt es Sender-/Empfänger-Module mit Linsen davor, die bis zu 100m Abstand verwendet werden.

Ich würde es einfach mal mit z.B. einer 30mW IR-LED (oder auch sichtbar fürs leichtere Einstellen/Justieren) und einem Kosmetik-Spiegel probieren ... ums Selberbasteln wirst du wohl kaum herumkommen ;)

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