Transmission laser

[warrior6386]

Bonjour,
En début d'année, j'avais pris des infos sur le sujet de la transmission de musique par laser.
Aujourd'hui j'ai avec moi beaucoup plus de connaissance sur le sujet et je suis sur le point de terminer mais il y a tout de même quelques souci.
J'utilise un ampli op tl081 pour l'émetteur et le récepteur.
Pour l'émetteur j'utilise une diode laser et pour le récepteur une photo diode (n'y a t-il pas autre que cela car c'est vraiment petit donc difficile à pointer avec le laser). Vu que le signal est alternatif (il passe donc parfois dans les négatifs), et je voulais donc surélever le signal dans la zone de linéarité du laser (qui est de 3 à environ 9 V), je voudrais que le signal de la musique varie entre 3 et 9 v. est ce possible ? si je ne fais pas cela, est ce que la musique sera fiable en sortie ou elle va couper tout le temps ?
je vous met le circuit en pièce jointe.
En attente de vos réponse
Cordialement

TPE-laser-sch-ma.pdf
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[gwgidaz]

Bonjour,

Tu peux en effet moduler le laser "en amplitude" , et pour cela il faut superposer à ton signal une tension continue. Si ton signal possède des crêtes négatives de 3V, il faut donc que la tension continue soit d'au moins 3V, afin que l'ensemble reste positif. En fait, il faudra prendre plus de marge pour être dans une zone linéaire. En électronique analogique, on appelle cela la "classe A"

Si tu veux transmettre une bonne qualité audio, ce n'est pas la meilleure solution. Il y aura de la distorsion ( car la linéarité de ta laser est douteuse) , du bruit, et de grandes variations de niveau si quelque chose bouge...

Tu pourrais d'abord moduler en FM un signal RF de quelques dizaines de KHz , et c'est ce signal modulé que tu envoies sur la laser.
En réception, tu sors le signal FM , tu l'amplifies et tu démodules celui-ci avec un démodulateur FM.
C'est un peu plus compliqué au départ, mais infiniment plus efficace .

Tu peux aussi moduler ta laser avec un signal numérique , toujours en rajoutant une composante continue si nécessaire..

Pour rendre la cible plus accessible, on met devant la cellule de réception une lentille, et la cellule de détection au foyer de la lentille.

[warrior6386]

merci pour ta réponse,
je fait cette réalisation pour un projet de classe, c'est donc une simple expérience pour faire des tests. je souhaite rester avec un signal analogique, certes c'est moins efficace mais cela fait parti de mon expérimentation.
Je cherche avant tout la simplicité, pas forcement l'efficacité, ce n'est pas ma priorité.
Est ce que mon schéma peut fonctionner ? j'ai fait quelques tests avec des GTBF et un faible son sortait des hauts parleurs mais est ce que la transmission peut avoir lieu même si je ne relève pas la masse pour être des les positifs ?
cordialement

[warrior6386]

Ici dans le schéma que j'ai posté plus haut, le facteur d'amplification est de 11, est ce suffisant ?
Et pour l'émission, j'ai fait avec un transistor 2N2222A, est ce le bon ? sommes nous obligé de le faire avec un transistor ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[gwgidaz]

Bonjour,



1- il faut que ton signal d'entrée possède une tension continue , pour la raison que tu as déjà comprise. Cela se fait en plaçant à l'entrée de l'aop une tension générée par un pont diviseur de tension, et en appliquant l'audio sur cette même entrée à travers un condensateur.

2- La diode laser doit être alimentée en courant. Cela signifie que ce n'est pas la tension à ses bornes qui doit être contrôlée, mais le courant qui la traverse. Cela implique un montage un peu différent, pas forcément avec un transistor, mais il peut aider si le courant est de plusieurs dizaines de mA. A toi de trouver un schéma convenable ( source de courant contrôlée) . On peut aussi utiliser une source de tension contrôlée, qui alimente la diode à travers une résistance d valeur adéquate.
Dans ton schéma, quelle est l'utilité de la résistance dans le collecteur du transistor ?
.

[warrior6386]

merci de ta réponse,
Donc d'après ce que j'ai compris, je met un condensateur après la prise jack puis un pont diviseur pour initialiser le 0 à la valeur que je veut selon la linéarité du laser. Mais j'ai pas bien compris le terme de "source de courant contrôlée", (je pense que c'est le courant qui varie et non la tension) mais je ne sais pas du tout comment faire autre qu'avec un transistor, je peut brancher directement le laser à la sortie de l'ampli ?

[gwgidaz]

Bonjour,

Une diode laser émet proportionnellement au courant qui la traverse. Si j'impose une tension à ses bornes, le courant ne variera pas du tout de façon proportionnelle à la tension ( la loi d'ohm ne s'applique pas) , et de plus , pour une tension donnée, le courant dépend de beaucoup de paramètres ( température...) et peut même détruire la diode. De plus, l'émission optique ne démarre qu'à une certaine tension...Un peu comme une diode classique , dont le courant ne commence à passer qu'à 0,6 Volts, et puis augmente de façon exponentielle si on augmente à peine la tension.

Il est donc essentiel de contrôler le courant qui traverse la laser.. Et la laser aura alors à ses bornes la tension qui lui plaît d'avoir pour ce courant. Le montage doit aussi garantir qu'en aucun cas la tension ne dépasse un niveau donné. donc il faut un montage qui fasse partir le courant de zéro, en partant d'une tension nulle , et faire alors monter la tension jusqu'au niveau de courant requis. On peut faire ça en pratique avec des transistors, ou un AOP si la laser ne consomme pas plus d'une dizaine de mA. Maintenant, si tu n'y arrives pas, il y a probablement des schémas sur le NET. ( AOP en source de courant)

[PA5CAL]

Bonsoir

Je crois utile de rappeler (une nouvelle fois) qu'un laser est potentiellement dangereux, en tout premier lieu pour quiconque en recevrait le faisceau lumineux ou son reflet dans l’œil, et que pour cette raison, la vente, l'achat, la possession et l'usage des lasers sortants de classe supérieure à 2 sont interdits en France sous peine de six mois de prison et de 7500 € d'amende, sauf exceptions listées par décret (usages professionnels principalement).

Pour fixer les idées, un laser de classe 2 émet une puissance lumineuse visible inférieure à 1 mW, ce qui n'est toutefois pas suffisant pour rendre le dispositif intrinsèquement sûr comme les lasers de classe 1.

Il est donc impératif de pouvoir contrôler, d'une manière ou d'une autre, la puissance lumineuse de sortie effective du laser qu'on utilise.

On peut réaliser ce contrôle sur la base du courant consommé si l'on peut par ailleurs garantir par construction que la puissance lumineuse produite ne dépassera jamais la limite, quelle que soit l'évolution des conditions d'utilisation (alimentation, température, vieillissement). Il faut bien entendu disposer d'un appareil de mesure adapté pour pouvoir le vérifier.

On peut également utiliser un modèle de diode laser intégrant un capteur optique calibré afin de réaliser un asservissement de la puissance.

[warrior6386]

merci de vos réponses,
bien entendu je fais très attention, mon laser est de classe 2 (1mW).
Et pour revenir au montage, sur le schéma j'ai fait un montage non inverseur avec un gain de 11 avec l'aop. Pour contrôler le courant passant dans une résistance, il suffit de mettre une résistance non ? De toute façon, l'ampli que j'utilise ne peut pas dépasser quelques dizaines de mA. A la sortie de l'aop, je ne peut pas mettre une résistance et mon laser car le courant sera déjà modulé par l'ampli, ou c'est plus compliqué que cela. J'ai regardé les montages pour aop mais j'en ai déjà fait un et je vois pas en quoi les autres me serviront.
Je dit peut être des choses fausses, merci de me corriger si besoin.
cordialement

[gwgidaz]

merci de vos réponses,
bien entendu je fais très attention, mon laser est de classe 2 (1mW).
Et pour revenir au montage, sur le schéma j'ai fait un montage non inverseur avec un gain de 11 avec l'aop. Pour contrôler le courant passant dans une résistance, il suffit de mettre une résistance non ? De toute façon, l'ampli que j'utilise ne peut pas dépasser quelques dizaines de mA. A la sortie de l'aop, je ne peut pas mettre une résistance et mon laser car le courant sera déjà modulé par l'ampli, ou c'est plus compliqué que cela. J'ai regardé les montages pour aop mais j'en ai déjà fait un et je vois pas en quoi les autres me serviront.
Je dit peut être des choses fausses, merci de me corriger si besoin.
cordialement

Bonjour,

Non, avec ce montage, c'est la tension de sortie de ton ampli qui est modulée. Par exemple supposons qu'elle soit de 6v continus, avec une variation de plus ou moins 2volts. Si tu mets en sortie de ton ampli une résistance qui va à la masse, le courant dans la résistance sera i= V/ R . Avec une résistance de 1000 ohms, ce sera donc i = 6/1000 = 6mA ( variant de +- 2mA )
Il faut aussi mettre en série avec la laser.

[warrior6386]

ok donc la tension est modulée autour d'une certaine tension que je choisi à l'entrée avec le pont diviseur et en sortie je met une résistance avec le laser en série ? est ce que je me trompe ?
le pont diviseur se met bien au début ? ou il se place à la sortie de l'ampli, juste avant le laser?

[PA5CAL]

bien entendu je fais très attention, mon laser est de classe 2 (1mW).

C'est le montage électronique et optique qui fixe la puissance lumineuse du laser.

Si la diode laser a été vendue pour 1 mW (peut-être juste pour des questions légales), cela signifie juste qu'elle peut produire une puissance supérieure sans griller.

Quand on injecte une puissance électrique de 15 mW dans une diode laser pour la faire fonctionner, il est difficile de savoir a priori si elle produit 0,3 mW ou 3 mW de puissance lumineuse. Et le fait est qu'en l'absence de dispositif de compensation intégré, elle pourrait très bien faire les deux à des températures différentes.

Une diode laser n'est pas une simple diode électroluminescente. L'effet laser ne se manifeste qu'à partir d'un certain seuil de courant, et s'accompagne d'une augmentation rapide du rendement. Selon le modèle, cette augmentation peut être plus ou moins rapide.


Pour illustrer mon propos, voici la courbe caractéristique d'une diode laser ADL-65055TL (5 mW nominal sans optique de sortie). Je me dois d'insister sur le fait qu'il s'agit d'une courbe « courant - puissance lumineuse », et non pas d'une courbe « tension - courant ».



En comparaison, la courbe correspondante d'une simple diode électroluminescente apparaîtrait comme pratiquement plate et légèrement croissante.

[PA5CAL]

Pour enfoncer le clou, je mets la courbe d'une diode laser et celle d'une diode électroluminescente côte à côte :



Cela démontre que si l'on arrive encore assez bien à contrôler la puissance lumineuse d'une led en réglant approximativement le courant qui la traverse, il va tout autrement pour certains modèles de diodes laser.

[gwgidaz]

ok donc la tension est modulée autour d'une certaine tension que je choisi à l'entrée avec le pont diviseur et en sortie je met une résistance avec le laser en série ? est ce que je me trompe ?
le pont diviseur se met bien au début ? ou il se place à la sortie de l'ampli, juste avant le laser?

Bonjour,

Le pont diviseur se place en entrée de l'AOP. Mais tu n'auras peut être pas le gain suffisant en audio.
Tu devrais commencer par essayer de comprendre comment utiliser un AOP. ( montage en ampli non inverseur, gain en continu et gain en petits signaux, etc...)
Par ailleurs, les courbes que t'a données pa5cal doivent te convaincre combien il est important de choisir la bonne valeur du courant. Et tout d'abord, savoir pour quel courant est définie ta laser !

[DAUDET78]

il va tout autrement pour certains modèles de diodes laser.

De l’intérêt d'utiliser la photodiode qui est jumelée avec la diode laser et qui mesure la puissance lumineuse réelle de sortie, pour contrôler le courant de la diode laser.

[warrior6386]

Merci a tous pour vos réponses,

Bonjour,

Le pont diviseur se place en entrée de l'AOP. Mais tu n'auras peut être pas le gain suffisant en audio.
Tu devrais commencer par essayer de comprendre comment utiliser un AOP. ( montage en ampli non inverseur, gain en continu et gain en petits signaux, etc...)
Par ailleurs, les courbes que t'a données pa5cal doivent te convaincre combien il est important de choisir la bonne valeur du courant. Et tout d'abord, savoir pour quel courant est définie ta laser !

Ok pour le pont diviseur, et j'ai réaliser un montage non inverseur sur l'aop avec un gain de 6 (en changea la valeur des résistances), vous pensez que ça suffit ? La musique étant un signal plus ou moins sinusoïdale, elle varie de plus ou moins 0.45V à -0.45V (pour les amplitudes max) à la sortie d'une prise jack. Je me trompe ? Ce qui fait avec un gain de , qu'elle variera de 2.7V à -2.7V (toujours pour les amplitudes max). Si je rajoute une tension continue d'environ 6.5 V avec le pont diviseur, cela fait que le signal variera entre 3.8V et 9.2V (amplitudes max), ce qui est dans zone de linéarité de mon laser.

Ce que je ne comprend pas trop, c'est l'intensité, elle varie selon le volume de toutes façon, plus on augmente le volume et plus le courant traversant le laser sera élevé.
Comment je peut gérer le courant mis à part de régler le volume ?

[calculair]

Dans votre Scheme du Post N°1 je mettrai la diode Laser enserre avec le colecteur du transistor. L'impedance de sortie etant plus élevée , la commande en courant sera plus propre.

Le courant de repos se maitridse en jouant due la polarisation de la base du transistor.


On peut imaginer une correction de linéarité en utilisant une aide de detectin de la lumière..

[PA5CAL]

Pour savoir si « ça suffit », il faudrait disposer de la datasheet de la diode laser, afin de tenter d'évaluer (à défaut de pouvoir la mesurer) la puissance lumineuse maximale susceptible d'être produite avec le montage réalisé.

Concernant la tension à la sortie de la prise Jack, tout dépend sur quoi est branché son câble. (Pour ma part, j'ai déjà utilisé des baladeurs qui produisaient des signaux supérieurs à ±1V sur des écouteurs de 30 Ω -- et j'imagine encore plus élevés à vide.)


Pour que ton système fonctionne « en bande de base » (modulation de l'intensité lumineuse par la musique), il faut :
- que le laser produise une intensité I₀ en l'absence de son,
- que cette intensité évolue entre I₀–∆I et I₀+∆I lorsque le signal d'entrée évolue entre -∆V et +∆V (amplitude crête-à-crête),
- que l'intensité ne soit jamais négative, soit ∆I_max<I₀.

Donc, plus on augmente le volume, plus l'intensité lumineuse attendra des minima faibles et des maxima élevés.

L'intensité de repos I₀ et le gain g=∆I/∆V doivent être réglés par les tensions de références et les résistances de ton montage à AOP, tandis que les composantes continues issues du signal d'entrée doivent être supprimées par un filtrage passe-haut (classiquement avec un condensateur en série à l'entrée).

[warrior6386]

Merci à tous pour vos réponses rapides,
j'ai réalisé un deuxième schéma avec vos conseils, je ne sais juste pas quel valeur de résistance mettre pour celle devant la base du transistor, c'est celle la qui définie le courant de repos, non ?

Cordialement
Schéma 2 :

[PA5CAL]

Côté récepteur, un filtrage passe-haut éliminera la composante continue provenant de I₀ et de la luminosité ambiante.

La composante alternative provenant éventuellement d'une source lumière artificielle ne sera pas éliminée et viendra perturber l'écoute.

[warrior6386]

merci pour ta réponse détaillée,
il faut donc que je définie une tension de base (avec les pont diviseur) pour avoir un courant I0 de base, ici avec la résistance devant la base du transistor. Et selon l'évolution de la tension avec la musique, celle si fait varier l'intensité à la sortie qui fait varier l'intensité lumineuse du laser.
Dites moi si je me trompe.
Voici le lien pour le laser : http://www.conrad.fr/ce/fr/product/8...uge-1-mW-1-pcs

PS : je n'ai pas mis les condensateur sur mon schéma mais est ce que des condensateur 0.3 micro F suffisent ?

[PA5CAL]

Ta pièce jointe a été validée.

Côté émetteur, rien ne permet de déterminer précisément l'intensité du courant qui traverse la diode laser.

Si le modèle de diode laser utilisé présente un contrôle en courant de la puissance lumineuse assez précis (ce qui reste à vérifier), alors ton montage à AOP doit présenter une contre-réaction impliquant la mesure de ce courant, et non pas la mesure d'une tension de sortie qui le génère très indirectement.

Si on te demande d'évaluer l'intensité au travers de la diode laser sur ce montage, tu serais bien en mal de la calculer car elle dépend du gain du transistor, lequel peut énormément varier d'un composant à l'autre et en fonction des conditions d'utilisation.

[warrior6386]

et comment je peut mesurer ce courant ? en mettant une autre résistance ou simplement avec un multimètre ?
Je peut pas le mesurer avec la résistance de 1.5k vu que l'on connaît la tension : 12V ?

[PA5CAL]

Nos messages se sont croisés.

Je viens de lire la documentation technique du laser.

Il apparaît qu'il ne s'agit pas d'une simple diode laser, mais d'un module incluant une diode et une électronique de régulation lui permettant d'accepter des tensions d'alimentation comprises entre 3V et 12V.

Ce type de composant risque par conséquent de ne pas convenir pour réaliser la modulation d'amplitude souhaitée. En effet, rien ne permet de prédire si une variation de la tension ou du courant d'alimentation se répercutera de façon linéaire sur l'intensité lumineuse émise.

[warrior6386]

quel laser est convenable pour se genre d'expérimentation, une simple diode laser nu ?

[PA5CAL]

Oui.

Cela dit, si ce composant est imposé, on peut tenter de voir si on peut tout de même l'utiliser, en déterminant ses caractéristiques (celles qui ne sont pas dans la datasheet mais qui sont nécessaires à l'application).

Tu pourrais par exemple commencer par établir la courbe tension-courant classique du module, puis la relation entre le courant (ou la tension) et l'intensité lumineuse produite. Si elles sont satisfaisantes (linéarité, monotonie), on pourra ensuite s'intéresser aux caractéristiques dynamiques (i.e. la capacité du module à transmettre des variations à des fréquences audio -- de l'ordre de 15 ou 20 kHz -- voire plus).

[warrior6386]

je viens de faire quelques mesures avec le schéma 2 mais quand je met pas de musique, la tension de départ (in + ) est d'environ 5.9 V (avec le pond diviseur), à la sortie (output), la tension est d'environ 11 V. je ne sais pas pourquoi elle augment comme ça ?

[warrior6386]

En classe, j'avais réalisé ce genre de mesure mais la courbe est bizarre. Au bout d'un certain seuil de tension, l'intensité chute d'un seul coup.

Voici le diagramme :

Pièce jointe 360238

Voici le diagramme :

[warrior6386]

D'après la courbe, je pensais donc faire varier la tension entre 3.8 et 9.2V car c'est là où l'intensité est la plus stable. N'est ce pas correct ?

[PA5CAL]

Je suis un peu perdu dans l'enchaînement des messages.

Pourrais-tu préciser à quoi correspond cette courbe tension/courant ?

À ton montage du schéma 2 (tension d'entrée/courant de sortie ?), ou bien à la caractéristique du module seul ?