طراحی و ساخت بی سیم لیزری - جلسه هفتم

اهداف جلسه: آشنایی با اصول کاری دستگاه - طراحی گیرنده و فرستنده

مکانیزم عمل بی سیم لیزری
در این دستگاه، اندازه ی نور لیزر مدوله می شود، یعنی به زبان ساده، مقدار نور لیزر در زمان تغییر می نماید.
برای این که به شما توضیح دهیم که چه اتفاقی دارد می افتد، به نحوه ی کار یک بلندگو دقت کنید.
بلندگو در حقیقت از یک صفحه ی کاغذی و یک سیم پیچ تشکیل شده است که در یک منطقه ی آهنربایی قرار می گیرد.
وقتی جریان الکتریکی در سیم پیچ پدید می آید، سیم پیچ به یک آهنربای الکتریکی بدل می شود و در جهت یا خلاف جهت هسته ی آهنربایی خود حرکت می نماید.

با این حرکت، صفحه کاغذی به هوای موجود در اطراف خود ضربه می زند و هوای موجود در جلوی خود را فشرده و هوای پشت خود را منبسط می کند. امواج هوایی منبسط شده و فشرده شده به سوی گوش ما حرکت می کنند و باعث می شود که ما صدا را بشنویم.

دستگاه بی سیم لیزری نیز از دو قسمت ساخته می شود. قسمت فرستنده سیگنال الکتریکی که قرار است به سمت بلندگو رود را دریافت نموده و آن را به جای بلندگو به لیزر متصل می کند. لذا نور لیزر پرنور و کم نور خواهد شد.

دومین بخش گیرنده است. که نور را دوباره به جریان الکتریکی تبدیل می کند.
این جریان با زمان، دقیقاً مشابه جریان اولیه تغییر می نماید زیرا مقدار نوری که دریافت می کند، با زمان تغییر می نماید.
حال از این جریان الکتریکی ثانویه برای به حرکت درآوردن صفحه بلندگو استفاده می کنیم. (مانند قبل) و در این حالت، بلندگو می تواند نسبت به حالت قبلی، با فاصله زیادی قرار گیرد، بدون این که به سیم نیازی داشته باشد.

این دستگاه به طور کلی از یک فرستنده و یک گیرنده تشکیل می شود. وظیفه ی بخش فرستنده تبدیل سیگنال صوتی به نوری می باشد، یعنی باید به نحوی سیگنال صوتی را به اشعه لیزر منتقل کند و آن را کم و زیاد کند.
بخش گیرنده وظیفه ای عکس بخش فرستنده دارد، یعنی باید سیگنال نور را دریافت کند و به سیگنال صوتی تبدیل نماید.
ساده ترین ایده برای ساخت فرستنده، این است که ابتدا صدا را به سیگنال الکتریکی تبدیل نماییم. این کار به وسیله ی آمپیلی فایر انجام می گردد.

فرستنده

حال می توانیم با استفاده از یک عدد ترانسفورماتور، به وسیله ی این سیگنال الکتریکی به دست آمده، شدت نور لیزر را متناسب با اندازه (دامنه) این سیگنال الکتریکی کم یا زیاد کنیم، به نحوی که هنگامی که صدا بلند است شدت نور لیزر بیشتر و با دریافت صداهای کمتر، شدت روشنایی اشعه لیزر کاهش یابد.
برای انجام این کار می توانیم از مدار ساده زیر استفاده کنیم:

اگر سیگنال خروجی از آمپلی فایر را به نقطه a وصل نماییم، چون در a سیگنال الکتریکی ایجاد می شود، سیگنال به داخل ترانس می رود. این ترانس فورماتور در حقیقت توان ورودی به لیزر را مدوله می کند (رجوع شود به جلسات 2و1) هر سیگنال خروجی از آمپلی فایر از توان باطری کم و یا به آن افزوده می شود و باعث می شود که نور لیزر شدیدتر یا کمتر گردد (با توجه به سیگنال صوتی) برای ساخت این وسیله از یک ترانسفورماتور HT-50 که قابل تهیه از بازار است استفاده می کنیم.
قطعه ای که در شکل فوق با سر ثانویه ترانس به صورت سری بسته شده، در حقیقت یک دیود نورانی دوطرفه می باشد که وظیف آن، محافظت دستگاه لیزر از ولتاژهای بالا و آسیب دیدن است.

گیرنده
تا این مرحله، توانستیم سیگنال صوتی را مدوله نموده و به سیگنال نوری (کم و زیاد شدن نور لیزر) تبدیل نماییم.
این سیگنال نوری را می توان به خوبی تا مسافت های زیادی (بسته به نوع لیزر به کار گرفته شده) انتقال داد. این مسافت می تواند برای یک لیزر عادی تا چند صد متر باشد.
گام بعدی، تبدیل نمودن مجدد این نور متغیر لیزر به سیگنال صوتی می باشد.

بخش گیرنده این دستگاه بسیار ساده است. برای ساخت آن یک سلول خورشیدی را به یک فیش میکروفون نصب می کنیم و آن را به آمپلی فایر ساخته شده یا ورودی میکروفون دستگاه ضبط صوت وصل نماییم. با این کار، متناسب با شدت نور لیزر رسیده، برق به میکروفون وارد می شود و با این کار، می توانیم سیگنال صوتی اولیه را از بلندگوهای دستگاه بشنویم.

البته در صورت عدم درسترسی به سلول خورشیدی، می توانیم از روش های ساده ی دیگری نیز برای ساخت گیرنده استفاده نماییم.
به عنوان اولین راه، می توانیم از یک مقاومت نوری استفاده کنیم. این وسیله با دریافت نور، الکتریسیته تولید نمی کند، بلکه مقاومتش کم یا زیاد می شود. اگر ما یک باطری به این مقاومت نوری وصل کنیم، می توانیم همان سلول خورشیدی را به نحوی بسازیم و با تغییر شدت نور، مقدار برق خروجی تغییر خواهد نمود.

دو ایده ساده دیگر نیز برای ساخت گیرنده موجود می باشد.
با استفاده از گوشی های فوق حساس می توانیم آمپیلی فایر را از سیستم حذف نماییم و برق تولیدی از سلول خورشیدی یا مدار مقاومت الکتریکی را مستقیماً به صوت تبدیل نمود. البته در این حالت صوت تولید شده، شدت حالت قبل را نخواهد داشت.