Der Lichtfunksender - Mein Hobby ist der Amateurfunk

Als Lichtquelle wollte ich sichtbares Licht verwenden. Dazu eignen sich Licht emittierende Dioden (LED) und Laserdioden (LD). Um den Lichtkegel möglichst klein zu halten, ist eine zusätzliche Optik notwendig. Am besten geeignet sind Kollimatorlinsen. Sie fokusieren das Licht, so dass es parallel austritt und nur einen kleinen Punkt abbildet. Für meine Versuche habe ich einen ungefährlichen  Komplettlaser der Klasse 2M mit integriertem Linsensystem verwendet. Die waren preiswert zu haben und man erspart sich die zusätzliche Optik.

Bild 1
verschiedene Laser

Für die Sprachübertragung muss der Laserstrahl noch amplitudenmoduliert werden. Der verwendete Laser ist ein Diodenlaser. Die ausgestrahlte Helligkeit steigt linear mit dem Strom. Darum sollte die Diode strommoduliert werden, um Verzerrungen in der Modulation zu vermeiden. Die Stromaufnahme meines verwendeten Lasers darf dauerhaft den Mittelwert von 25 mA nicht überschreiten. Selbst eine kurze Überlastung zerstört die Laserdiode. Diese Erfahrung habe ich leider gemacht.

Bild 2
Lasersender kleiner Leistung

Diese einfache Schaltung ist ein gut funktionierender Lichtsender mit einer Laser-Diode. Die Amplitudenmodulation hat eine hervorragende Qualität. Während ich beim Lichtempfänger viele Versuche für einen optimalen Lichtempfang durchgeführt habe, ist der Lichtsender für alle meine Geräte unverändert geblieben.
Mit dem Widerstand R12 wird der Diodenstrom gemessen und dem Operationsverstärker (OP LM 741) über R11 als Gegenkopplungsspannung zurückgeführt. Damit ergibt sich eine Stromamplitudenmodulation. Da der OP nicht genügend Strom liefern kann, ist ein Transistor als Stromverstärker nachgeschaltet.
Als Mikrofonvorverstärker habe ich eine einfache aber bewährte Schaltung mit 2 Transistoren gewählt. Die Verstärkung ist für ein dynamisches Mikrofon ausreichend. Die Modulationsstärke kann mit den Widerstand R1 eingestellt werden

Bild 3
Lasersender kleiner Leistung

Bei dieser Schaltung habe ich den Mikrofonvorverstärker mit einem Operationsverstärker realisiert. Die Funktion und die Modulationsqualität ist unverändert gut. Ich verwende einen Doppeloperationsverstärker in einen DIL 8 Gehäuse, wodurch sich der Material- und Platzaufwand stark verringern. Die Modulationsstärke wird mit R4 an das dynamische Mikrofon angepasst. Wenn ein Laser mit größerer Stromaufnahme verwendet werden sollen, dann sind nur der nachgeschaltete Transistortreiber und der Widerstand R7 entsprechend anzupassen.

Bild 4
einfacher Licht-Testsender

Für die Tests, die man während der Entwicklungs- und Bauzeit durchführen muss, ist ein einfacher Lichtsender sehr hilfreich. Große Ansprüche werden an diesen Lichttestsender nicht gestellt. Sein Signal soll moduliert sein, um es eindeutig identifizieren zu können. Die hörbaren Impulse haben eine Frequenz von 20 Hz. Eine 4,5 V Flachbatterie liefert den Strom von ca. 1 mA. Mit dieser geringen Stromaufnahme funktioniert der Testsender fast unbegrenzt und ist gleichzeitig portal. Sein Signal ist für die Lichtfunkempfänger aber viel zu stark. Darum habe ich ihn in eine kleine geschlossene Blechdose montiert, die ich mit einem ganz kleinen Loch versehen habe. Dieses Loch kann ich mit Kreppband lagenweise Abdecken, um das Signal noch weiter abzudämpfen. Leider habe ich noch keine Möglichkeit entdeckt die Lichtleistung definiert abzuschwächen.  Die CQY99 ist eine IR Sendediode und damit ist das ausgesendete Licht unsichtbar. Das ist für Abgleicharbeiten aber unerheblich. Jede andere LED ist auch ebenso gut einsetzbar. Ein Licht-Testsender ist  ein unentbehrliches Hilfsmittel.

Bild 5
Licht-Testsender geringer Leistung

Um die Empfangseigenschaften der Lichtfunkempfänger zu testen, war ich auf der Suche nach einem Licht-Testsender mit möglichst geringer Leistung. Das Lichtsignal sollte so abgeschwächt werden können, damit man die Empfindlichkeitsgrenze der Empfänger ermitteln kann. Der Licht-Testsender sollte möglichst einfach sein und ein eindeutiges Signal abstrahlen. Ein Unijunctiontransistor 2 N 2646  als  Relaxationsgenerator  schien ein geeigneter Tonmodulator dafür zu sein. Mit 20 Hz werden sehr schmale Impulse erzeugt, die den nachfolgenden Transistortreiber BC 548 steuern. Mit R4 wird der Impulsstrom der roten LED eingestellt. Der geringste Impulsstrom der LED beträgt ca. 0,13 mA . Der Licht-Testsender wird mit einer 9V Blockbatterie betrieben. Die gesamte Stromaufnahme beträgt ca. 1,5 mA.
Mit der Weiterentwicklung meiner Lichtfunkempfänger wurde es notwendig die Lichtleistung des Licht-Testsenders noch stärker herabzusetzen. Den Widerstand R5 =4,7 k habe ich durch einen 1 k ersetzt und den veränderlichen Widerstand R4 auf 100 k vergrößert. Nun beträgt der geringste Impulsstrom der LED nur noch ca. 60 uA. Die abgestrahlte Helligkeit ist aber noch von der verwendeten LED abhängig. Da habe ich große Unterschiede festgestellt.
In meinem Licht-Testsender verwende ich die rote Leuchtdiode Nr.1 aus der Tabelle

Tabelle 1

Die Tabelle zeigt Werte, die ich bei verschiedenen Leuchtdioden gemessen habe. Wenn das Licht der Leuchtdioden so eben sichtbar wurde, habe ich den Strom und die Spannung ermittelt.

Weiter zum Lichtfunkempfänger  --->