Оптический телефон

Для постройки оптической линии связи не требуется специального разрешения, ее можно с успехом использовать в труднодоступной местности, на спортивных соревнованиях, в туристских походах. Линия связи работает по принципу оптического телефона, дальность связи до 500 метров (рис. 1).

Носителем информации у в ней являются не радиоволны, а луч света. Чтобы луч “наполнить” необходимыми сообщениями, его нужно промодулировать. Делается это так. Электрический сигнал с микрофона подается на усилитель низкой частоты, где вместо громкоговорителя включается лампочкa от карманного фонарика. Ток, протекающий через лампочку, меняется в зависимости от передаваемого сигнала, значит, меняется яркость лампочки. Световой поток оказывается промодулированным напряжением звуковой частоты. Луч, направленный в сторону приемного устройства, должен быть хорошо сфокусированньм, чтобы он меньше рассеивался.

В приемнике сигнал демодулируется, то есть расшифровывается. Луч через линзу попадает на светочувствительный элемент, где преобразуется в электрические колебания звуковой частоты, которые затем усиливаются и воспроизводятся через наушники.

Для одностороннего разговора в пределах прямой видимости достаточно иметь один светопередатчик и один светоприемник. Для двусторонней связи понадобится два одинаковых комплекта приемопередатчиков.

Передатчик оптического телефона (рис. 2) работает от угольного микрофона Мк1. Напряжение звуковой частоты микрофона через разделительный конденсатор С1 попадает на вход трехкаскадного усилителя.

Транзисторы усилителя включены по схеме составного транзистора. Такой усилитель низкой частоты дает значительное усиление сигнала по току, что крайне важно для питания лампочки накаливания Л1, являющейся излучающим элементом передающего устройства. Напряжение, подаваемое на лампу, при отсутствии входного сигнала должно быть 4—4,5 В, его величина устанавливается резисторами R2 и R6.

Детали передатчика, кроме микрофона и лампочки, смонтированы на плате из фольгированного гетинакса или текстолита. Можно использовать также и готовую монтажную плату с жестко укрепленными на ней лепестками или опорами из латуни. Микрофон Мк1 подключается к усилителю экранированным проводом.

Транзистор Т1 типа МП40 или МП41-МП42. Его статический коэффициент усиления по току может быть в пределах 50—60. Транзистор Т2 типа П201-П203 с любым буквенным индексом и коэффициентом усиления не менее 50. Наконец, в качестве транзистора ТЗ можно использовать любой

мощный полупроводниковый прибор, например из серии П215-П217. Важно, чтобы его коэффициент усиления был не менее 20.

В передатчике работает угольный микрофон типа МК-10 или МК-59.

Схема приемника (рис. 4) очень проста. Она представляет собой пятикаскадный усилитель низкой частоты на маломощных транзисторах Т1-Т5, на вход которого включен фотодиод Д1, а на выход — телефон Тф1. Регулировка громкости принимаемого сигнала не предусмотрена только потому, что уровень сигнала не превышает допустимого для этого усилителя значения. Однако если возникнет необходимость в установке такого регулятора, то заменить постоянный резистор R12 в цепи коллектора транзистора Т4 можно на переменный, к среднему выводу которого нужно предварительно подключить конденсатор С6.

Детали приемника, так же как и детали передатчика, смонтированы на плате из изоляционного материала. Размеры платы определяются габаритами деталей.

Фотодиод Д1 соединен с усилителем гибким экранированным проводом.

Транзистор Т 1 маломощный, высокочастотный типа П402-П403, а транзисторы Т2-Т5 типа ПШ или МП39-МП42 с любым буквенным индексом. Коэффициент усиления транзисторов по току может быть в пределах 50—60. Телефон Тф1 — электромагнитный, типа К-47 или любой другой, имеющий сопротивление катушки 60—130 Ом.

Фотодиод Д1 типа ФД-1. Его можно заменить самодельным, изготовленным из двух маломощных транзисторов МП39-МП42.

Механическая переделка одного из транзисторов сводится к аккуратному удалению (спиливанию) верхней части корпуса прибора. Полученный транзистор соединяется со вторым (серийным) транзистором следующим образом. Коллекторы транзисторов через резистор сопротивлением 4,7 кОм подключают к отрицательному выво-ду источника питания, а затем соединяют с резистором R1 и конденсатором С 1. Базу фототранзистора через резистор сопротивлением 75 кОм связывают с положительным выводом источника питания, к которому подключен также и эмиттер дополнительного транзистора. Наконец, эмиттер фототранзистора соединяют с базой второго транзистора.

Источниками питания приемного и передающего устройств служат комплекты, состоящие из двух соединенных последовательно батарей типа 3336Л.

Теперь о светоизлучающих и светоприемных устройствах. Чтобы показанная на рис.1 схема хорошо работала, нужно установить вместе с линзами сферические зеркала.
Но есть и более простой вариант установки. Для него понадобятся две плосковылуклые собирательные линзы диаметром 30— 40 мм с фокусным расстоянием 70—80 мм. Светоизлучатели и светоприеминики имеют совершенно одинаковую конструкцщо, которая представляет собой цилиндрический корпус.— тубус из картона с линзой на внешней стороне. В глубине корпуса передающего устройства, в фокусе линзы находится лампочка накаливания, а в корпусе приемника — фотодиод или другой светочувствительный элемент. С тыльной стороны корпуса светоизлучателя расположен сферический диск из картона, оклеенный алюминиевой фольгой. В светоприемнике дно тубуса покрыто темной краской.

Настройка оптической системы заключается в нахождении правильного положения (в точке фокуса линзы) лампы или фотодиода.

Каждый аппарат оптической линии связи должен быть снабжен видоискателем (можно использовать простейший рамочный видоискатель от фотоаппарата).

Видоискатель необходим для совмещения оптических систем передающего и приемного устройств.

Перед налаживанием передатчика нужно отключить микрофон от усилителя и резисторами R2 и R6 установить оптимальную яркость свечения лампочки Л1. Затем ко входу усилителя подключить радиоприемник, электрофон или магнитофон. Если постепенно увеличивать громкость, то и яркость свечения лампочки будет изменяться. После такого испытания снова подсоединяют микрофон к передатчику, произносят в него несколько слов, убеждаясь таким образом, что яркость луча тоже изменяется.

Проверяют работу приемного устройства так. Сначала освещают фотодиод светом от лампочки, включенной в сеть переменного тока. В наушнике должен быть слышен характерный шум. Если пересечь рукой луч света, то должно послышаться легкое постукивание — значит, фотодиод или самодельный фототранзистор работает нормально. Потом светочувствительный прибор устанавливают так, чтобы сигнал был максимальным.

После проверки работы прибора на близком расстоянии (5—8 м) нужно испытать его в “полевых” условиях. Успех связи во многом зависит от правильной настройки оптических систем.

ЮТ №1, 1984