ich beschäftige mich gerade theoretisch mit der Ansteuerung eines Lasermoduls. Mein Ziel ist es
Eine Konstantstromquelle für ein Lasermodul(diode) zu berechnen und zu simulieren und
Einen Modulationseingang hinzuzufügen der die Stromstärke eng begrenzt moduliert (AM).
Dabei sind ein paar Fragen aufgetaucht:
Das Lasermodul benötigt bei 3V 120mA. Darf ich dann mit einem Innenwiderstand des Moduls von 25Ohm rechnen oder gibt es da mal wieder viele Falltüren (keine Ohmsche Last, probleme mit einer beim Lasermodul schon vorhandenen Stromregelung, usw.)?
In welchen Grenzen sollte/kann/darf sich der Strom für die AM bewegen? Der Laser sollte natürlich nicht ausgehen ;-)
"Dieter Wiedmann" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@t-online.de...
Naja eigentlich beides. Ich wollt mir ne Grundschaltung zusammenbauen, die ich nach anpassung für Module und Dioden benutzen kann. Mir geht's ja um die Theorie...
Ich hab den Laser leider noch nicht. Ich weiß noch nicht mal die Typbezeichnung. siehe "ich beschäftige mich gerade theoretisch.." Alle Infos die ich hab sind folgende:
LASER CLASS: 3B Output power: 13mW (3V)
Size: 14mm x 45mm Wavelength: 650nm Operating voltage: DC 3V to 5V Operating current: 120mA Divergence: 0.8mrad
Daraus hab ich den Innenwiderstand zu 25 Ohm berechnet.
Ich hab mir Angaben erhofft wie z.B. "...zum modulieren variiert man die Stromstärke um max +-10%." Außerdem ist mir nicht ganz klar ob der Innenwiderstand des Moduls weitgehend konstant bleibt oder nicht
theoretisch kann man natürlich alles Mögliche machen und auch Simulieren bis zum Abwinken - aber ob das dann in der Praxis auch was nützt ist eine andere Frage. Die Antwort darauf kann u.A. stark vom verwendeten Modell und auch von der konkreten Schaltung abhängen.
Ich selbst würde nie ohne praktische Erfahrung mit einem Bauteiltyp eine Simulation anwerfen. Eine Simulation würde ich auch grundsätzlich zunächst in der Praxis kontrollieren bevor ich weitere Entscheidungen fälle z.B. eine Schaltung layoute oder gar ein Gerät aufbaue. Bei Serienfertigung gilt das noch verschärfter.
HTH
Bernd Mayer
PS: Bei meinen ersten Experimenten mit der Ansteuerung von Laserdioden mit Konstantstrom (zu einer Zeit da lag der Preis noch ca. bei 100,- DM) da überlebte die Diode den ersten Aufbau nicht obwohl ich der Meinung war, dass ich sorgfältig und vorsichtig damit umginge. Insofern sind Simulationen erst mal billiger. Irgendwann kommt da aber doch auch der Moment der Wahrheit falls die Simulation kein Selbstzweck ist.
--
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We just don't know what it is.
das zitierte "> Gruss Dieter" am Ende des Posting von C.Bader hat mich zur falschen Anrede verleitet, sorry dafür. So spät am Abend trinke ich auch keinen "simulierten" Kaffe mehr, trotzdem Danke für Dein Angebot, - lieber trinke ich noch ne echte Tasse guten Tee.
"Bernd Mayer" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@knuut.de...
Das ist mir klar...
Serienfertigung scheidet natürlich aus...
Meine Idee geht darauf zurück, daß ich im Internet mal eine Seite gelesen hab die Experimente mit Laserpointern an einer Uni beschrieb. Ein paar Studenten haben eben den Strom durch das Lasermodul im Pointer moduliert und beschrieben das als überraschend erfolgreich. Den Link hab ich (dank neuinstallation) leider nicht mehr.
Nur wie sie das gemacht haben stand nicht genau dabei. Ich würde das gerne auch machen. Zur Sicherheit will ich Lasermodule verwenden. Eben weil Laserdioden so gerne kaputt gehen. Wenn ich mich in naher Zukunft dann doch an eine Laserdiode wage, wäre es eben nett gewesen wenn die Grundschaltung auch dafür verwendbar gewesen wäre.
Im Moment berechne und simuliere ich noch, danach wird das ganze aufn Steckbrett getackert, dann auf Lochraster und die endgültige Version dann vielleicht auf eine selbst geätzte Platine. Der Unterschied zwischen Simulation und Realität ist mir sehr bewusst (ich habs leider immer noch nicht geschafft einen AVR programmiert zu bekommen ;-)
Aber wenn ich schon simuliere müsste ich eben wissen wie sich die Regelelektronik des Moduls in der Realität verhält, z.B. ob der Innenwiderstand konstant bleibt oder nicht und ob ich mit meiner Stromregelung die Regelelektronik soweit aus dem Takt bringen könnte das die Diode stirbt.
Andererseits müsste ich von jemandem mit Erfahrung wissen ob meine "Strom-AM" nicht von den Interna des Moduls wieder weggeregelt wird. Einen Modulationseingang hat das Modul nicht jedenfalls nicht.
Vielleicht wäre es ja auch besser die Spannungsversorgung des Moduls zu modulieren um damit die Stromregelung im Modul minimal im Takt der Modulation schwanken zu lassen.
Vor lauter schreiben bin ich jetzt so verwirrt das ich mich der virtuellen Tasse Kaffee gerne anschließen würde ;-)
"C. Bader" wrote: [Simulation zur Modulation von Laserdioden]
Hallo Christian,
vielleicht kann es ja helfen, bei einer echten Tasse Kaffee einige Datenblätter von Laserdioden zu Lesen - google kann wohl beim Finden helfen. Ein Kernproblem beim Betrieb und daher auch bei der Simulation von Laserdioden - IIRC - kann die Temperaturabhängigkeit einiger Parameter sein, da das "Lasern" auf einem winzigen Bereich des Chips stattfindet wo es wegen der enormen Stromdichte (kiloAmpere! pro Flächeneinheit - IIRC) zu schnellen und grossen Temperaturschwankungen kommen kann. Daher ist häufig eine Regeldiode auf demselben Chip die auch den Temperaturgang mitmacht. In einem Datenbuch habe ich auch schon diskrete Ansteuerschaltungen gesehen die man verwenden kann. Bei der Schaltung für die Modulation spielt auch der Frequenzbereich eine Rolle. Die Empfangsschaltung zum Demodulieren kann auch noch interessant sein.
Grüsse
Bernd Mayer
--
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On Thu, 25 Dec 2003 19:10:16 +0100, "C. Bader" wrote:
Hi!
Der hilft Dir nur in statischer Betrachtung. Das heißt, Du kannst den Strom in weiten Bereichen ändern, ohne daß sich die Spannung groß dabei ändern wird. Du hast eben eine Diode vor Dir. Dafür ändert sich die Spannung dann mit Temperatur etc. Drum brauchst Du auch eine Stromregelung, keine Spannungsregelung. Das heißt, Du brauchst irgendwo einen Shuntwiderstand, mit dessen Hilfe Du den Strom misst (und dann via Opamp mit dem Sollstrom vergleichst usw). Am einfachsten, wenn der Shunt gegen Masse geht: Treiber ->
Laserdiode -> Shunt -> Masse. Problem dabei: Ein Pin der Laserdiode ist üblicherweise mit ihrem Gehäuse verbunden, und das ganze will auch noch gekühlt werden. Schließt Du also mal mit dem Schraubendreher das Diodengehäuse/Kühlkörper gegen Masse kurz, kanns das für die Diode gewesen sein. Außerdem fängst Du Dir Brumm ein. Willst Du diese Probleme umgehen, muss das Lasergehäuse auf GND, dann "schwimmt" aber der Shuntwiderstand, und die Strommessung wird etwas komplizierter - zumindest, wenns um schnelle Modulation (MHz) und Rauscharmut geht. Brauchst Du das? Achja, schwierig wirds natürlich auch, wenn der Laser so alle üblichen Betriebszustände überleben soll. Zum Beispiel wenn jemand einfach den Netzstecker zieht oder mal der Strom ausfällt, ohne daß Du vorher die Laserdiode per Schalter kurzgeschlossen hast. Hier ist es von Bedeutung, was die Regelung macht, wenn ihr langsam der Saft ausgeht. Oder wenn, bei symmetrischer Versorgung, beim Ausschalten die eine Spannung langsamer zusammenbricht als die andere. Da kann es dann schonmal passieren, daß der Opamp den Treiber eben mal komplett durchschaltet - und tschüss, Diode. Für die Arbeit hab ich mal so ein "failsafe" Lasernetzteil gebaut, da wurde die Laserdiode sowohl von einem Transistor als auch von einem Relais kurzgeschlossen, sobald irgendwas nicht in Ordnung war (Strom, Temperatur, Versorgung). Der Transistor sorgte für schnelles Kurzschließen und "softes" Wiedereinschalten, das Relais für definierten Kurzschluss auch im stromlosen Zustand und beim Einschalten der Versorgung (hat durch seine Trägheit den Einschaltmoment überbrückt). Betriebsspannung wurde überwacht, indem zwischen Gleichrichter und LadeKo noch eine Diode war, sodaß ich die Halbwellen hinterm Gleichrichter kontrollieren konnte. Sobald eine Halbwelle fehlte -> Laserdiode kurzgeschlossen, noch bevor die Spannung am LadeKo um mehr als den üblichen Ripple eingebrochen war.
Wofür willst Du modulieren? Spektroskopie (Wellenlänge abhängig vom Strom)? Dann wird Dir die Anwendung schon vorschreiben, wie weit Du modulieren musst. Moduliert wird hier der Sollstrom, die Regelung muss den Iststrom entsprechend schnell folgen lassen. Schnelle Datenübertragung? Hier wird der Strom üblicherweise zwischen dem maximalen Strom und dem Schwellenstrom geschaltet. Man schaltet den Laser nicht ganz aus, da er sonst zu lange braucht, bis die Inversion wieder aufgebaut ist und er wieder last. Hinweis: Die einfachsten Laser für Datenübertragung werden mit 2,5GHz moduliert, für ein wenig mehr Geld gehen, wenn ich recht auf dem laufenden bin, so um 25GHz. Hier wird dann nicht der Strom gemessen, sondern die Intensität (per Monitordiode) zur Regelung benutzt. Willst Du bloß ein wenig Lightshow machen und den Laser blinken lassen? Dann schließ die Diode mit einem Transistor kurz, für den Zweck ist das schnell genug. Oder vielleicht mit einem Optokoppler, ist evtl sicherer für den Laser. Aber immer so kurzschließen, daß der Strom weiterhin durch den Shunt geht! Sonst dreht die Regelung den Treiber voll auf (da sie den Strom nicht sieht, wenn Du ihn am Shunt vorbeiführst) und wenn Du den Kurzschluss zurücknimmst, geht der Strom vom voll aufgedrehten Treiber erstmal durch den Laser -> fffffffft.
Äähm, hab ich schon erwähnt, daß das ganze eine excellente Geldvernichtungsmaschine sein kann? Besonders bei Steckbrett wär ich da sehr vorsichtig, eine falsche Bewegung -> die nächste bitte.
Dir ist bewusst das Du mit einem 13mW(!) Laserstrahl die Kühlleistung der menschlichen Netzhaut stark überfordern kannst? (Sprich: Dir und anderen die Augen verblitzen kannst und Du eigentlich gar keinen Klasse 3b Laser "einfach so" in Betrieb nehmen darfst?) (Vgl. u.a.
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Sehr schön:
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Beachte: "Technische Massnahmen und deren Verwendung" )
Die Strom-Regelung f. Dioden-Laser ist m.W sehr kritisch. Der Grad zwischen "geht" und "geht nie wieder" ist sch*ss schmal.
"Rainer Zocholl" schrieb im Newsbeitrag news:8-$ snipped-for-privacy@zocki.toppoint.de...
Hab ich mir gedacht...
Ist mir natürlich bewusst, ich will keine Lightshow inszenieren für die ich ne TÜV-Abnahme bräuchte oder ähnliches. Für's erste will ich in meinem "Privatlabor" ein paar kleine Experimente durchführen, z.B. Lichtschranke, bessere Erkennung durch modulation usw.
Eben drum...
...und ich am Anfang auch diese nehmen werde ;-) Module mit Modulationseingang sind aber recht schwer einigermaßen preiswert zu erwerben, deswegen meine Überlegungen.
"Michael Eggert" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@4ax.com...
Jo weiß ich, meine Frage bezüglich der Stromregelung bezog sich allerdings auf ein Modul in dem ja üblicherweise schon eine Stromregelung eingebaut ist (Sinn und Zweck eines Modules). Wenn dieses Modul aber keinen Modulationseingang hat (wie bei dem "Uni-Experiment" mit dem Laserpointer, war ich mir nicht mehr sicher ob ich den Strom oder die Spannung zur Modulation beeinflussen muss. Ich muss dann ja dafür sorgen das die Regelung des Moduls eine Stromschwankung an die Diode weitergibt, welche 1. die Diode nicht zerstört und 2. stark genug ist um die Helligkeit in einem elektronisch detektierbaren Bereich schwanken zu lassen. Der Zweck der Regelelektronik ist ja gerade das zu verhindern.
Auf dieser Seite beschrieben es die Studenten aber als überaschend einfach und erfolgreich. Wie sie den Pointer modulierten stand, wie gesagt, leider nicht dabei.
Leider hab ich zu wenig Erfahrung um vorrauszusagen wie sich die interne Regelung des Modul bei über die Versorgung erzeugten Stromschwankungen verhält.
Mit meinem beschränktem Wissen würde ich sagen, den Strom nach unten regeln sollte kein Problem sein. Im schlimmsten Fall geht der Laser eben aus. Die Grenzen kann ich ja experimentell so ausloten das er eben gerade nicht ausgeht.
Im Experiment mit dem Laserpointer beschrieben die Studenten eine Modulation bis in den einstelligen MHz-Bereich mit dem Laserpointer als "kein Problem". Das macht mir jedenfalls schon mal Hoffnung.
Ich hab hier bereits ein Modul von Pollin hier mit dem ich nicht gerade pfleglich umgegangen bin. Zuviel Spannung, verpolt, usw. Bis jetzt hab ichs noch nicht kaputt bekommen ;-)
Und da das 13mW Modul bei Ebay sowieso viel zu teuer geworden ist, werd ich mit dem vorlieb nehmen müssen.
Die Leistung von 5mW ist für erste Experimente sowieso ausreichend.
Nein.
Für's Erste nehm ich ein Modul, das ist mir jetzt leider klar geworden ;-(
Ich hoff mal daß das bei mir nicht so kompliziert werden muss.
Ich will das Ding erst mal überhaupt moduliert bekommen ;-) Die Anwendung soll es ermöglichen den Laserpunkt zu erfassen. Ich habe mir vorgenommen eine Abstandsmessung über Triangulation wie in einem früheren Thread beschrieben experimentell aufzubauen
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Ich hab die Theorie für's Erste mal auf einen Laser zusammengestrichen. Die Modulation soll dazu dienen über einen Filter das Umgebungslicht wegzufiltern.
Daten will ich keine Übertragen. Und 25GHz sind mit meinem Equipement sowieso nicht beherrschbar.
Lightshow impliziert das die Helligkeitsänderungen mit dem Auge erfassbar sind. Ich hab für den Filter eine Modulation von einigen KHz angedacht, wenn das noch mit dem Transistorkurzschluss funktioniert, wäre das eine Alternative.
Meine Überlegung war einen MOSFET in die Versogungsleitung einzuschleifen, aber ich bin mir nicht sicher ob das so funktioniert.
Wenn möglich wollte ich eben ein Modul mit fertiger Regelung verwenden.
Klar, deswegen frag ich euch doch die Löcher in den Newsreader.
Welche? Spannung an der Diode? Das leuchtet mir ein. Versorgungsspannung wäre ein weiterer Stein im Weg...
Wenn ich es nicht verpaßt habe, dann hast du das wichtigste immer noch nicht geschrieben, nämlich was und vor allem: Wie schnell willst du übertragen und über welche Entfernung?
Hast du verpasst ;-) Ich will keine Daten übertragen, sondern Filtern durch Modulation. Wie schnell hängt davon ab was möglich und sinnvoll ist, schätzungsweise einige KHz. Die Entfernung ist durch die größe meines Zimmers eingeschränkt, im Extremfall max. schätzungsweise 8m.
s.h.
"Ich will das Ding erst mal überhaupt moduliert bekommen ;-) Die Anwendung soll es ermöglichen den Laserpunkt zu erfassen. Ich habe mir vorgenommen eine Abstandsmessung über Triangulation wie in einem früheren Thread beschrieben experimentell aufzubauen
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Ich hab die Theorie für's Erste mal auf einen Laser zusammengestrichen. Die Modulation soll dazu dienen über einen Filter das Umgebungslicht wegzufiltern."
und
"> Willst Du bloß ein wenig Lightshow machen und den Laser blinken
Lightshow impliziert das die Helligkeitsänderungen mit dem Auge erfassbar sind. Ich hab für den Filter eine Modulation von einigen KHz angedacht, wenn das noch mit dem Transistorkurzschluss funktioniert, wäre das eine Alternative."
Hm, also wenn ich an meinen Laserpointer so denke... wenn die Betriebsspannung sinkt, wird es mehr oder weniger proportional dunkler. Wenn der Taster einen Wackler hat, flakert es. Da AFAIR keine größeren Kapazitäten auf der sehr primitiven Schaltung vorhanden waren, denke ich, durch eine pure Modulation der Spannung nach unten müßte eine irgendwie geartete Modulation mit einem KHz mit primitivsten Mitteln möglich sein. Einfach die Betriebsspannung etwas niedriger halten, damit er weniger Leistung macht und schalten oder modulieren. Ob das jetzt aber für alle Modelle gilt?
Du scheinst den Link ja nicht mal aufgemacht zu haben! Du musst auch in Deinem Labor, gerade in deinem Deinem Labor entsprechende Schutzmassnahmen treffen, das niemand zuscahden kommen KANN, auch denn der Strahl irgendwo refektiert wird.
Ich kann mal sehen ob ich ein Foto von der Maus bekomme, die ausversehen im Strahlgang einer unbemerkten Laserlicht-Reflektion stand. Vielleicht überzeugt das. Leider, emm zum Glück, gibt es nur sehr wenige Unfälle mit Laserlicht so das ein paar Fotos verbrannter Retinas schwer zu finden sind.
Dann mach das mit einer Klasse 1 Diode...oder kauf Dir ne passende Schutzbrille und verklebe wenigstens die Fenter und Türen. Wenn Du aus Dummheit erblindest ist es natürlich Dein persönliche Freiheit, künftig der Solidargemeinschaft auf der Tasche zu liegen, aber schütze bitte andere.
Die Module sollten den Laser eigentlich schützen. Bei mir wars etwas komplizierter durch die Rahmenbedingungen (modulierbar DC bis 1GHz, extrem rauscharm, Laserdiode >800 Euro).
[...]
Sollte machbar sein, ich hab auf eben diese Weise bis 1GHz moduliert.
Jetzt kommts aber: Viele dieser Module regeln nicht den Strom, sondern die _Helligkeit_. Das heißt, die Laser haben eine Photodiode (sog. Monitordiode) drin, und die Module regeln den Strom soweit auf, daß die Monitordiode soviel Licht bekommt, wie sie soll. Schließt Du nun zur Modulation den Laser kurz, so daß weniger Licht rauskommt (das willst Du ja), dreht die Regelung den Strom entsprechend auf. Und nimmst Du den Kurzschluss wieder weg, geht der volle Strom durch die Diode - ääh LED - ääh Heizung (in dieser zeitlichen Reihenfolge).
Also: Schau, daß Du einen Schaltplan von so einem Modul bekommst, und schau genau nach, was da wo und vor allem wie regelt. Und suche nach einer Möglickeit, direkt die Regelung zu beeinflussen. Zum Beispiel, indem Du die Soll-Helligkeit per Modulation änderst. Oder indem Deine Modulation der Regelung mehr Helligkeit vorspielt, als da ist (aber nie umgekehrt). Evtl bau so ein Modul mit entsprechenden Änderungen nach.
Klingt ja interessant. Warum muß denn eigentlich so sauber moduliert werden nur um das Umgebungslicht auszublenden? Langt da nicht eine 100% AM sprich simples Ein-Ausschalten des Laser (oder Moduls)? Ist das mit Transistorkurzschluß gemeint? Im Falle des Lasers würde sich dann die Regelung erst mal auf nen Vorwiderstand reduzieren. Die Grundwelle Deiner Modulationsfrequenz erhältst Du so auf alle Fälle am besten. Dann noch ein krasser Bandpass am Empfänger und gut ist. Genauso wird's übrigens bei IR-Fernsteuerungen gemacht... Naja die Hauptprobleme werden wohl erst mit der Anlenkung der Spiegel entstehen, wie?
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