Audioübertragung via Laser - Facharbeit

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Niko
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Audioübertragung via Laser - Facharbeit

Beitrag von Niko »

Hallo,
in der gymnasialen Oberstufe (12. Klasse) ist es möglich, eine Facharbeit anzufertigen. In Rheinland-Pfalz muss diese in einem der drei Leistungsfächer geschrieben werden, man hat 12 Schulwochen Zeit und soll 12-20 Seiten schreiben.
Für mich war die Entscheidung zu Physik nicht allzu schwer. Als Thema habe ich "Audioübertragung via Laser" gewählt.

Hier zunächst mal der Link zur kompletten Facharbeit: Facharbeit
Und die Schaltpläne für Sender und Empfänger.

Mit dem Aufbau kann ein beliebiges Audiosignal (z.B: MP3-Player, Radio) mit einem Laser übertragen werden, d.h. der Laser wird mit dem Signal moduliert (Intensitätsmodulation). Wie die Schaltung genau funktioniert, ist Inhalt der Facharbeit.

So sieht das Ganze aus, links der Sender, rechts der Empfänger:

Bild

Kommentare sind sehr erwünscht! Eine Bewertung habe ich noch nicht, vorher werde ich noch mündlich geprüft und muss den Versuch auch im Kurs vorführen.
Viele Grüße
Niko
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Radiomann
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Re: Audioübertragung via Laser - Facharbeit

Beitrag von Radiomann »

Hallo Niko,

sehr schöne Facharbeit. :hello:

Anfang der 70er gab es einen ähnlichen Aufbau in einer Ausstellungsvitrine des Instituts für Nachrichtentechnik der TU Braunschweig, m.W. als Studienarbeit konzipiert. Auf Knopfdruck konnte sich jeder Interessent die Tonübertragung via rotem Laser-Licht vorführen lassen und am Lautsprecher den Klängen lauschen; als Signalquelle diente ein Kassettenrekorder.
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Bosk Veld
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Re: Audioübertragung via Laser - Facharbeit

Beitrag von Bosk Veld »

Hallo Niko,
ich finde die Facharbeit gelungen. :super:
Die Gliederung ist gut, der Versuchsaufbau und die Versuche sind verständlich und interessant beschrieben. Der Blick nach innen (Grundlagen) und der Blick nach außen (Erweiterungsmöglichkeiten) sind gleichermaßen vorhanden.

Zum Thema Anwendungsmöglichkeiten:
Kann man mit dem Aufbau eigentlich auch spionieren, sprich Fensterscheiben abhören? :twisted: Man müßte ja nur den unmodulierten Laserstrahl reflektieren lassen.

Gruß, Frank
Andy
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Re: Audioübertragung via Laser - Facharbeit

Beitrag von Andy »

Hallo,
PL504 hat geschrieben:Der nächste Schritt wäre dann digitale Übertragung in CD-Qualität, stereo und mit Fehlerkorrektur... ;)
Damit könntest Du dann bei "Jugend Forscht" teilnehmen. Die Qualität der Facharbeit würde dafür auch schon reichen, einziges Problem für "Jugend Forscht" wäre nur, daß das Thema nicht mehr gerade neu ist. Soweit ich weiß, ist das Thema da schon dran gewesen, sogar in einer sehr alten Hobbytheksendung (als man als Thema auch noch Technik und Elektronik dabei hatte...).

Da allerdings mit normalen LEDs, dafür an Sender und Empfänger Rasierspiegel zur Lichtbündelung, Sender und Empfänger sahen wie kleine Spiegelteleskope aus) Da in diesem Fall von Sende- und Empfangsdiode jeweils ein Winkel von ca. 20° ausgenutzt wurde, konnte man auch da mehrere 10m Reichweite erreichen, ohne Spiegel ist der Winkel entfernungsabhängig extrem klein, schon bei einer Entfernung von 1m und 5mm großen LEDs und Photodioden würden nur 0.28° des abgestrahlten Lichtes ankommen, das ist grob 1/5000 dessen, was mit den Spiegeln erreicht wurde.

Für eine digitale Übertragung würde ich das Licht nicht direkt mit den Daten modulieren, sondern ein Rechtecksignal, mit dem dann die Laserdiode moduliert wird. Je eine Periode des Rechtecksignals entspricht ein Bit, eine "0" hat in der ersten Halbwelle Low-Pegel und in der zweiten High-Pegel, eine "1" umgekehrt. In der Mitte eines Bits hat man immer eine Flanke, zwischen zwei Bits nur dann, wenn die Bits gleich sind. So kann das Taktsignal im Empfänger wiedergewonnen werden. Ganz ähnlich funktioniert auch die SP/DIF-Verbindung bei digitalen Audioausgängen von CD-Playern, sieh hier http://de.wikipedia.org/wiki/Sony/Phili ... _Interface

Eine Fehlerkorrektur hat SP/DIF nicht, die muß man davor noch durchführen... Viel Spaß, wenn Du das Projekt auch noch durchführen willst. Dran denken, die Nutzfrequenzen sind viel höher, bei der Modulation aber zwischen der Rechteckfrequenz und dessen doppelten beschränkt, so daß sich im Empfänger Schwingkreise oder Bandfilter empfehlen. Wird also wie ein Geradeausempfänger, nur mit größerer Bandbreite, d.h. geringerer Schwingkreisgüte.

Ach, ja, ich hatte früher auch bei "Jugend Forscht" teilgenommen, sogar dreimal (70er Jahre) mit insgesamt 5 Arbeiten (Abstandsmessung per Ultraschall, Kunstkopfstereophonie, digitale Endstufe, Mikroprozessorgesteuerte Messungen und in Mathematik lineare Optimierung auf meinem Mikroprozessorcomputer).

Gruß
Andy
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Re: Audioübertragung via Laser - Facharbeit

Beitrag von Andy »

Hallo,
als ehemaliger Hamburger war man da schon gleich im Landeswettbewerb. Immerhin hatte ich mit jeder Arbeit Preise erzielt, zweimal 3. Platz, zweimal 2. Platz und für die Kunstkopfstereopfonie einen Sonderpreis der Phonoindustrie. Die 500DM Preisgeld waren mehr als die 300DM für den 1. Platz im Landeswettbewerb, außerdem eine Reise zur Funkausstellung, dort wurden die Arbeiten der Sonderpreise der einzelnen Bundesländer ausgestellt. Wer 1975 auf der Funkausstellung war, hat mich vielleicht auch mit meinem Kunstkopf dort als Aussteller gesehen :wink: Mein Stand war ziemlich umlagert, da es dort auch was anzuhören gab, Sennheiser hat mir dafür auch leihweise 5 Kopfhörer zur Verfügung gestellt, ich selber hatte ja nur einen.
Wir hatten auch mal bei Jugend forscht teilgenommen, allerdings nur einmal. Na gut, wenigstens hat es bis zum Landeswettbewerb gereicht. ;) Viele Themen wiederholen sich ziemlich oft, habe ich so den Eindruck.
Was für eine Arbeit war das denn? Aus welcher Kategorie? Auch einen Preis bekommen? Interessiert mich schon. Auf der Website von "Jugend Forscht" sind auch diverse Arbeiten der letzten Jahre aufgelistet, aus meiner Zeit aber nur ganz wenige, meistens nur noch einige aus dem Bundswettbewerben. War damals noch nichts digitalisiert...

Gruß
Andy
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Niko
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Re: Audioübertragung via Laser - Facharbeit

Beitrag von Niko »

Hallo,
danke für eure Rückmeldungen! Hoffentlich sehen das die Lehrer genauso, die Punkte werden nämlich verdoppelt und zur LK-Qualifikation addiert. Das heißt, 15 Punkte in der Facharbeit können den Abischnitt um 0,2 verbessern.
Niko
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Manu
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Re: Audioübertragung via Laser - Facharbeit

Beitrag von Manu »

Hallo Niko,
klasse Arbeit!
Das Thema finde ich gut, jezt musste das nur noch mit Röhren entwickeln ;)
Grüßl Manu
Grüße Manu
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Andy
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Re: Audioübertragung via Laser - Facharbeit

Beitrag von Andy »

Hallo,
dann muß natürlich auch ein "Röhrenlaser" verwendet werden! So etwas gibt es ja, vor einigen Jahren gab es z.B. sogar bei Conrad einen 1mW HeNe-Gaslaser, eine kleine Glasröhre. Interessant wäre so ein Ding sogar heute noch, es gibt z.B. Leute, die hobbymäßig Hologramme herstellen, mit einer Sandkiste auf alten Autoreifen als Fundament. Heutige Halbleiterlaser sind da oft weniger geeignet, da deren Kohärenzlänge eher zu klein ist, da sind die alten Gaslaser besser. Ob man heute noch Röhren-Fotozellen für den Empfänger bekommt? Deren Geschwindigkeit sollte für Audiosignale reichen, ich schätze, die können durchaus mit Fotodioden mithalten und sind auf jeden Fall schneller als Fototransistoren oder gar LDRs (Fotowidestände).

Gruß
Andy
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Niko
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Re: Audioübertragung via Laser - Facharbeit

Beitrag von Niko »

Hallo,
die Bewertung der Facharbeit habe ich jetzt bekommen: 15 Punkte! So hatte ich mir das vorgestellt 8_). Damit hat sich mein Abi-Schnitt durch die Facharbeit ziemlich sicher um 0,2 Notenpunkte verbessert.
Niko
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Re: Audioübertragung via Laser - Facharbeit

Beitrag von Radiomann »

Herzlichen Glückwunsch! Bild
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JohnD
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Re: Audioübertragung via Laser - Facharbeit

Beitrag von JohnD »

Damit hat sich mein Abi-Schnitt durch die Facharbeit ziemlich sicher um 0,2 Notenpunkte verbessert.
Toll! :D :D :D :D


Herzlichen Glückwunsch!

J.
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Re: Audioübertragung via Laser - Facharbeit

Beitrag von radiobastler »

Meinen Glückwunsch... :super:

Da hat sich die Arbeit ja gelohnt.
Gruß Stephan

Röhre gut, alles gut
Ein Wunder ist das elektrisch Licht, manchmal geht es, manchmal nicht. :idea:

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