Erhöhung des Laserstrahls ohne Erhöhung der Leistung (und möglicherweise Gesetzesbruch)

Ich habe kürzlich einige Laserdioden bei ebay gekauft, die als 5 mW beworben wurden und wie das gezeigte Bild aussehen:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Um dem Gesetz zu entsprechen, habe ich es an eine 9-V-Batterie mit einem 22-K-Widerstand angeschlossen.

Ich habe einen einfachen Detektor wie folgt mit einem LM324-Operationsverstärker gemacht

Ich habe den invertierenden Eingang über einen 4,7-M-Widerstand mit dem Ausgang verbunden. Der Ausgang ist über einen 1K-Widerstand mit der Kathode der LED verbunden. Der nicht invertierende Eingang wird durch einen 1-MΩ-Widerstand nach oben gezogen und durch den umgekehrt angeschlossenen 3-mm-Fotodiodendetektor mit klarer Linse nach unten gezogen.

Der Detektor funktioniert gut, wenn der Laserstrahl direkt darauf scheint (was ich will), aber ich finde, dass ich bei einer so niedrigen Wattzahl superpräzise sein muss, um den Strahl direkt auf den Detektor zu richten, damit er reagiert . Wenn ich auch nur 1 mm abweiche, reagiert der Detektor nicht.

Ich habe über eine spezielle Art von Glas (oder etwas?) gelesen, das das Licht des Laserstrahls streuen soll, wenn es getroffen wird? aber ich bin mir nicht 100% sicher, wie es heißt oder ob es allgemein existiert. Kann jemand etwas Licht ins Dunkel bringen? Grundsätzlich möchte ich, dass mein Detektor reagiert, wenn er sich in einem transparenten Gehäuse befindet und ein Teil des transparenten Gehäuses, dem die Komponentenseite der Schaltung zugewandt ist, mit einem Laserstrahl getroffen wird.

Kann jemand vorschlagen, was ich tun sollte? und eine Erhöhung der Leistung ist keine Option, da Laser mit einer Leistung von mehr als 5 MW gesetzlich verboten sind.

Sie können versuchen, die glatte Oberfläche des "Glases" einfach mit feinem Schleifpapier oder einer anderen Schleifpaste von der Schachtel zu entfernen. Was passieren wird, ist, dass das Glas aufleuchtet. Hoffentlich reicht es aus, wenn Ihr Detektor richtig vorgespannt ist, um ihn zu erkennen. Sie sollten jedoch andere Lichtquellen blockieren.
Sie müssen viel mehr als 0,4 mA Strom durch den Laser leiten, um eine Leistung von annähernd 5 mW zu erreichen! Sie liegen wahrscheinlich nicht einmal über dem Schwellenstrom für diese Diode. Ich würde erwarten, dass Sie irgendwo über 10 mA liegen müssen, um die Nennleistung zu erhalten.
Du liegst in einigen Dingen weit daneben. Aber ich könnte genauso gut Ihre Frage zum Scatter beantworten. Sie können Wachspapier als Diffusor verwenden. Es hat den großen Vorteil, dass es sowohl billig als auch verfügbar ist. Möglicherweise haben Sie jedoch über einen holografischen Diffusor nachgedacht. Diese sind teurer und weniger verfügbar. Aber effizienter bei ihrer Arbeit. Ich habe in der Vergangenheit Milchglas mit HF (Flusssäure) für einen Diffusor verwendet. Sie können auch eine integrierende Kugel mit zwei Öffnungen verwenden. Ich glaube aber nicht, dass du in die richtige Richtung schaust. Aber falls Sie es sind, das sind keine ungewöhnlichen Mittel.
Ouroborus, meine Frage ist nicht doppelt, weil ich versuche, einen Lazer innerhalb der gesetzlichen Grenzen zu betreiben, wobei es bei dieser Frage ausschließlich darum geht, den Lazer selbst mit maximalem Strom zu betreiben. Und ich könnte Wachspapier ausprobieren. Und Dave, heißt das, ich sollte die Spannung zum Lazer nur auf 5 V begrenzen, da Sie sagen, ich brauche 10 mA Strom?
Ich habe keine Ahnung, da Sie keine Informationen über den von Ihnen verwendeten Laser angegeben haben.
Der ebay-Verkäufer (aus China) auch nicht. Ich weiß nur, dass es sich um ein rotes Lazer-"Modul" handelt, das wie eine LED funktioniert, außer dass es ein Lazer ist.
„Um dem Gesetz zu entsprechen, habe ich es an eine 9-V-Batterie mit einem 22-K-Widerstand angeschlossen.“ Bitte erweitern Sie dies. Welches Gesetz genau? Und warum denken Sie, dass 9V und 22k angemessen sind?
Was Sie brauchen, ist, den Strom zum Laser zu begrenzen. Oder vielleicht nicht. Es gibt Lasermodule mit Strombegrenzung und einige (viele) ohne. Das Datenblatt für das Lasermodul würde es Ihnen sagen, aber Sie haben keins. Manchmal ist es im anderen Text enthalten, wo Sie es gekauft haben. Wenn dort "Betriebsspannung 3 bis 12 V" oder etwas Ähnliches steht, besteht die Möglichkeit, dass es eine Strombegrenzungsschaltung enthält. Es besteht auch die Möglichkeit, dass der nicht englischsprachige Verkäufer den Text einfach von einer anderen Stelle kopiert und eingefügt hat.
Die LED-Helligkeit ist eher eine Funktion des Stroms als der Spannung. Ihr Laser ist eine LED, die auch ein Laser ist. Um die Helligkeit zu steuern, steuern Sie den Strom und nicht die Spannung.
In meiner Studienzeit fand ein Student eine Lösung für das Zielproblem, die gut zu funktionieren schien. Er klebte seinen Sensor auf einen Tischtennisball und bohrte auf der gegenüberliegenden Seite ein Loch in den Ball. Als der Laserstrahl in das Loch gerichtet wurde, leuchtete die ganze Kugel.
Die 5 mW gelten nur für Laserpointer. Es ist völlig legal, einen Laser jeglicher Leistung zu besitzen. Es ist auch legal, Laser über 5 mW herzustellen und zu verkaufen, solange sie ordnungsgemäß gekennzeichnet und zertifiziert sind und nicht als Pointer vermarktet werden. Ich habe diese Art von Modul in verschiedenen Projekten verwendet, und wenn dies ein akademisches oder persönliches Projekt ist, können Sie diesem Laser so viel Leistung geben, wie er braucht. Es wird ausbrennen, lange bevor es gefährliche (außer blendende) Werte erreicht.

Antworten (2)

Zunächst einmal verlangt die entsprechende Verordnung, dass Laser weniger als 5 mW Strahlung emittieren . Dies ist nicht dasselbe wie 5 mW elektrische Leistung:

21 CFR 1040.11(b) und 1040.11(c) begrenzen Laserprodukte für Vermessung, Nivellierung und Ausrichtung sowie Demonstrationslaser auf Klasse IIIa. Das bedeutet, dass Zeiger im sichtbaren Wellenlängenbereich von 400 bis 710 Nanometer auf 5 Milliwatt Ausgangsleistung begrenzt sind.

Die LD-Effizienz beträgt bei den besten Lasern etwa 30 %, der von Ihnen gekaufte hat wahrscheinlich etwa 10 %. So können Sie die von Ihnen aufgebrachte Leistung sicher mit mindestens 3 multiplizieren.

Beginnen Sie mit der Messung des Spannungsabfalls v D auf der LD mit dem Widerstand, den Sie bereits haben, und messen Sie auch den Strom (Spannungsabfall am Widerstand multipliziert mit seinem Widerstand): ICH D = v R R = 9 − v D R ). Ihr Ziel ist zu haben P = v D ∗ ICH D = 0,005 ∗ 3 = 0,015 . Verringern Sie den Widerstand allmählich, bis Sie die richtige Leistung erhalten.

Zweitens können Sie, anstatt den Schwellenwert zum Einschalten Ihres Detektors zu erhöhen, erwägen, den Schwellenwert für das Ausschalten zu verringern. Bedecken Sie Ihren Detektor mit einem Stück Glas / transparentem Kunststoff mit einer Farbe, die der Ihres Laserstrahls ähnelt. Es sollte den größten Teil des Laserlichts durchlassen, während es einen erheblichen Teil des Umgebungslichts zurückweist.

Wenn Sie schließlich eine größere Erkennungsfläche benötigen, sollten Sie eine Linse dieser Größe installieren und den Detektor hinter der Linse scharf stellen. In diesem Fall landet ein Laserstrahl, der irgendwo auf der Linsenoberfläche entlang seiner optischen Achse auftrifft, im Detektor:

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Ok jetzt bin ich neugierig. Wie berechne ich, wie viel MW Strahlung ich dann aussende? Ich dachte, ich könnte eine einfache Formel für das Ohmsche Gesetz ((Battery_voltage - Battery-lazer_voltage_drop)/resistor) * Battery_voltage verwenden, um die Wattleistung zu berechnen. Ich muss etwas vermissen?
@Mike Siehe meine Bearbeitung. Es ist unmöglich, den richtigen Wert von R ohne das Datenblatt Ihres LD zu berechnen, aber Sie können die Leistung messen und den richtigen Wert durch Versuch und Irrtum finden.

Lassen Sie den Laser zunächst mit seinem Nennstrom laufen (siehe Datenblatt).

Wenn Sie möchten, dass der Detektor einen größeren Bereich erfasst, benötigen Sie einen Diffusor und dann eine Optik, um das Licht vom Diffusor auf den Sensor zu konzentrieren. Zum Beispiel eine Röhre mit Mattglas an einem Ende und einer Linse am anderen, die auf den Detektor fokussiert ist.

Sie können die Länge des Rohrs nach vorne verlängern, um einen Sonnenschirm zu machen.

Dann ist es klüger, Ihren Detektor empfindlicher zu machen:

  • Filtern Sie unerwünschte Wellenlängen heraus.

Sie können einen schmalbandigen Detektor verwenden, der nur für die optische Laserwellenlänge empfindlich ist, oder einen optischen Filter (einfacher farbiger Kunststoff oder etwas Hightech, das ungekantete Wellenlängen besser blockiert).

  • Modulation verwenden

Indem Sie Ihren Laser modulieren (dh ihn mit beispielsweise 40 kHz blinken lassen) und einen Detektor mit einem auf diese Frequenz abgestimmten Schmalband-High-Q-Analogfilter verwenden, werden Sie konstante Beleuchtung (Sonnenlicht) und andere modulierte Quellen los Licht (flackernde LED- oder CFL-Leuchten usw.).

So funktionieren IR-Empfänger für Fernbedienungen.

Erhöhung des Laserstrahls ohne Erhöhung der Leistung (und möglicherweise Gesetzesbruch)
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