spectra sound

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Practica 1.
Spectra Sound
Autor: Johana Yaredt Arredondo Garay
Codigo: 218340275
Materia: Láseres
Profesor: Dr. Francisco Joel Cervantes Lozano
Introducción
En esta práctica el objetivo es transmitir audio mediante un diodo
láser, en el que dos circuitos independientes se desarrollaron entre sí,
un circuito transmisor responsable de transmitir la información
mediante un diodo láser, y un circuito receptor encargado de capturar
la información enviada por el circuito emisor a través de un LDR. En
ambos circuitos se acondicionó la señal de audio para amplificar la
señal y así reducir el ruido y / o pérdida de información, y poder
reproducir el audio en una bocina, en el que debe ser escuchado de
manera correcta.
Teoría
Diodos láser
Estos dispositivos también se les denomina diodos láser de inyección,
o por sus siglas inglesas LD o ILD. LASER significa amplificación de
la luz por emisión estimulada de radiación. Una unión P-N está
formada por dos capas de arseniuro de galio dopado, donde se aplica
un recubrimiento altamente reflectante en un extremo de la unión y un
recubrimiento reflectante parcial en el otro extremo. Cuando el diodo
tiene una polarización directa similar a la del LED, libera fotones,
estos chocan contra otros átomos, de modo que los fotones se liberan
excesivamente, cuando un fotón golpea el revestimiento reflectante y
golpea la unión nuevamente, se liberan más fotones, este proceso se
repite y un rayo de alta intensidad La luz se libera en una sola
dirección. El diodo láser necesita un circuito de controlador para
funcionar correctamente.
Simbolo del Diodo Laser
LM386
El LM386 (también conocido como JRC386) es un circuito integrado
que consiste en un amplificador que requiere bajo voltaje, tanto en la
entrada de audio como en la alimentación. Es frecuentemente usado
en amplificadores para computadoras (parlantes), radios,
amplificadores de guitarra, etc. Suministrando 9 voltios en el pin 8 se
puede obtener 0,5 W de potencia, con solo un 0,2% de distorsión.
Diagrama LM386
LDR
Un LDR es un resistor que varía su valor de resistencia eléctrica
dependiendo de la cantidad de luz que incide sobre él. Se le llama,
también, fotorresistor o fotorresistencia. El valor de resistencia
eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en él (en
algunos casos puede descender a tan bajo como 50 Ohmios) y muy
alto cuando está a oscuras (puede ser de 1 MOhmios o más).
Experimento
Materiales
• 2 LM386 integrados.
• 1 diodo láser.
• 1 LDR (resistencia dependiente de la luz).
• 1 megáfono
• 1 conector
• 2 pilas de 9v.
• 2 potenciómetros de 100kΩ
•2 condensadores electrolíticos de 10μF, 2 condensadores
electrolíticos de 470μF y 1 condensador electrolítico de 220μF.
• 3 condensadores cerámicos de 100 nf y 1 condensador cerámico de
1 nf.
• 2 resistencias de 10 Ω y 1 resistencia de 220 Ω
Circuito emisor
En el circuito transmisor se uso el LM380 se conectó en serie con un
condensador electrolítico de 470μF, mientras que el otro terminal del
condensador estaba conectado al pin 2 y a su vez se conectan a tierra,
esto se hace con el propósito de minimizar el ruido que llega de la
batería, en el pin 3 se conectó en serie con un condensador de 100 nf,
que a su vez en su otro terminal se diseñó un potenciómetro de
100kΩ, que está conectado al jack que es donde el audio se obtendrá
la señal del celular.
El potenciómetro se utilizó para calibrar la señal de audio,
dependiendo de su resistencia, en la salida del LM386 integrado (pin
5), que es donde se obtiene el audio, se conectó a un condensador de
1nf y el diodo láser para emitir el audio por medio de fotones, y una
resistencia de 220Ω se conecto en serie con el láser, para proteger el
láser.
Circuito receptor
En el receptor se usó el mismo circuito que en el circuito transmisor,
con la diferencia de que en cambio de conectar el jack que a su vez
estaba conectado al celular, el LDR se conectó porque ahora se
obtendrá el audio de allí. El láser apuntará al LDR y el LDR reducirá
la resistividad pasando la información capturada a través del LM386,
que está configurado para obtener una ganancia de 20, para luego
escuchar el audio por el altavoz. La bocina está conectada a un
condensador electrolítico de 220 μF, que a su vez está conectado a la
salida (pin 5) del LM386.
Circuito completo
Circuito receptor
Circuito emisor
Conclusión
En esta practica pudimos aprender un poco referente a cómo
funcionan las comunicaciones ópticas. Se mostró que el láser da una
salida sorprendentemente estable, que no cambia mucho en distancias
largas. Sin embargo la fotoresistencia no es el mejor sensor que se
puede usar en aplicaciones en relación con el audio, debido a que da
una bastante mala contestación de frecuencia audible mientras se
incrementa la frecuencia de la señal.
Referencias
Jardón Aguilar, H., & Linares, R. (1995). Sistemas de comunicaciones
por fibras ópticas. México DF, México: Alfaomega.
Lemus, J., Serra, R., & Collazo, R. (2011). Los diodos láser en la
Enseñanza de la Física en Ingeniería. Lat. Am. J. Phys. Educ. Vol,
5(4), 800.
Gao, G. H., Liu, Z., Jiao, H. Y., & Wang, J. T. (2011, May). The
design of recording system based on LM386. In International
Conference on Theoretical and Mathematical Foundations of
Computer Science (pp. 590-597). Springer, Berlin, Heidelberg.