Fotofoon Met Laser En Fotodiode

Deze fotofoon is een moderne variant van de uitvinden van Alexander Graham Bell, die in 1880 een patent op de eerste fotofoon heeft aangevraagd. Hij gebruikte wat andere materialen dan hier gebruikt worden; deze tech is ietwat moderner ;)

De werking van deze fotofoon is als volgt: een spiegel die gemonteerd is op een speaker gaat trillen doordat de speaker aanstaat. Als hier laserlicht op schijnt wordt dit licht gemoduleerd doordat het door de trillende spiegel steeds net wat anders weerkaatst. Dit gemoduleerde laserlicht valt dan wat verder op een fotodiode, de ontvanger, welke dit laserlicht met fluctuerende intensiteit opvangt. Doordat de intensiteit van het laserlicht veranderd, wekt de fotodiode een veranderend signaal op. Dit signaal komt overeen met de geluidsgolven die de speaker maakt! Als dit signaal dus via een versterker naar een andere speaker gestuurd wordt, komt hier hetzelfde geluid uit (met wat ruis).

• Houten plank van 0.4 m2 en 6 mm dikte
• Laser (van 532 nm)
• Als laser losse uiteinden heeft: batterijhouder voor twee AA batterijen
• Twee AA batterijen
• Schakelaar
• Twee speakers
• draad met twee 3.5 mm jack uiteinden
• Ronde spiegel die in één van de speakers past
• Ducttape
• Rubberen dop met diameter die in de ontvanger-doos past (zie bijlage bij stap 1) en een gaatje waarin de fotodiode past
• Snoertjes met krokodiluiteinden (4)
• Snoertjes met pinuiteinden (4)
• Stekker of 9V batterij
• Sensor (fotodiode)
• Versterker

Er zijn drie dozen om de laser, transmitter en ontvanger goed te verbinden. Hiervoor zijn drie verschillende bestanden beschikbaar waar elke component in wordt opgenomen De ‘fingers’ (inhammetjes) van de dozen hebben een afmeting van 12,5 bij 6 mm.

1. De doos voor de transmitter/uitzender heeft een afmeting van 10x10x10 cm vanaf de binnenkant. 
2. De doos voor de receiver heeft vanaf de voorkant een afmeting van 10 cm breedte en 15 cm hoogte en diepte. Deze metingen zijn voor de binnenkant van de doos.
3. De doos voor de laser heeft vanaf de voorkant een afmeting van 73cm breed en hoog, en 93 cm diep. Dit is ook de afmeting voor de binnenkant.

De patronen de dozen zijn in de bestanden hieronder te vinden. Deze bestanden kan je eventueel naar een lasersnijder sturen, maar kan je natuurlijk ook gewoon uitzagen met bijvoorbeeld een figuurzaag!

Als je gebruik maakt van een stekker moet je een gat in de deksel van de ontvanger boren met de grootte van het snoertje, zodat deze er doorheen past.

Voor de transmitter is het nodig om de spiegel te plaatsen op de buitenste flexibele ring van de speaker. Deze kan je vinden door de speaker in te drukken. Er is dan een plaat die flexibel meebeweegt met je vinger. Deze plaat zit vast aan een ring met een flexibele materie. 

De speaker kan je verbinden met je telefoon of laptop via een 3.5 mm jack. Het snoer met de twee 3.5 mm jack uiteinden kan je door een gaatje in de achterkant van de transmitter voeren en deze in je laptop of telefoon steken. Het andere uiteinde zit in de doos en kan je met behulp van twee krokodiluiteinden aan de speaker vastmaken. Min moet aan het uiteinde van de jack, en plus helemaal aan het begin van de jack (zie foto).

Maak (of pak, als je deze al hebt) vervolgens een ronde spiegel met het oppervlak πR^2 waarbij R de straal van de flexibele ring is. Hiervoor is er ook een bestand toegevoegd zodat de spiegel eventueel uitgesneden kan worden door middel van een laser. Plak deze spiegel met duct tape tegen de ring van de speaker. Zorg er hierbij voor dat de spiegel stevig vastzit, maar nog wel genoeg beweegt! Je kan testen of de speaker genoeg trilt door de speaker met de spiegel erop aan te zetten en je vinger tegen de spiegel te houden. Als je een trilling voelt, zit de spiegel goed. Als je geen trilling voelt moet de spiegel dus wat losser gemonteerd worden.

Voor de transmitter is het ook nodig om de laser aan te sluiten aan een batterij met schakelaar. Dit doe je door een van de uiteinden van de laser te solderen aan een schakelaar, en deze weer te solderen aan een batterijhouder voor twee 1.5V batterijen.

Voor de ontvanger moet ten eerste de fotodiode in de rubberen ring geplaatst worden, zodanig dat de poten hiervan eruit steken en in een breadboard gestoken kunnen worden. Met twee male-male draadjes kan het breadboard verbonden worden aan de versterker, in de audio input van de versterker.

De versterker heeft ook twee uiteinden waarin de speaker kan (eventueel vier: twee plus- en minkanten, een plus en min voor een linker speaker en een plus en min voor een rechter, als je maar één speaker gebruikt, kan je één van deze uitgangen negeren, en gewoon één plus en min kant gebruiken). De plus van de versterker moet uiteraard aangesloten worden aan de plus van de speaker en de min aan de min. Dit kan ook weer door male-male draadjes vast te maken aan de versterker en deze met krokodiluiteinden vastmaken aan de speaker.

Verder moet de versterker aangesloten worden op een voedingsbron. Dit kan een 9V batterij zijn, maar het kan ook aangesloten worden met een stekker op 12V. Als je een batterij gebruikt, zorg er dan voor dat deze vol is! Een bijna lege batterij kan namelijk voor flink wat ruis zorgen.

Ten slotte kan je de fotodiode en de speaker met wat tape vastmaken in de bijbehorende gaten in de doos.

Als het goed is zitten de laser en de ontvanger op dezelfde hoogte, het kan echter zijn dat door de spiegel het laserlicht iets afwijkt van de ontvanger. Dit kan je verbeteren door de spiegel een beetje te bewegen totdat het laserlicht op dezelfde hoogte als de ontvanger zit. We raden aan hierna de ontvanger te verplaatsen om verder het laserlicht horizontaal goed uit te lijnen.