| |  | Datenübertragung mit Hilfe von Lasern |  |
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| | | | | | Schule:
Annette-von-Droste-Hülshoff-Schule
Münster | | Betreuung:
Dr. Carsten Penz
Sebastian Paul | |  |
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Kurzfassung: | | | | Am Anfang dieses Projektkurses, in dessen Rahmen diese Arbeit entstanden ist, stand das Problem ein Thema zu finden, welches in diesen zeitlichen Rahmen passt, realisierbar ist und auch noch meine Interessen abdeckt. Ich wollte möglichst gerne eine Mischung aus Physik und Informatik in meinem Projekt behandeln, gleichzeitig aber auch praktisch arbeiten. Durch Zufall bin ich auf eine ähnliche Arbeit gestoßen, in der die Problemlösung mit analoger Technik erfolgte, das heißt es gab keinen Mikrocontroller, der Daten in die Binärebene umwandelt und dann verschickt. Das funktioniert dann zum Beispiel so, dass ein handelsübliches Radio dahingehend modifiziert wird, dass der Lautsprecher durch einen Laser ersetzt wird. Der Lautsprecher wird zusammen mit einem Fotowiderstand an eine Stromquelle angeschlossen. Trifft nun der Laserstrahl auf den Fotowiderstand, wird der Lautsprecher mit unterschiedlich viel Strom versorgt (je nach Intensität). Die Idee fand ich gut, nur die Umsetzung mit analoger Technik gefiel mir nicht. Aus diesem Grund habe ich das Thema ,,Datenübertragung mit Hilfe von Lasern'' für meine Arbeit gewählt. Da ich nirgendwo im Internet ein Projekt gefunden habe, wo die Datenübertragung komplett digital erfolgt, war dies ein weiterer Anreiz für mich. Am Anfang standen zwei Mikrocontroller, ein Laser und eine Fotodiode. An der Bauteilliste hat sich während des Projektes nichts geändert. Ich habe nun für die Plattform Arduino (Mikrocontroller) zwei Programmcodes geschrieben, einen für den Sender und den zweiten für den Empfänger. Die beiden Programmcodes wurden auf zwei Mikrocontroller von Atmel geflasht, welche nun in der Lage sind, jegliche Art von Zeichen (Buchstaben, Zahlen, Sonderzeichen) mit Hilfe eines Lasers zu übermitteln. Da hier auf der untersten Ebene nur 1 und 0 (Laser an/Laser aus) übertragen werden, können die Programmcodes mit kleinen Modifikationen auch dazu verwendet werden Musik oder zum Beispiel eine Internetseite zu übertragen. Es sind also noch einige Möglichkeiten offen, welche mit diesem Projekt als Grundlage realisierbar sind. Der einzige Punkt, der auf jeden Fall noch verbessert werden muss ist die Übertragungsgeschwindigkeit. Aktuell liegt diese bei ca. 1 Zeichen pro Sekunde also $1$ Byte/s. Zum Vergleich, ein herkömmlicher USB-Stick erreicht ungefähr 16 Millionen mal schneller. Die Datenübertragungsrate kann auf verschiedene Weise erhöht werden. Aktuell wird für jedes Bit 25ms Übertragungszeit verwendet, diese könnte man auf jeden Fall halbieren. Allerdings muss dann der Fototransistor ersetzt werden, da dieser irgendwann nicht mehr schnell genug schaltet. Alternativ könnte auch eine Fotodiode verwendet werden. Als nächstes würde der Laser den Flaschenhals für eine hohe Bandbreite darstellen, da man nicht einfach beliebig oft den Strom an und ausschalten kann. Irgendwann leuchtet der Laser trotzdem durchgehend. Letztendlich wären selbst die Mikrocontroller an sich ein Problem, da diese nur mit 16MHz getaktet sind. Damit kann bei weitem nicht die Rate eines USB Sticks erreicht werden. Da es jedoch nicht Ziel dieser Arbeit war, enorm hohe Geschwindigkeiten zu erreichen, sondern vielmehr selbständig eine komplett digitale Datenübertragung zu erarbeiten, ist das Ergebnis aus meiner Sicht voll erreicht. | | | | |
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