怎样用激光二极管传输UART数据

激光数据收发器原理图

发射机

接收器

它是如何工作的？

变送器电路包括输入保护，缓冲器和激光二极管驱动器。 UART信号（或任何数据信号）被馈入第一个反相缓冲器（U1A），整个电路的输入由R2和D1保护。 R2是220Ω电阻，用于限制输入电流，而D1是齐纳二极管，可防止输入电压超过5.1V。包含电容器C2用于EMC控制，因为这里的尖锐边缘可能会干扰附近的电子设备。虽然这并不完全重要，但最好始终考虑EMC（电磁兼容性）。该缓冲器也是施密特触发器，可防止噪声信号在激光束中引起毛刺。反相U1A再次反转以保持UART信号的极性，该缓冲信号用于控制带有Q1的激光二极管。

接收器电路由电压平均器，施密特触发器和输出缓冲区。从发射器发出的光显示在LDR R6上，这会改变电阻。这种电阻变化导致在R6上产生可变电压，通过100K电阻器将其馈入U1A。利用分压器（R4和R8）对该变化的电压进行平均，以产生变化约2.5V的电压。来自U1A的调节信号被馈入施密特触发器U1B，这有助于将LDR的微小变化转换为轨到轨摆幅（5V和0V）。最后一个阶段采用这些摆动并缓冲信号以改善输出阻抗。

两个电路都使用7805线性稳压器进行功率控制。将5V电压轨连接到输入电压轨的二极管用于保护7805免受电流尖峰的影响，而肖特基二极管则提供反极性保护。

与我设计的大多数项目一样，这两个电路都是在CNC机器上构建的定制PCB上制造的。附加的项目文件包括生成您自己的PCB所需的所有G代码，但也可以使用其他构造方法，例如条形板，矩阵板和面包板。

发射器电路

接收电路

为了使发射器/接收器工作，您可能必须屏蔽LDR免受环境光的影响，因为这会严重影响信号。根据LDR，最大波特率可能小于100波特，因此为了改善电路，可以用光电二极管电路代替LDR。