Ein kleiner Zwischenbericht über das Projekt "Volxlaser"

Letztes Update: Sun May 18 21:45:23 MET 1997

Mit Hilfe von neuen Empfängern mit höherer Empfindlichkeit und ohne nachgeschalteten Bandpaß konnten wir die Laserstrecke auf 115 kbps "aufbohren". Die baugleiche Photozelle ermöglicht es, auf Empfängerseite wesentlich kleinere Linsen zu verwenden, während der Sender weniger scharf gebündelt sein muß. Eine angenehme Begleiterscheinung dieses neuen Bauteils ist außerdem eine deutlich höhere Toleranz gegenüber dem wahrscheinlich thermisch bedingten "wandern" der Laser, so daß die Verbindung wesentlich weniger Störanfällig geworden ist:

Ein weiteres Plus ist die Tatsache, daß der dem alten Empfänger nachgeschaltete Inverter nun wegrationalisiert wurde, was die Kosten immerhin ein wenig nach unten drückt. Auch was die Fokussierung der Laser angeht haben wir uns auf etwas Preisgünstiges besonnen: Mit Hilfe von einer mit Alu-Winkeln gefertigten "optischen Schiene" und mehrerer Tele-Objektive vom Flohmarkt werden wir noch im Laufe der Woche versuchen, die Laser der zweiten Strecke (Haus 102 <-> Haus 110) zu bündeln und die zweite Laserstrecke in Betrieb zu nehmen.

Tim Skopnik


Letztes Update: Tue Dec 31 18:34:29 MET 1996


Die definitiv letzte Änderung für dieses Jahr an unserer Teststrecke ist ein voller Erfolg! Durch das Herausoperieren eines Kondensators aus dem bereits in Epoxydharz vergossenen Empfänger sowie Einsatz eines anderen (kleineren) Kondensators hat sich das Frequenzverhalten soweit verändert, dass jetzt auch höhere Geschwindigkeiten möglich werden. Seit zwei Stunden läuft der Laser jetzt mit 57600 bit/sec stabil! Wir haben KEINEN Packetloss feststellen können, lediglich bei einem "ping -f" sind die ersten 10-30 Pakete in den Bit-Himmel gestrahlt worden, alle anderen haben sich sicher zum Empfänger gerettet. Sehr positiv dabei ist die Möglichkeit, nebenbei eine Telnet-Session zu öffnen, was bei 38400 bit/sec noch unmöglich war.
Eine weitere Kleinigkeit hat sich Tim für die Befestigung des Lasers einfallen lassen: Aus einer sogenannten "helfenden Hand", ein kleines Gerät mit Gelenken mit Zangen dran sowie einem stabilen Fuss und Lupe, lässt sich hervorragend eine Wandbefestigung basteln. Auch die Lupe lässt sich vermutlich für den Empfänger weiterverwenden, so dass nur noch der Fuss keine Verwendung findet. Zudem sind die Dinger sehr günstig zu erwerben, die Befestigung mittels einer Epoxydharzkugel und Plexiglas ist damit überflüssig geworden (puuh!).
Unser Vorsatz fürs neue Jahr: 115 kbit/sec zu erreichen. Nach einem kurzen Test mit einem Terminalprogramm scheint es nicht völlig unmöglich zu sein, diese Geschwindigkeit zu erreichen.
Wir wünschen unseren treuen Mitl[e|a]sern ein frohes neues Jahr und klares Wetter bis zum Abwinken!


Hartmut Müller


Letztes Update: Sat Dec 14 15:14:34 MET 1996


Ich hoffe, niemand hat geglaubt das Laserprojekt sei tot: Wir haben sowohl Empfänger als auch Sender ins Warme und Trockene gebracht. Viele Leute guckten sich vor unseren Fenstern vom Weg aus die Augen aus dem Kopf, die kleinen roten Punkte vor dem Fenster sind weg! Nein, wir machen keine Winterpause und motten die Laser auch nicht ein:
Indoor- Installation ist nun angesagt! Dank eines defekten Zoom- Objektivs von Tina sind wir jetzt in der Lage, die Laserteststrecke durch zwei Thermopenscheiben hindurch zu betreiben. Die Linsen aus dem Objektive sind sogar so wirkungsvoll, dass man die Reflektion des ausgesendeten Strahls auf dem Empfänger der gegenüberliegenden Seite korrekt einlesen kann. Die Vorteile der Linsen liegen auf der Hand: Keine Verbindungsausfälle wegen thermischer Verformung des Sendemoduls, keine Verschmutzung der Linsen, einfachere Justierung (im Warmen!)...
Mitlerweile hat sich auch Vertriebsquelle für geeigenete Linsen aufgetan: Die Firma "Pörschke" in Deutschland verkauft Linsen der US-Firma "Edmund Scientific", welche jetzt auch 2.Wahl-Linsen mit in ihr Programm aufgenommen hat. Diese Linsen haben teils unsichtibare, winzigkleine Macken, die sie für Messaufbauten unbrauchbar machen, für die Vernetzung bei uns jedoch noch völlig ausreichen: Trotz Glasscheiben zwischen den beiden Lasern bekommen wir den Strahl noch so gut fokussiert, dass sich der Empfänger noch übersteuern lässt, dabei benutzen wir die verschmutzten Linsen aus dem zerlegten Zoom- Objektiv ;-)
Nächste Woche werden wir neue Laser, Empfänger sowie die sonstige Elektronik für die zweite Teststrecke bestellen. Es haben zwar einige Leute Interesse für die Vernetzung mittels unserer Laser bekundet und viele Ideen eingebracht, neue Vertriebsquellen hat aber niemand genannt. Schade eigendlich, weil doch JEDER uns erzählt hat er käme viel billiger an viel bessere Bauteile... Jetzt ist es zu spät, um noch weitere Gehirnfürze an uns abzulassen, Träume kann man nicht bestellen!

An der jetzigen Ubertragungsstrecke können wir kaum noch etwas verbessern. Es könnte noch mit der Übertragungsgeschwindigkeit was probiert werden (weiterhin läuft die Strecke auf 38400 Baud), jedoch ist ein Kondensator mit dem Laser vergossen, der für derartige Änderungen getausccht werden müsste.

Tim kommt jetzt übrigens einmal die Woche bei uns vorbei, um Fenster zu putzen...


Hartmut Müller


Letztes Update: Mon Nov 4 23:19:43 MET 1996


Frohe Nachricht: Tim und ich haben jetzt längere Testerfahrungen mit der neuen Laser- Justiereinrichtung, sie funktioniert hervorragend! Hin und wieder muss zwar noch hachjustiert werden, dies ist aber vermutlich von den verwendeten Materialien abhängig, nicht mehr von der Temperatur ;-) Die Änderungen werden zunehmend geringer und seltener, im Moment ca. alle zwei oder drei Tage.
Zur Technik: Die Justiereinrichtung besteht aus zwei Plexiglas- Platten, zwischen denen eine aus Kunstharz gegossene Kugel mit dem Laser drauf eingeklemmt wird. Eine der Platten wird mit kleinen Abstandsbolzen in der Fensternische an die Wand plaziert. Dadurch wird der thermische Ausdehnungseffekt, der sich vorher auf den Abstrahlwinkel des Lasers ausgewirkt hatte minimiert. Ein kleiner Nebeneffekt: Die aussen angebrachten Teile des VolXlasers sehen jetzt wirklich abgefahren aus ;-!
Die Zuverlässigkeit ist mittlerweile überraschend hoch. Im Moment regnet es nicht, da haben wir mal diese Messung aufgenommen:


Wie der SDRZ-Laserspezialist schon erkannt hat, läuft der Link immer noch mit 38.400 kBit. Wir werden die Sache nochmal mit einer neuen Optik austesten. Während des Tests wurde übrigens schon eifrig gesurft!
Ein Wehrmutstropfen bleibt noch: Wir sind noch nicht dazu gekommen, neue Optiken zum Testen zu bestellen. Allerdings scheint das nicht das grosse Problem zu werden, weil wir zur Not auch passend geschliffene Linsen direkt mit dem Laser in die Harzkugel eingiessen könnten. Leider würde damit sowohl der Laser als auch die Optik bei Giessfehlern unbrauchbar. Wir kümmern uns also um vernünftige Optiken...
Tim und ich haben jetzt den Betatest eingeläutet, weil wir es Leid sind, die einzigen zu sein, die Verbesserungsvorschläge machen. Ihr könnt Euch JETZT einen eigenen VolXlaser unter laser@wallace.free.de "bestellen", der nach Euren Wünschen (Experimentierplatine gross, Streicholzschachtel- Format, mit oder ohne Justiereinrichtung) erstellt wird. Dafür wollen wir aber auch was haben: 1. Geld, 2. Erfahrungen!
Los gehts! Bestellt schonmal, wir kümmern uns noch um die Optik!


Hartmut Müller


Letztes Update: Tue; Oct 15 23:21:45 MET DST 1996


Nach mehreren Nächten eifriger Justierarbeit ist das vorläufige Ziel erreicht: Der VolxLaser ist zwischen zwei Häusern im Studentendorf in Betrieb!
Die technischen Daten der Verbindung können sich wirklich sehen lassen:
Wir übertragen auf 20m Distanz mit momentan 38.4 kBit/sec, die noch auf mindestens 57.6 erhöht werden können. Bei guter Ausrichtung sind 115 kBit/sec durchaus noch realistisch, allerdings werden nur wenige serielle Schnittstellen eine so hohe Geschwindigkeit ohne Verzerrungen anbieten. Round-Trip-Zeiten liegen zwischen 60-100msec und sind von der Übertragungsgeschwindigkeit abhängig sowie wie bei einem Modem stark von den gerade parallel dazu übertragenen Datenmengen. In der Regel ist der VolxLaser jedoch erheblich schneller, da er über keinerlei eigene Intelligenz verfügt. Der folgende Ping wurde heute abend gestartet, als gerade ein wenig Regen einsetzte:

Meiner Meinung nach eigenet sich eine Netzanbindung mittels VolxLaser auf keinen Fall dazu, wichtigere Netzwerkknoten zuverlässig anzubinden, da die Verbindung sehr witterungsabhängig ist. Bei starkem Regen oder Nebel kommen nur noch wenige Prozent an Paketen sauber an. Dieser Effekt wird selbstverständlich bei zunehmender Übertragungsstrecke grösser.
Weiterhin sind die Probleme einer stabilen Ausrichtung sowie die Beschaffung einer guten Optik zur Bündelung des Laserstrahls geblieben. Es sollte sich also jeder dazu Gedanken machen, der Interesse an dem Projekt hat und den VolxLaser selbst nutzen möchte. Tim hat den Laser für den heutigen Versuch gegenüber kleinen Ungenauigkeiten bei der Justierung desensibilisiert, indem der Strahl aufgeweitet und der Empfänger empfindlicher gemacht wurde. Wir hatten dadurch heute mehrere Stunden eine stabile Netzverbindung geschaffen. Ich sehe das Projekt als vollen Erfolg, da unser seit mehr als einem Jahr bestehendes Problem der drahtlosen Vernetzung nunmehr zur Zufriedenheit gelöst wurde.


Hartmut Müller


Letztes Update: Sun Sep 29 16:32:44 MET DST 1996


Heute abend wird Tim mit einer frisch geätzten Platine aus seiner Platinenschmiede in Mettingen zurückehren. Die restlichen Bauteile werden Mitte kommender Woche vorraussichtlich eintreffen, so dass mit einem ersten Funktionstest bis zum Wochenende zu rechnen ist.

Die erste Platine haben wir aus Kostengründen, aufgrund des Platzbedarfs und der schwierigen Bauteilebeschaffung wieder verworfen. Unsere jetzige Rev. 1.0 - Platine kommt mit einem Platzbedarf von ca. einer 3,5 Zoll- Diskette in der Test- und Messversion aus, die schon fertig layoutete Platine für die "Produktion" liesse sich problemlos in eine Zigarettenschachtel einbauen. Zum Betrieb notwendig ist nur der Anschluss eines seriellen Kabels (über welches evtl. auch die Stromversorgung abzuwickeln ist). Das Gerät sollte sich dann völlig transparent wie ein serielles Kabel mit Send-/Receive- Leitung und Masse verhalten. Zum Betrieb notwendig wäre demnach Software- Flowcontroll womit ppp meines Wissens arbeiten kann.

Möglich wurde diese "Miniaturisierung" durch die Beschaffung hochintegrierter Bauelemente, d.h. einer Laserdiode, einem Empfangschip mit interner Logik sowie eines Zweikanal- TTL-RS232- Wandlerchips. Ein paar Kondensatoren und Widerstände sind nur noch für den Abgleich der Portgeschwindigkeit sowie der einzeln einzumessenden Laserdioden nötig.

Die von Tim beschafften Bauelemente müssten (theoretisch) eine Portgeschwindigkeit von 115kBit/sec. verkraften. Tim hat ungleich teurere Chips für Frequenzen von bis zu 200MHz bereits gesichtet. Deren Einbau lohnt sich jedoch nicht für die Vernetzung mittels seriellem Port, da dieser in der Regel nur für max. 115kBit vorgesehen ist.

Falls sich eine wirklich betriebsfeste Laserverbindung mit dieser recht einfach zu realisierenden Technik herstellen lässt, hat Tim auch schon die Entwicklung einer eigenen PC-Karte vorgeschlagen. Diese müsste entweder einen Standart (z.B. NE2000) emulieren oder wir müssen jemanden finden, der Treiber für Linux/FreeBSD schreibt. Dies ist jedoch Zukunftsmusik... ;-)

Bitte drückt die Daumen für unser Projekt und überlegt schonmal, wer alles so eine Verbindung brauchen könnte. Die eingekauften Chips wurden alle zum Preis von "Samples" (Muster) beschafft, der deutlich über den 10er- Packungsgrössen liegt. Die Entwicklungskosten (zerstörte Bauteile, ungeeignete Chips etc.) liegen übrigens derzeit bei ca. 250,-. Die Kosten für zwei Lasergeräte für eine Verbindung werden bei ca. 200,- liegen (ohne Beteiligung an den Entwicklungskosten).

Ein im Rahmen einer Diplomarbeit erstelltes Gerätepaar unserer Bauart war übrigens imstande, über 50 Meter (Sichtverbindung) hinweg ohne Fehlerkorrektur Wetterdaten an der FH Bochum (FB ET) zu übertragen.

Wenn Du bis hier alles gelesen hast, scheinst Du auch ein Interesse am Projekt zu haben ;-) Wir brauchen noch eine Idee, wie wir den Laser sehr genau positionieren. Unser jetziges Konzept sieht eine auf der Platine zentrierte Laserdiode vor, die mit drei Schrauben an den Platinenecken über starke Federn auf der Rückseite der Platine justiert werden kann. Vermutlich wird dies für den Betrieb hier im Studentendorf sinnvoll sein, allerdings ist für langreichweitige Übertragungen (ab 20 Meter) die thermische Verformung der Kontruktion zu gross. Ausserdem fehlt eine Idee, wie ein Gehäuse wetterfest für die Outdoor-Installation herzustellen ist.

Ein kleines Rechenbeispiel zeigt, dass bei Benutzung einer handelsüblichen M4 Maschinenschraube die Ungenauigkeit beim Justieren der Laser enorm ist: Wir wollen hier ca. 20 Meter überbrücken, d.h. unter Verwendung einer M4 wird der Laserstrahl bei einer halben Umdrehung einer Justierschraube um mehr als 10 cm an der gegenüberliegenden Wand abgelenkt. Vermulich wird uns die Genauigkeit hier im Dorf ausreichen, für grössere Entfernungen bis 200 Meter wird jedoch über die Qualität der Verbindung ausschliesslich die Justiergenauigkeit verantwortlich sein.


Hartmut Müller

Interessenten wenden sich bitte an die laser@wallace.free.de Mailingliste und können sich auch gleich eintragen lassen!