плата в сборе

Экспериментальный лазерный генератор/детектор

Проблеме возросших штрафов за превышение скорости посвящается…

Теоретическая часть вопроса

В последнее время на вооружении наших доблестных инспекторов ГИБДД  появились лазерные измерители скорости. Одним из таких приборов является ЛИСД-2М/2Ф (Лазерный измеритель скорости и дистанции) производства ФГУП НИИ «Полюс» им. М.Ф.Стельмаха и ФНПЦ ОАО «Красногорский завод» им. С.А. Зверева … Этот прибор, выполненный в виде бинокля, состоит из лазерного передатчика   (генератора лазерных импульсов), фотоприемника и АЛУ, производящего расчет скорости автомобиля по синхронизированным, отраженным импульсам.

Преимущество лазерного радара – очевидно. С его помощью можно легко «выцепить» из потока интересующий автомобиль.  Это оптически-совмещенный комплекс, который позволяет не только измерить скорость, но и сделать фотографию автомобиля.

Для автолюбителей же, он наоборот, представляет  наибольшую опасность. Ведь сейчас за превышение скорости более чем на 60 км/час могут отнять водительское удостоверение. Существуют три основные причины, почему современные радар-детекторы (ошибочно называемые антирадарами), не очень эффективны против подобных лазерных комплексов.

Первая причина заключается в том, что когерентный лазерный луч имеет очень маленький угол расходимости, и, следовательно, лазерное «пятно» на расстоянии нескольких сотен метров имеет диаметр около полуметра. Для эффективного обнаружения такого «пятна» на машине, необходимо установить довольно большое число отдельных сенсоров реагирующих на лазерное излучение.  Но это будет уже не машина, а передвижная мишень для фото-тира. В противоположность лазерному радару, микроволновый радар, имеет  достаточно широкую диаграмму направленности. Помимо этого, отраженные от металлических предметов сигналы, могут распространяться на несколько километров и легко обнаруживаются современными, чувствительными радар-детекторами, заставляя водителей заблаговременно снижать скорость (ну конечно кроме «Стрелки» с ее наносекундными импульсами).

Вторая причина кроется в длине волны лазерного излучения используемого в радаре. ЛИСД-2М имеет лазерный излучатель с рабочей длинной волны ИК-излучения – 800-810 нм.  А основная часть фотоприемников современных радар-детекторов, имеет рабочую  длину волны  фотодиода – 850-920 нм. И если фотодиод не имеет максимальную чувствительность на той длине волны, которую необходимо детектировать, то и все дальнейшее усиление и детектирование сигнала тоже не очень эффективно.

И наконец, есть еще одна причина – лазерные сигналы с частотой выше 200-500 Гц, считаются помехой и не обрабатываются ПО радар-детектора. Это связано с тем, что большая часть зарубежных лазерных радаров (измерителей скорости) работает на достаточно низких частотах следования лазерных импульсов — 50-200Гц, а наш ЛИСД – работает на частоте  2220 Гц, что минимум в 4-5 раз выше граничной частоты обработки лазерного сигнала в радар-детекторе.

Практическая часть вопроса

Чтобы как-то «поближе» исследовать данную тему и перевести ее в практическую плоскость, мне нужен был источник лазерных импульсов по своим параметрам приближенный к ЛИСД. Из технической документации на ЛИСД известно, что он генерирует лазерные импульсы с частотой 2220 Гц и длительностью 50 нс.  Ну, с наносекундами я заморачиваться не стал, и в итоге в голове родилась вот такая схема, состоящая из передающего и приемного блоков.

lgd1

Схема экспериментального лазерного генератора/детектора

Схема генератора лазерных импульсов построена на микросхеме 4093. Это не лучший вариант, но в тот момент она была под рукой и на ее основе можно построить два (или даже 4!) независимых генератора прямоугольных импульсов.  Точное значение частоты устанавливается переменным резистором. Кнопка «Пульс» — позволяет модулировать сигнал еще одной частотой в зависимости от параметров R1 и C1 (при указанных номиналах это несколько Герц).  В качестве излучателя я использовал полупроводниковый лазер от детского лазерного тира с длинной волны 800 нм. (так по крайней мере было написано в паспорте изделия).

Приемный блок, состоит из фотоприемника, выдранного из старого радар-детектора. Единственная замена – фотодиод, соответственно взятый из мишени детского тира.

Плата фотоприемника от недорогого радар-детектора

Плата фотоприемника от недорогого радар-детектора

 

Все сигналы, приходящие на вход приемника, запускают генератор звуковой частоты, выполненный на элементах второй микросхемы 4093. Буферный каскад из 3-х элементов нагружен на небольшую «пищалку» (BZ).  Вот как выглядит плата в сборе, без фотоприемника который экранируется и крепиться сверху.

плата в сборе

Плата экспериментального лазерного генератора/детектора

 

Чтобы не заниматься навесной «порнографией», был найден соответствующий корпус, и для него была изготовлена печатная плата.

Экспериментальный лазерный генератор/детектор в сборе

Экспериментальный лазерный генератор/детектор в сборе

Ну, вот в принципе и все. Разработка и изготовление всего устройства заняли один вечер. Точное значение частоты импульсов было выставлено по частотомеру.

Работающий полупроводниковый ИК-лазер

Работающий полупроводниковый ИК-лазер

Заключение

После проведения экспериментов с различными типами радар-детекторов по обнаружению импульсного лазерного излучения, были подтверждены основные выводы, приведенные в начале статьи. Одним из способов в разы увеличить чувствительность фотодиодной головки, без применения линзовой оптической системы  является применение нескольких фотодиодов или замена фотодиода на фотодиодную матрицу с соответствующими параметрами. Но и с этим у нас в стране не все в порядке. Фотодиодные матрицы, необходимого диапазона производят несколько НИИ, стоят они неадекватные деньги, да еще их в розницу, частным лицам  продавать не хотят. Как был «совок», так и остался. Проще заказать альтернативное изделие у китайцев и даже с доставкой получится дешевле…

По первому пути (увеличением количества фотодиодов) пошли создатели знаменитого радар-детектора Escort Passport 8500. В его фотодетекторе стоит 3 фотодиода. В этом Вы можете убедиться на фотографии.

 

Плата радар-детектора Escort Passport 8500

Плата радар-детектора Escort Passport 8500

Comments are disabled.