Willkommen bei LANtern

LANtern ist eine Diplomarbeit für eine freiraumbasierte Laser-Datenübertragung mit automatischer Ausrichtung von Sender und Empfänger.

Kurzbeschreibung

Deutsch – Dieses Projekt demonstriert, wie Daten mithilfe eines Laserstrahls kabellos übertragen werden können. Ein Lasersender sendet Informationen als Lichtsignale, die von einem Empfänger erkannt werden. Damit diese Form der optischen Kommunikation zuverlässig funktioniert, muss der Laserstrahl sehr genau ausgerichtet sein – schon kleine Abweichungen führen zu Signalverlust. Dafür wurde ein automatisches Ausrichtungssystem entwickelt: Der Empfänger besitzt mehrere Lichtsensoren, die erkennen, aus welcher Richtung der Laser kommt. Ein Mikrocontroller wertet die Messwerte aus und steuert zwei Motoren, die das Empfangsmodul selbstständig in die optimale Position drehen. So bleibt die Verbindung auch bei Bewegung stabil. Alle Komponenten – Laser, Empfänger, Sensoren und Elektronik – sind auf einer speziell entwickelten Platine integriert, was das System kompakt und robust macht. Das Ergebnis ist ein anschauliches Demonstrationsmodell, das zeigt, wie optische Datenübertragung funktioniert und wie automatische Regelung die Präzision sicherstellt.

Entwicklung an der HTL Mössingerstraße

HTL Mössingerstraße

Projektlogo:

LANtern Logo

English – This project demonstrates how data can be transmitted wirelessly using a laser beam. A laser sender transmits information as light pulses, which are detected by a receiver. For this type of optical communication to work reliably, the laser must be aligned very precisely—even slight deviations can cause the signal to weaken or fail. To solve this, an automatic alignment system was developed. The receiver is equipped with multiple light sensors that detect the direction of the incoming beam. A microcontroller processes the sensor data and controls two small motors, which adjust the receiver so it automatically points toward the optimal position. This keeps the link stable even when the system moves. All components—laser, receiver, sensors, and electronics—are integrated on a custom-designed PCB, making the system compact and robust. The result is a clear demonstration model that shows how optical data transmission works and how automatic control maintains a stable, precise connection.

Details

Im Folgenden werden Mechanik, Elektronik und Steuerlogik des Projekts vorgestellt.


Pan/Tilt-Mechanik
Mechanik

Pan/Tilt-Aufbau (3D-Druck)

Basierend auf einem offenen 3D-Modell eines Pan/Tilt-Mounts, angepasst auf zwei Achsen. Die dritte Slider-Achse wurde entfernt, um Gewicht und Komplexität zu reduzieren.

Elektronik

ESP32 + CNC-Shield + DRV8825

Ein ESP32 steuert die Schrittmotoren über ein CNC-Shield mit DRV8825-Treibern. Für die ersten Prototypen wird open-loop gefahren; später sind Encoder-Feedback und Hall-Sensoren zum Homing vorgesehen.

Elektronik
Software & Steuerlogik
Software & Steuerlogik

Ausrichtungsalgorithmus & G-Code

Testweise wird die Bewegung über G-Code (z.B. FluidNC/GRBL) angesteuert. Die finale Steuerlogik soll den Laser automatisch auf das Empfängermodul ausrichten und bei Störungen nachregeln.

Team

Projektumsetzung an der HTL Mössingerstraße

Andreas Kaiser

Automatische Ausrichtung & Steuerlogik

Entwicklung der Ausrichtungslogik (Pan/Tilt), Firmware-Prototyping auf ESP32 und Integration der G-Code-Steuerung.

Fabian Spitzer

Übertragung / Optik

Entwicklung einer Übertragungsschaltung, Design eines PCBs sowie Auswahl der Laseroptik (Linse / Fresnel).

Dipl.-Ing. Herwig Guggi

Betreuung

Fachliche Begleitung, Review der Meilensteine und Unterstützung bei der Dokumentation.