LiFi-Internet-lähetinpiiri - USB-signaalinsiirto LED-valon kautta

Tässä viestissä opitaan siirtämään Internet-tietoja LiFin kautta käyttämällä luokan D vahvistinta lähettimenä ja tavallista äänivahvistinpiiriä vastaanottimena.

Kuinka Li-Fi -konsepti toimii

Jos mietit, miten LiFi-konseptia voitaisiin käyttää USB-tietojen siirtämiseen, tässä artikkelissa on kaikki tarvitsemasi tiedot.

Tiedämme, että Li-Fi-konseptia käytetään digitaalisen tiedon siirtämiseen tietyn tilan välillä tehokkaammin kuin mikään muu tähän mennessä keksitty tapa, varsinkin kun Li-Fi-idea antaa käyttäjälle mahdollisuuden siirtää tietoja ja valaista lisäksi aluetta, jossa se on on asennettu, joten se on kuin saisit kaksi ratkaisevaa hyötyä yhdestä yksiköstä.

Muistatko ikivanhan elokuvaprojektorilaitteemme? Se on luultavasti vanhin tunnettu menetelmä käyttää valoa tiedonsiirtoon (kuva).

Vaikka meillä on aina ollut muita hyviä keinoja langattoman tiedonsiirtoon, kuten Wi-Fi-tekniikka, RF-piirit jne., Valon käyttöä tähän tarkoitukseen ei koskaan kuviteltu yksinkertaisesti siksi, että valoja on aina pidetty matalan teknologian yksiköinä ja siten aliarvioituina, kunnes päivä, jolloin herra Harald Hass löysi tämän piilotetun valojen (LEDien) potentiaalin ja näytti maailmalle, kuinka LEDejä voitaisiin tosiasiallisesti käyttää tiedonsiirtoon paljon tehokkaammin kuin mikään muu nykyaikainen tekniikka.

Yhdessä aikaisemmista artikkeleistamme opimme esimerkkipiirin kautta kuinka lähettää äänisignaali tehokkaasti Li-Fi: n kautta , tässä artikkelissa menemme hieman pidemmälle ja opimme siirtämään USB-signaalin Li-Fi: n kautta.

Koska LEDit ovat puolijohdelaitteita, niistä tulee täydellisesti yhteensopivia digitaalisen datan käsittelyyn ilman minkäänlaisia ​​vääristymiä. LED toistaa ja lähettää syötetyn sisällön täsmälleen samalla tavalla kuin se oli alkuperäisessä lähteessä, ja tämä ominaisuus tekee LEDeistä erittäin helpon konfiguroida aiottuun tarkoitukseen.

Toistaiseksi olemme ymmärtäneet, että Li-Fi on menetelmä, jossa LEDiä käytetään korkean taajuuden sisällön lähettämiseen suljetussa huoneessa, joka muuntaa LED: n tehokkaasti langattomaksi lähettimeksi sekä valoa tuottavaksi laitteeksi. Li-Fi-konseptia voidaan käyttää musiikkidatan lähettämiseen ja vastaanottamiseen käyttämällä LED-valonlähdettä ja myös langatonta musiikkilähetintä.

Suurin haaste on kuitenkin käyttää Li-Fi-piiriä Internet-tiedonsiirtoon tavallisilla osilla ilman monimutkaisia ​​ja vaikeasti hankittavia komponentteja tai MCU: ita.

USB-liitin koostuu periaatteessa seuraavista johdotuksen yksityiskohdista:

1) + 5 V
2) Maa
3) + D
4) -D

+ 5 V ja maadoitus ovat lähtöliittimiä, joita tavallisesti käytetään liitetyn ulkoisen laitteen virtalähteeseen.

+ D ja -D ovat tietoliikennepäätteet, jotka tuottavat monimutkaisen differentiaalisignaalin toistensa yli push-pull-tavalla, mikä tarkoittaa, että + D: hen viitataan -D, kun taas -D-signaaliin viitataan + D -liittimiin . Tästä syystä Internetin lähettäminen LED: n kautta on niin hämmentävää ja monimutkaista.

Tämä pakotti minut ajattelemaan vaihtoehtoista ja tehokkaampaa suunnittelua, joka voisi tosiasiallisesti lähettää USB-internetdata LED-litiumpiirin kautta vääristämättä varsinaista signaalia ja käyttämällä tavallisia komponentteja.

Harkittuani keksin seuraavat piirit, jotka toivottavasti mahdollistavat Internetin lähettämisen LED-valon kautta.

Lähettimelle päätin käyttää yksinkertaista differentiaalivahvistinpiirimoduuli IC BD5460: lla , seuraava kuva näyttää tämän vahvistinpiirin perusasettelun.

Muutin suunnittelun vaadittavaksi Li-Fi-lähetinpiiriksi, jotta se olisi yhteensopiva Internet-signaalien kanssa, kuten alla on esitetty:

Voimme nähdä, kuinka differentiaalimusiikkituloliittimiä käytetään Internet-datan vastaanottamiseen, kun taas lähtö on kytketty LEDiin sillan tasasuuntaajan kautta.

Sillan tasasuuntaajan käyttö näyttää olevan älykäs idea, muuten työntövetosignaalien lähettäminen LED: n kautta on yksinkertaisesti mahdotonta, koska LED ei yksinkertaisesti erota näitä kahta signaalia.

Käyttämällä siltaa olemme tehokkaasti mahdollistaneet LED: n tunnistamaan USB-signaalin molemmat puolet ja lähettämään sen vastaanottimeen aiheuttamatta vääristymiä alkuperäisessä sisällössä.

Vastaanottimen Li-Fi-piiri

Seuraava haaste minulle oli varmistaa, että LED-valon kautta sykkivä sykkivä Internet-data dekoodataan oikein takaisin alkuperäiseen differentiaalimuotoon vastaanotinosassa.

Tämä näytti vaikealta, mutta simulointi voitiin suorittaa melko helposti käyttämällä esimerkiksi kaksoissyöttöpohjaista tehovahvistinpiiriä 100 watin mosfet-vahvistin tällä verkkosivustolla jo julkaistu, täyttivät aiotun tarkoituksen tehokkaasti, kuten alla on esitetty:

BJT: t ja mosfetit voivat olla minkä tahansa yleisen ehdotuksen mukaisia ​​toimimaan 12 V / 1amp: n virtalähteen kanssa. Kuitenkin, jos haluat tehokkaan dekoodatun lähdön, voit hyvin säilyttää laitteiden alkuperäiset arvot ja nauttia tehokkaasta LiFi-dekoodatusta inernet-lähdöstä.

PÄIVITTÄÄ:

Esitetyssä konseptissa käytimme D-luokan vahvistinta LiFi-lähettimelle, mutta D-luokan vahvistin sisältää olennaisesti PWM: n syötteen käsittelemiseksi, mikä voi olla erittäin epätoivottavaa Internet-datan läpi kulkemiseksi.

Emme halua vääristää tai muokata monimutkaista Internet-dataa millään tavalla, joten D-luokan vahvistinta ei ehkä voi käyttää Internet-LiFi-verkkoon.

Oletukseni mukaan emme tarvitse classD-vahvistinta vaan vain a BTL-vahvistin, joka ei sisällä PWM-toimintoa , esimerkkisuunnittelu voidaan nähdä alla käyttämällä IC TDA7052: ta.

Nyt tämä näyttää täydelliseltä ja näyttää siltä, ​​että Internet-tiedot siirrettäisiin LED-valoon käymättä läpi minkäänlaista keinotekoista muutosta.

Aluksi voimme käyttää tätä 1 watin vahvistinpiiriä Li-Fi-lähettimenä ja käyttää 1 watin LED-lähtöä. Idea vahvistaa, toimiiko ehdotettu Li-Fi-lähetin todella vai ei.

Jos sinulla on vielä epäilyksiä tästä yksinkertaisesta mutta näennäisesti toimivasta LiFi-Internet-lähetinpiiristä, voit ilmaista ne alla olevassa kommenttikentässä.

Push Pull Stagen lisääminen

Yllä olevassa kaaviossa kaikki näyttää hyvältä ja näyttää siltä, ​​että piiri on valmis lähettämään Li-F-dataa ilman ongelmia, mutta suunnittelussa näyttää olevan pieni virhe.

Mitä tapahtuu, jos syötteessä ei ole tietoja? LED sammuu, ja se on jotain, mitä ei voida hyväksyä Li-Fi-konseptissa. Siksi on jotenkin varmistettava, että LED pysyy aina valaistuina tulomuutoksista tai tulodatan läsnäolosta riippumatta.

Tämän ehdon täyttämiseksi meidän on otettava käyttöön perus LI-FI BJT -työntövaihe, josta keskusteltiin jo ensimmäisessä Li-Fi-artikkelissamme.

Seuraava kuva näyttää, miten se tehdään:

Yllä oleva muotoilu näyttää nyt olevan täydellinen Li-Fi-Internet-lähetinpiiri ilman virheitä.