Obvod internetového vysielača LiFi - prenos signálu USB pomocou LED

V tomto príspevku sa dozvieme, ako prenášať údaje z internetu prostredníctvom LiFi pomocou zosilňovača triedy D ako vysielača a bežného obvodu zosilňovača zvuku ako prijímača.

Ako funguje koncept Li-Fi

Ak vás zaujíma, ako by sa dal koncept LiFi využiť na prenos dát USB, v tomto článku nájdete všetky potrebné podrobnosti.

Vieme, že koncept Li-Fi sa používa na prenos digitálnych údajov naprieč daným predpokladom efektívnejšie ako akékoľvek iné doteraz vynájdené prostriedky, najmä preto, že myšlienka Li-Fi umožňuje používateľovi prenášať údaje a dodatočne osvetľovať oblasť, kde sa nachádzajú nainštalovaný, takže je to ako získať dve zásadné výhody z jednej jednotky.

Pamätáte si naše staré zariadenie na premietanie filmov? Je to pravdepodobne najstaršia známa metóda použitia svetla na prenos dát (obrázok).

Aj keď sme vždy mali iné vynikajúce prostriedky na prenos bezdrôtových dát, ako sú technológia Wi-Fi, vysokofrekvenčné obvody atď., Použitie svetla na tento účel si nikdy nebolo možné predstaviť jednoducho preto, lebo svetlá sa vždy považovali za jednotky s nízkou úrovňou technológie, a teda sa podceňovali, deň, keď pán Harald Hass objavil tento skrytý potenciál svetiel (LED), a ukázal svetu, ako môžu byť LED skutočne použité na prenos dát oveľa efektívnejším spôsobom ako iné súčasné techniky.

V jednom z našich predchádzajúcich článkov sme sa dozvedeli prostredníctvom ukážkového okruhu týkajúceho sa ako efektívne prenášať zvukový signál cez Li-Fi , v tomto článku pôjdeme trochu ďalej a naučíme sa, ako prenášať signál USB prostredníctvom Li-Fi.

Pretože LED diódy sú polovodičové zariadenia, stávajú sa dokonale kompatibilnými na prácu s digitálnymi údajmi bez akejkoľvek formy skreslenia. Indikátor LED bude replikovať a prenášať vstupný obsah presne tak, ako bol v pôvodnom zdroji, a vďaka tejto vlastnosti je konfigurácia diód LED mimoriadne jednoduchá na zamýšľaný účel.

Doteraz sme pochopili, že Li-Fi je metóda, pri ktorej sa LED používa na prenos vysokofrekvenčného obsahu v uzavretej miestnosti, čo účinne transformuje LED na bezdrôtový vysielač a tiež zariadenie na výrobu svetla. Napríklad Na prenos a príjem hudobných údajov je možné použiť koncept Li-Fi použitím LED ako zdroja svetla a tiež bezdrôtového hudobného vysielača.

Avšak najväčšou výzvou je použiť Li-Fi obvod na prenos internetových dát pomocou bežných častí a bez zapojenia zložitých a ťažko dostupných komponentov alebo MCU.

Konektor USB sa v zásade skladá z nasledujúcich podrobností zapojenia:

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

+ 5 V a zem sú napájacie svorky, ktoré sa bežne používajú na napájanie pripojeného externého zariadenia.

+ D a -D sú terminály dátovej komunikácie, ktoré produkujú komplexný diferenciálny signál navzájom push-pull spôsobom, čo znamená, že + D je odkazovaný na -D, zatiaľ čo signál -D je odkazovaný na + D terminály . To je dôvod, prečo je prenos internetu pomocou LED taký neprehľadný a zložitý.

To ma prinútilo uvažovať o alternatívnom a efektívnejšom dizajne, ktorý by mohol skutočne prenášať dáta z internetu USB cez LED Li-Fi obvod, bez skreslenia skutočného signálu, a s využitím bežných komponentov.

Po krátkom premýšľaní som prišiel s nasledujúcimi obvodmi, ktoré by, dúfajme, umožňovali prenos internetu cez LED svetlo.

Pre vysielač som sa rozhodol použiť jednoduchý modul diferenciálneho zosilňovača pomocou IC BD5460 , nasledujúci obrázok zobrazuje základné usporiadanie tohto obvodu zosilňovača.

Dizajn som upravil na požadovaný obvod vysielača Li-Fi, aby bol kompatibilný so signálmi internetu, ako je uvedené nižšie:

Vidíme, ako sa vstupné svorky diferenciálnej hudby používajú na príjem údajov z internetu, zatiaľ čo výstup je prepojený s LED diódou cez mostíkový usmerňovač.

Použitie mostíkového usmerňovača sa javí ako inteligentný nápad, inak by bolo jednoducho nemožné prenášať signály push-pull cez LED, pretože LED by jednoducho nedokázala rozlíšiť medzi týmito dvoma signálmi.

Použitím mostíka sme efektívne umožnili LED dióde rozpoznať obe polovice USB signálu a odoslať ho do prijímača bez toho, aby došlo k narušeniu pôvodného obsahu.

Li-Fi obvod prijímača

Teraz bolo pre mňa ďalšou výzvou zabezpečiť, aby boli usmernené pulzujúce údaje internetu cez LED správne dekódované späť do pôvodnej diferenciálnej formy v sekcii prijímača.

Vyzeralo to ťažko, ale simulácie sa dali celkom ľahko dosiahnuť použitím obvodu výkonového zosilňovača s dvojitým napájaním, napríklad 100 wattový mosfetový zosilňovač ktoré už boli zverejnené na tejto webovej stránke, efektívne plnili zamýšľaný účel, ako je uvedené nižšie:

BJT a mosfety je možné navrhnúť na napájanie 12V / 1amp. Ak však chcete výkonný dekódovaný výstup, môžete si veľmi dobre zachovať pôvodné hodnoty pre zariadenia a vychutnať si výkonný interne výstup dekódovaný pomocou LiFi.

AKTUALIZÁCIA:

V diskutovanej koncepcii sme použili zosilňovač triedy D pre vysielač LiFi, avšak zosilňovač triedy D v podstate zahŕňa PWM na spracovanie vstupu, čo by mohlo byť pre internetové dáta veľmi nežiaduce.

Nechceme nijako skresľovať alebo upravovať komplexné internetové údaje, preto pre internetovú LiFi asi nemožno použiť zosilňovač triedy D.

Podľa môjho predpokladu nepotrebujeme zosilňovač triedy D, ale iba a BTL zosilňovač, ktorý nezahŕňa funkciu PWM , príklad uskutočnenia je možné vidieť nižšie pomocou IC TDA7052.

Teraz to vyzerá perfektne a zdá sa, že dáta z internetu by sa preniesli na LED bez toho, aby prešli akoukoľvek umelou transformáciou.

Na začiatok môžeme ísť s týmto 1 wattovým obvodom zosilňovača ako Li-Fi vysielačom a na výstupe použiť 1 wattovú LED. Myšlienka potvrdí, či navrhovaný vysielač Li-Fi skutočne funguje alebo nie.

Ak máte ďalšie pochybnosti o tomto jednoduchom, ale na prvý pohľad fungujúcom okruhu internetového vysielača LiFi, môžete ich bez obáv vyjadriť v nižšie uvedenom poli pre komentár.

Pridanie fázy Push Pull

Na vyššie uvedenom diagrame vyzerá všetko skvele a zdá sa, že obvod je pripravený na bezproblémový prenos údajov Li-F-, zdá sa však, že v dizajne je malá chyba.

Čo sa stane, ak na vstupe nie sú žiadne údaje? LED by sa jednoducho zhasla, a to je v koncepcii Li-Fi niečo úplne neprijateľné. Preto sa musíme nejako ubezpečiť, že LED dióda vždy zostane svietiť bez ohľadu na vstupné variácie alebo prítomnosť vstupných údajov.

Aby sme túto podmienku splnili, musíme predstaviť základný stupeň push-pull LI-FI BJT, o ktorom sme hovorili už v našom prvom článku o Li-Fi.

Nasledujúci obrázok ukazuje, ako na to:

Vyššie uvedený dizajn teraz vyzerá ako dokonalý obvod internetového vysielača Li-Fi bez akýchkoľvek nedostatkov.