Circuito trasmettitore Internet LiFi - Trasferimento del segnale USB tramite LED

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In questo post impariamo come trasmettere dati Internet tramite LiFi utilizzando un amplificatore di classe D come trasmettitore e un normale circuito amplificatore audio come ricevitore.

Come funziona il concetto Li-Fi

Se ti stai chiedendo come potrebbe essere utilizzato un concetto LiFi per la trasmissione di dati USB, questo articolo fornirà tutti i dettagli richiesti.



Sappiamo che un concetto Li-Fi viene utilizzato per trasmettere dati digitali attraverso una data premessa in modo più efficiente rispetto a qualsiasi altro mezzo inventato finora, soprattutto perché l'idea Li-Fi consente all'utente di trasmettere i dati e illuminare ulteriormente l'area in cui si trova è stato installato, quindi è come ottenere due vantaggi cruciali da una singola unità.

Ricordi il nostro vecchio proiettore cinematografico? È probabilmente il metodo più antico conosciuto per utilizzare la luce per la trasmissione dei dati (immagine).



Sebbene abbiamo sempre avuto altri ottimi mezzi per trasmettere dati wireless come la tecnologia Wi-Fi, circuiti RF, ecc., L'uso della luce per questo scopo non è mai stato immaginato semplicemente perché le luci sono sempre state considerate unità a bassa tecnologia, e quindi sottovalutate, fino al giorno in cui il signor Harald Hass scoprì questo potenziale nascosto delle luci (LED) e mostrò al mondo come i LED potessero essere effettivamente utilizzati per trasmettere dati in modo molto efficiente rispetto a qualsiasi altra tecnica contemporanea.

In uno dei nostri articoli precedenti abbiamo imparato attraverso un circuito di esempio relativo a come trasmettere efficacemente il segnale audio attraverso una Li-Fi , in questo articolo andremo un po 'oltre e impareremo come trasmettere un segnale USB tramite Li-Fi.

Poiché i LED sono dispositivi a semiconduttore, questi diventano perfettamente compatibili per la gestione dei dati digitali senza alcuna forma di distorsione. Un LED replicherà e trasmetterà il contenuto in ingresso esattamente come era nella sorgente originale e questa proprietà rende i LED estremamente facili da configurare per lo scopo previsto.

Finora abbiamo capito che Li-Fi è un metodo in cui il LED viene utilizzato per trasmettere un contenuto ad alta frequenza all'interno di una stanza chiusa, che trasforma efficacemente il LED in un trasmettitore wireless e in un dispositivo di produzione di luce. Il concetto Li-Fi può essere utilizzato per trasmettere e ricevere dati musicali utilizzando un LED come sorgente luminosa e anche un trasmettitore musicale wireless.

Tuttavia, la sfida più grande è quella di utilizzare un circuito Li-Fi per la trasmissione di dati Internet utilizzando parti ordinarie e senza coinvolgere componenti o MCU complessi e difficili da ottenere.

Un connettore USB è costituito fondamentalmente dai seguenti dettagli di cablaggio:

Dettagli di cablaggio del connettore USB

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

Il + 5V e la massa sono i terminali di uscita di alimentazione normalmente utilizzati per alimentare il dispositivo esterno collegato.

+ D e -D sono i terminali di comunicazione dati che producono il complesso segnale differenziale l'uno sull'altro in modo push-pull, il che significa che + D è riferito a -D, mentre il segnale -D è riferito ai terminali + D . Questo è ciò che rende la trasmissione di Internet tramite LED così confusa e complessa.

Questo mi ha costretto a pensare a un design alternativo e più efficiente, che potesse effettivamente trasmettere dati Internet tramite USB tramite circuito LED Li-Fi, senza distorcere il segnale effettivo, e utilizzando componenti ordinari.

Dopo un po 'di riflessione ho escogitato i seguenti circuiti che, si spera, avrebbero consentito la trasmissione di Internet tramite la luce LED.

Per il trasmettitore ho deciso di utilizzare un semplice modulo circuito amplificatore differenziale utilizzando IC BD5460 , l'immagine seguente mostra il layout di base di questo circuito amplificatore.

Ho modificato il design nel circuito del trasmettitore Li-Fi richiesto per renderlo compatibile con i segnali Internet, come mostrato di seguito:

Possiamo vedere come i terminali di ingresso della musica differenziale vengono utilizzati per ricevere i dati di Internet, mentre l'uscita è collegata a un LED tramite un raddrizzatore a ponte.

L'uso di un raddrizzatore a ponte sembra essere un'idea intelligente, altrimenti sarebbe semplicemente impossibile trasmettere i segnali push-pull attraverso un LED, poiché un LED semplicemente non riuscirebbe a distinguere tra questi due segnali.

Utilizzando il bridge abbiamo effettivamente abilitato il LED a riconoscere entrambe le metà del segnale USB e inviarlo al ricevitore senza causare distorsioni nel contenuto originale.

Il circuito Li-Fi del ricevitore

Ora la sfida successiva per me era garantire che i dati Internet pulsanti rettificati attraverso il LED fossero correttamente decodificati nella forma differenziale originale nella sezione del ricevitore.

Ciò sembrava difficile, tuttavia la simulazione poteva essere realizzata abbastanza facilmente utilizzando un circuito di amplificazione di potenza basato su doppia alimentazione, ad esempio il Amplificatore mosfet da 100 watt già pubblicato in questo sito web ha soddisfatto efficacemente lo scopo previsto come mostrato di seguito:

I BJT e i mosfet possono essere classificati in generale per funzionare con alimentazione 12V / 1amp. Tuttavia, se si desidera un potente output decodificato, è possibile mantenere i valori originali per i dispositivi e godere di un potente output Internet decodificato LiFi.

AGGIORNARE:

Nel concetto discusso abbiamo utilizzato un amplificatore di classe D per il trasmettitore LiFi, tuttavia un amplificatore di classe D coinvolge essenzialmente PWM per l'elaborazione dell'ingresso, il che potrebbe essere altamente indesiderabile per il passaggio di dati Internet.

Non vogliamo distorcere o modificare in alcun modo i dati complessi di Internet, quindi un amplificatore di classe D forse non può essere applicato per un LiFi Internet.

Secondo la mia ipotesi non abbiamo bisogno di un amplificatore in classe D piuttosto solo un Amplificatore BTL, che non prevede una funzione PWM , di seguito è possibile vedere un progetto di esempio utilizzando l'IC TDA7052.

Circuito trasmettitore Internet LiFi - Trasferimento del segnale USB tramite LED

Ora sembra perfetto e sembra che i dati di Internet vengano trasferiti al LED senza subire alcun tipo di trasformazione artificiale.

Per cominciare, possiamo utilizzare questo circuito amplificatore da 1 watt come trasmettitore Li-Fi e utilizzare un LED da 1 watt in uscita. L'idea confermerà se il trasmettitore Li-Fi proposto funziona davvero o meno.

Se hai ulteriori dubbi su questo circuito di trasmissione Internet LiFi semplice ma apparentemente funzionante, puoi sentirti libero di esprimerli nella casella dei commenti qui sotto.

Aggiunta di una fase push-pull

Nel diagramma sopra tutto sembra fantastico e sembra che il circuito sia pronto per trasmettere i dati Li-F senza problemi, tuttavia sembra che ci sia un piccolo difetto nel design.

Cosa succede se non ci sono dati in ingresso? Il LED si spegneva semplicemente, e questo è qualcosa di totalmente inaccettabile in un concetto Li-Fi. Quindi dobbiamo in qualche modo assicurarci che il LED rimanga sempre acceso indipendentemente dalle variazioni di ingresso o dalla presenza di un dato in ingresso.

Per soddisfare questa condizione, dobbiamo introdurre uno stadio push pull BJT LI-FI di base, che è stato già discusso nel nostro primo articolo Li-Fi.

L'immagine seguente mostra come farlo:

Il design sopra ora sembra essere un perfetto circuito di trasmissione Internet Li-Fi senza difetti.




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