LiFi Interneti-saatja vooluring - USB-signaali edastamine LED-i kaudu

Selles postituses õpime, kuidas edastada Interneti-andmeid LiFi kaudu, kasutades saatjaks D-klassi võimendit ja vastuvõtjana tavalist helivõimendi vooluahelat.

Kuidas Li-Fi kontseptsioon töötab

Kui mõtlete, kuidas saaks LiFi kontseptsiooni kasutada USB-andmete edastamiseks, sisaldab see artikkel kõiki vajalikke üksikasju.

Me teame, et Li-Fi kontseptsiooni kasutatakse digitaalsete andmete edastamiseks antud ruumis tõhusamalt kui ükski teine ​​seni leiutatud vahend, eriti seetõttu, et Li-Fi idee võimaldab kasutajal andmeid edastada ja lisaks valgustada ala, kus see on installitud, nii et see oleks nagu ühest seadmest kaks ülitähtsat eelist.

Kas mäletate meie igivanast filmiprojektori seadet? See on ilmselt vanim teadaolev meetod valguse kasutamiseks andmete edastamiseks (pilt).

Kuigi meil oli traadita andmeedastuseks alati muid suurepäraseid vahendeid, nagu WiFi-tehnoloogia, raadiosagedusahelad jne, ei osatud valguse kasutamist selleks otstarbeks ette kujutada lihtsalt seetõttu, et tulesid on alati peetud madala tehnoloogiaga üksusteks ja seega alahinnatud, kuni päeval, kui hr Harald Hass avastas selle tulede (LED-ide) varjatud potentsiaali ja näitas maailmale, kuidas LED-e saab andmete edastamiseks tegelikult palju tõhusamalt kasutada kui mis tahes muud kaasaegset tehnikat.

Ühes oma varasemas artiklis õppisime näitelülituse kaudu kuidas helisignaali tõhusalt edastada Li-Fi kaudu , selles artiklis läheme veidi kaugemale ja õpime, kuidas edastada USB-signaali Li-Fi kaudu.

Kuna valgusdioodid on pooljuhtseadmed, saavad need digitaalsete andmete töötlemiseks ilma igasuguste moonutusteta täiesti ühilduvad. Valgusdiood kordab ja edastab sisendsisu täpselt nii, nagu see oli algallikas, ja see omadus muudab LED-id sihtotstarbeliselt ülimalt hõlpsaks konfigureerimiseks.

Siiani oleme aru saanud, et Li-Fi on meetod, kus LED-i kasutatakse kõrgsagedusliku sisu edastamiseks suletud ruumis, mis muudab LED-i tõhusalt nii traadita saatjaks kui ka valgust tootvaks seadmeks. Näiteks Li-Fi kontseptsiooni saab kasutada muusikaandmete edastamiseks ja vastuvõtmiseks kasutades valgusallikana LED-i ja ka traadita muusika saatjat.

Suurim väljakutse on siiski kasutada Li-Fi vooluahelat Interneti-andmete edastamiseks tavaliste osade abil ning keerukate ja raskesti hankitavate komponentide või MCU-de kaasamiseta.

USB-pistik koosneb põhimõtteliselt järgmistest juhtmestiku detailidest:

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

+ 5 V ja maandus on väljundklemmid, mida tavaliselt kasutatakse ühendatud välisseadme toitmiseks.

+ D ja -D on andmesideterminalid, mis toodavad kompleksset diferentsiaalsignaali üksteise vahel tõukejõu abil, mis tähendab, et + D viitab -D-le, samas kui -D-signaal viitab + D-klemmidele . See teebki Interneti kaudu Interneti edastamise nii segaseks ja keerukaks.

See sundis mind mõtlema alternatiivsele ja tõhusamale disainile, mis võiks tegelikult edastada USB-interneti andmeid LED-liidese kaudu, tegelikku signaali moonutamata ja tavalisi komponente kasutades.

Pärast mõningast mõtlemist mõtlesin välja järgmised vooluringid, mis loodetavasti võimaldaksid Internetti LED-valguse kaudu edastada.

Saatja jaoks otsustasin kasutada lihtsat diferentsiaalvõimendi vooluringi moodul IC BD5460 abil , näitab järgmine pilt selle võimendusahela põhipaigutust.

Muutsin disaini vajalikuks Li-Fi saatja vooluringiks, et see oleks kooskõlas Interneti-signaalidega, nagu allpool näidatud:

Näeme, kuidas diferentsiaalmuusika sisendterminale kasutatakse Interneti-andmete vastuvõtmiseks, samal ajal kui väljund on ühendatud sildalaldi kaudu LED-iga.

Sillaalaldi kasutamine näib olevat nutikas idee, vastasel juhul oleks tõukejõusignaale LED-i kaudu lihtsalt võimatu edastada, kuna LED ei suuda lihtsalt neid kahte signaali eristada.

Silla abil oleme efektiivselt võimaldanud LED-il tuvastada USB-signaali mõlemad pooled ja saata see vastuvõtjale ilma originaalsisu moonutamata.

Vastuvõtja Li-Fi vooluahel

Nüüd oli minu jaoks järgmine väljakutse tagada, et LED-i kaudu korrigeeritud pulseerivad Interneti-andmed dekodeeritakse vastuvõtja jaotises õigesti algsele diferentsiaalvormile.

See tundus keeruline, kuid simulatsiooni oli üsna lihtne teostada, kasutades näiteks kaheallikal põhinevat võimsusvõimendi vooluahelat 100-vatine mosfeti võimendi sellel veebisaidil juba avaldatud teave täitis tõhusalt ettenähtud eesmärki, nagu allpool näidatud:

BJT-d ja mosfets võivad olla ükskõik millised üldised ettepanekud, mis on mõeldud töötama 12V / 1amp toiteallikaga. Kuid kui soovite võimsat dekodeeritud väljundit, võiksite väga hästi säilitada seadmete algväärtused ja nautida võimsat LiFi dekodeeritud Interneti-väljundit.

UUENDAMINE:

Arutletud kontseptsioonis kasutasime LiFi saatja jaoks D-klassi võimendit, kuid D-klassi võimendi hõlmab sisendi töötlemiseks peamiselt PWM-i, mis võib Interneti-andmete läbimiseks olla väga ebasoovitav.

Me ei soovi keerukaid Interneti-andmeid mingil viisil moonutada ega muuta, seetõttu ei saa D-klassi võimendit Interneti-LiFi jaoks tõenäoliselt rakendada.

Minu oletuse kohaselt ei vaja me ClassD võimendit, vaid ainult BTL-võimendi, mis ei hõlma PWM-funktsiooni , näite disaini näidist allpool IC TDA7052 abil.

Nüüd tundub see täiuslik ja tundub, et Interneti-andmed kantakse LED-i üle ilma kunstlikku muundamist läbimata.

Alustuseks võime kasutada seda 1-vatist võimendusahelat Li-Fi saatjana ja kasutada väljundis 1-vatist LED-i. Idee kinnitab, kas kavandatud Li-Fi saatja tõesti töötab või mitte.

Kui teil on selle lihtsa, kuid pealtnäha töötava LiFi Interneti-saatja vooluringi osas veel kahtlusi, võite need julgelt väljendada allpool toodud kommentaarikastis.

Push Pull Stage'i lisamine

Ülaltoodud skeemil näeb kõik välja suurepärane ja tundub, et vooluring on valmis Li-F-andmete edastamiseks ilma probleemideta, kuid näib, et disainil on väike viga.

Mis juhtub, kui sisendis pole andmeid? LED lülitub lihtsalt välja ja see on Li-Fi kontseptsioonis täiesti vastuvõetamatu. Seetõttu peame kuidagi veenduma, et valgusdiood jääb alati põlema sõltumata sisendvariatsioonidest või sisendandmete olemasolust.

Selle tingimuse rahuldamiseks peame kasutusele võtma põhilise LI-FI BJT tõukejõu etapi, mida käsitleti juba meie esimeses Li-Fi artiklis.

Järgmine pilt näitab, kuidas seda teha:

Ülaltoodud disain näib nüüd olevat täiuslik Li-Fi Interneti-saatja vooluahel ilma vigadeta.