วงจรส่งสัญญาณอินเทอร์เน็ต LiFi - การถ่ายโอนสัญญาณ USB ผ่าน LED

ในโพสต์นี้เราเรียนรู้วิธีการส่งข้อมูลอินเทอร์เน็ตผ่าน LiFi โดยใช้เครื่องขยายเสียงคลาส D เป็นตัวส่งและวงจรขยายเสียงธรรมดาเป็นตัวรับ

Li-Fi Concept ทำงานอย่างไร

หากคุณสงสัยว่าแนวคิด LiFi สามารถใช้ในการส่งข้อมูล USB ได้อย่างไรบทความนี้จะให้รายละเอียดทั้งหมดที่คุณต้องการ

เราทราบดีว่าแนวคิด Li-Fi นั้นใช้สำหรับการส่งข้อมูลดิจิทัลข้ามสถานที่นั้น ๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีการอื่น ๆ ที่คิดค้นขึ้นมาโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากแนวคิด Li-Fi ช่วยให้ผู้ใช้สามารถส่งข้อมูลและเพิ่มความสว่างให้กับพื้นที่ที่เป็น ได้รับการติดตั้งดังนั้นจึงเหมือนกับการได้รับประโยชน์ที่สำคัญสองประการจากหน่วยเดียว

จำอุปกรณ์เครื่องฉายภาพยนตร์รุ่นเก่าของเราได้หรือไม่? อาจเป็นวิธีที่เก่าแก่ที่สุดที่รู้จักกันดีในการใช้แสงในการส่งข้อมูล (ภาพ)

แม้ว่าเราจะมีวิธีการส่งข้อมูลไร้สายที่ยอดเยี่ยมเช่นเทคโนโลยี Wi-Fi วงจร RF ฯลฯ แต่การใช้แสงเพื่อจุดประสงค์นี้ก็ไม่เคยคิดมาก่อนเพราะไฟถูกมองว่าเป็นอุปกรณ์ที่ใช้เทคโนโลยีขั้นต่ำอยู่เสมอดังนั้นจึงถูกประเมินต่ำเกินไปจนกระทั่ง วันที่นาย Harald Hass ค้นพบศักยภาพของไฟ (LED) ที่ซ่อนอยู่นี้และแสดงให้โลกเห็นว่า LED สามารถใช้ในการส่งข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าเทคนิคร่วมสมัยอื่น ๆ ได้อย่างไร

ในบทความก่อนหน้านี้เราได้เรียนรู้ผ่านวงจรตัวอย่างเกี่ยวกับ วิธีการส่งสัญญาณเสียงผ่าน Li-Fi อย่างมีประสิทธิภาพ ในบทความนี้เราจะอธิบายเพิ่มเติมเล็กน้อยและเรียนรู้วิธีการส่งสัญญาณ USB ผ่าน Li-Fi

เนื่องจาก LED เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์จึงเข้ากันได้อย่างสมบูรณ์แบบสำหรับการจัดการข้อมูลดิจิทัลโดยไม่มีการบิดเบือนรูปแบบใด ๆ LED จะทำซ้ำและส่งเนื้อหาอินพุตตรงตามแหล่งที่มาดั้งเดิมและคุณสมบัตินี้ทำให้ LED กำหนดค่าได้ง่ายมากตามวัตถุประสงค์ที่ต้องการ

จนถึงตอนนี้เราเข้าใจแล้วว่า Li-Fi เป็นวิธีการที่ LED ใช้ในการส่งเนื้อหาความถี่สูงภายในห้องปิดซึ่งจะเปลี่ยน LED เป็นเครื่องส่งสัญญาณไร้สายและอุปกรณ์ผลิตแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพตัวอย่างเช่น สามารถใช้แนวคิด Li-Fi สำหรับการส่งและรับข้อมูลเพลง โดยใช้ LED เป็นแหล่งกำเนิดแสงและเครื่องส่งเพลงไร้สาย

อย่างไรก็ตามความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคือการใช้วงจร Li-Fi สำหรับการส่งข้อมูลอินเทอร์เน็ตโดยใช้ชิ้นส่วนธรรมดาและไม่เกี่ยวข้องกับส่วนประกอบหรือ MCU ที่ซับซ้อนและยาก

โดยทั่วไปแล้วขั้วต่อ USB ประกอบด้วยรายละเอียดการเดินสายต่อไปนี้:

1) + 5V
2) พื้นดิน
3) + ง
4) -D

+ 5V และกราวด์เป็นขั้วจ่ายไฟซึ่งโดยปกติจะใช้สำหรับจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ภายนอกที่เชื่อมต่อ

+ D และ -D เป็นเทอร์มินัลการสื่อสารข้อมูลที่สร้างสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลที่ซับซ้อนซึ่งกันและกันในลักษณะ push-pull ซึ่งหมายความว่า + D อ้างอิงถึง -D ในขณะที่สัญญาณ -D จะอ้างอิงกับเทอร์มินัล + D . นี่คือสิ่งที่ทำให้การส่งอินเทอร์เน็ตผ่าน LED มีความสับสนและซับซ้อน

สิ่งนี้บังคับให้ฉันคิดถึงการออกแบบทางเลือกที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นซึ่งสามารถส่งข้อมูลอินเทอร์เน็ต USB ผ่านวงจร LED Li-Fi ได้โดยไม่บิดเบือนสัญญาณจริงและโดยใช้ส่วนประกอบธรรมดา

หลังจากที่ฉันคิดว่าฉันได้สร้างวงจรต่อไปนี้ซึ่งหวังว่าจะสามารถส่งสัญญาณอินเทอร์เน็ตผ่านไฟ LED ได้

สำหรับเครื่องส่งผมตัดสินใจใช้แบบธรรมดา โมดูลวงจรขยายเสียงที่แตกต่างกันโดยใช้ IC BD5460 ภาพต่อไปนี้แสดงเค้าโครงพื้นฐานของวงจรเครื่องขยายเสียงนี้

ฉันแก้ไขการออกแบบเป็นวงจรตัวส่ง Li-Fi ที่จำเป็นเพื่อให้เข้ากันได้กับสัญญาณอินเทอร์เน็ตดังที่แสดงด้านล่าง:

เราสามารถดูวิธีการใช้ขั้วอินพุตเพลงที่แตกต่างกันเพื่อรับข้อมูลอินเทอร์เน็ตในขณะที่เอาต์พุตเชื่อมต่อกับ LED ผ่านวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์

การใช้วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์ดูเหมือนจะเป็นแนวคิดที่ชาญฉลาดมิฉะนั้นจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะส่งสัญญาณผลักดึงผ่าน LED เนื่องจาก LED จะไม่สามารถแยกความแตกต่างระหว่างสัญญาณทั้งสองนี้ได้

ด้วยการใช้บริดจ์เราได้เปิดใช้งาน LED อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อจดจำทั้งครึ่งหนึ่งของสัญญาณ USB และส่งไปยังเครื่องรับโดยไม่ทำให้เนื้อหาต้นฉบับผิดเพี้ยน

วงจรรับ Li-Fi

ตอนนี้ความท้าทายต่อไปสำหรับฉันคือการตรวจสอบให้แน่ใจว่าข้อมูลอินเทอร์เน็ตที่เต้นเป็นจังหวะที่ได้รับการแก้ไขผ่าน LED นั้นได้รับการถอดรหัสอย่างถูกต้องกลับไปเป็นรูปแบบดิฟเฟอเรนเชียลดั้งเดิมในส่วนเครื่องรับ

สิ่งนี้ดูยาก แต่การจำลองสามารถทำได้อย่างง่ายดายโดยใช้วงจรขยายกำลังที่ใช้แหล่งจ่ายไฟคู่ตัวอย่างเช่น เครื่องขยายเสียง mosfet 100 วัตต์ เผยแพร่แล้วในเว็บไซต์นี้บรรลุวัตถุประสงค์ที่ตั้งใจไว้อย่างมีประสิทธิภาพดังที่แสดงด้านล่าง:

BJTs และ mosfets สามารถเป็นข้อเสนอทั่วไปที่ได้รับการจัดอันดับให้ทำงานกับแหล่งจ่ายไฟ 12V / 1amp อย่างไรก็ตามหากคุณต้องการเอาต์พุตถอดรหัสที่ทรงพลังคุณสามารถรักษาค่าดั้งเดิมของอุปกรณ์ไว้ได้เป็นอย่างดีและเพลิดเพลินไปกับเอาต์พุต Inernet ที่ถอดรหัส LiFi ที่มีประสิทธิภาพ

อัพเดท:

ในแนวคิดที่กล่าวถึงเราใช้เครื่องขยายเสียงคลาส D สำหรับเครื่องส่งสัญญาณ LiFi อย่างไรก็ตามเครื่องขยายเสียงคลาส D นั้นเกี่ยวข้องกับ PWM ในการประมวลผลอินพุตซึ่งอาจเป็นสิ่งที่ไม่พึงปรารถนาอย่างมากสำหรับข้อมูลอินเทอร์เน็ตที่จะผ่านไป

เราไม่ต้องการบิดเบือนหรือแก้ไขข้อมูลอินเทอร์เน็ตที่ซับซ้อนในลักษณะใด ๆ ดังนั้นจึงอาจใช้เครื่องขยายเสียงคลาส D กับอินเทอร์เน็ต LiFi ไม่ได้

ตามสมมติฐานของฉันเราไม่ต้องการแอมพลิฟายเออร์ classD แต่เป็นเพียงไฟล์ เครื่องขยายเสียง BTL ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับฟังก์ชัน PWM ตัวอย่างการออกแบบสามารถดูได้ด้านล่างโดยใช้ IC TDA7052

ตอนนี้มันดูสมบูรณ์แบบและดูเหมือนว่าข้อมูลอินเทอร์เน็ตจะถูกถ่ายโอนไปยัง LED โดยไม่ต้องผ่านการแปลงแบบเทียมใด ๆ

ในการเริ่มต้นเราสามารถใช้วงจรแอมพลิฟายเออร์ 1 วัตต์นี้เป็นตัวส่งสัญญาณ Li-Fi และใช้ LED 1 วัตต์ที่เอาต์พุต แนวคิดนี้จะยืนยันว่าเครื่องส่งสัญญาณ Li-Fi ที่เสนอใช้งานได้จริงหรือไม่

หากคุณมีข้อสงสัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับวงจรเครื่องส่งสัญญาณอินเทอร์เน็ต LiFi ที่เรียบง่าย แต่ดูเหมือนใช้งานได้จริงนี้คุณสามารถแสดงความคิดเห็นได้ตามช่องด้านล่าง

การเพิ่ม Push Pull Stage

ในแผนภาพด้านบนทุกอย่างดูดีและดูเหมือนว่าวงจรจะพร้อมสำหรับการส่งข้อมูล Li-F- โดยไม่มีปัญหาใด ๆ แต่ดูเหมือนว่าจะมีข้อบกพร่องเล็กน้อยในการออกแบบ

จะเกิดอะไรขึ้นหากไม่มีข้อมูลที่อินพุต LED จะดับลงและนั่นเป็นสิ่งที่ไม่สามารถยอมรับได้โดยสิ้นเชิงในแนวคิด Li-Fi ดังนั้นเราต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่า LED ยังคงส่องสว่างอยู่เสมอไม่ว่าจะมีการป้อนข้อมูลรูปแบบใดหรือมีข้อมูลอินพุตอยู่ก็ตาม

เพื่อให้เป็นไปตามเงื่อนไขนี้เราจำเป็นต้องแนะนำขั้นตอนการดึง LI-FI BJT ขั้นพื้นฐานซึ่งได้กล่าวไว้แล้วในบทความ Li-Fi แรกของเรา

ภาพต่อไปนี้แสดงวิธีการทำ:

การออกแบบข้างต้นดูเหมือนจะเป็นวงจรส่งสัญญาณอินเทอร์เน็ตแบบ Li-Fi ที่สมบูรณ์แบบโดยไม่มีข้อบกพร่องใด ๆ