LiFi internetzendercircuit - USB-signaaloverdracht via LED

In dit bericht leren we hoe we internetgegevens via LiFi kunnen verzenden met een klasse D-versterker als zender en een gewoon audioversterkercircuit als ontvanger.

Hoe Li-Fi Concept werkt

Als u zich afvraagt ​​hoe een LiFi-concept kan worden gebruikt voor het verzenden van USB-gegevens, vindt u in dit artikel alle details die u nodig heeft.

We weten dat een Li-Fi-concept wordt gebruikt om digitale gegevens efficiënter over een bepaald terrein te verzenden dan enig ander middel dat tot nu toe is uitgevonden, vooral omdat het Li-Fi-idee de gebruiker in staat stelt de gegevens te verzenden en bovendien het gebied te verlichten waar het geïnstalleerd, dus het is alsof u twee cruciale voordelen uit één enkele unit haalt.

Herinner je je ons eeuwenoude filmprojectorapparaat nog? Het is waarschijnlijk de oudst bekende methode om licht te gebruiken voor het verzenden van gegevens (afbeelding).

Hoewel we altijd andere geweldige manieren hadden om draadloze gegevens te verzenden, zoals Wi-Fi-technologie, RF-circuits, enz., Was het gebruik van licht voor dit doel nooit bedacht, simpelweg omdat lichten altijd als low-tech eenheden werden beschouwd en dus werden onderschat, totdat de dag waarop dhr. Harald Hass dit verborgen potentieel van lichten (leds) ontdekte, en de wereld liet zien hoe leds eigenlijk kunnen worden gebruikt voor het verzenden van gegevens op een veel efficiëntere manier dan welke andere moderne techniek dan ook.

In een van onze eerdere artikelen leerden we via een voorbeeldcircuit over hoe u audiosignalen effectief kunt verzenden via een Li-Fi , in dit artikel gaan we een beetje verder en leren we hoe we een USB-signaal via Li-Fi kunnen verzenden.

Omdat LED's halfgeleiders zijn, worden deze perfect compatibel voor het verwerken van digitale gegevens zonder enige vorm van vervorming. Een LED repliceert en verzendt de invoerinhoud precies zoals deze was in de oorspronkelijke bron, en deze eigenschap maakt LED's uiterst eenvoudig te configureren voor het beoogde doel.

Tot nu toe hebben we begrepen dat Li-Fi een methode is waarbij LED wordt gebruikt voor het verzenden van inhoud met een hoge frequentie in een afgesloten ruimte, waardoor de LED effectief wordt omgezet in een draadloze zender en een lichtproducerend apparaat. Het Li-Fi-concept kan worden gebruikt voor het verzenden en ontvangen van muziekgegevens door gebruik te maken van een LED als lichtbron en ook een draadloze muziekzender.

De grootste uitdaging is echter om een ​​Li-Fi-circuit te gebruiken voor het verzenden van internetgegevens met gewone onderdelen en zonder ingewikkelde en moeilijk verkrijgbare componenten of MCU's.

Een USB-connector bestaat in principe uit de volgende bedradingsdetails:

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

De + 5V en aarde zijn de voedingsuitgangen die normaal worden gebruikt voor het voeden van het aangesloten externe apparaat.

De + D en -D zijn de datacommunicatieterminals die het complexe differentiële signaal op een push-pull-manier over elkaar heen produceren, wat betekent dat de + D verwijst naar -D, terwijl het -D-signaal verwijst naar de + D-terminals . Dit is wat het verzenden van internet via LED zo verwarrend en complex maakt.

Dit dwong me om een ​​alternatief en efficiënter ontwerp te bedenken, dat daadwerkelijk USB-internetgegevens zou kunnen verzenden via een LED Li-Fi-circuit, zonder het feitelijke signaal te vervormen en door gewone componenten te gebruiken.

Na wat nadenken kwam ik op de volgende circuits die hopelijk het verzenden van internet via LED-licht mogelijk zouden maken.

Voor de zender heb ik besloten om een ​​eenvoudig te gebruiken differentiële versterkercircuitmodule met behulp van IC BD5460 , de volgende afbeelding toont de basislay-out van dit versterkercircuit.

Ik heb het ontwerp aangepast in het vereiste Li-Fi-zendcircuit om het compatibel te maken met internetsignalen, zoals hieronder weergegeven:

We kunnen zien hoe de differentiële muziekingangsklemmen worden gebruikt voor het ontvangen van internetgegevens, terwijl de uitgang is verbonden met een LED via een bruggelijkrichter.

Het gebruik van een bruggelijkrichter lijkt een slim idee, anders zou het simpelweg onmogelijk zijn om de push-pull signalen door een led te sturen, aangezien een led simpelweg geen onderscheid maakt tussen deze twee signalen.

Door de bridge te gebruiken, hebben we de LED effectief in staat gesteld om beide helften van het USB-signaal te herkennen en naar de ontvanger te sturen zonder enige vervorming in de originele inhoud.

Het Li-Fi-circuit van de ontvanger

Nu was de volgende uitdaging voor mij om ervoor te zorgen dat de gelijkgerichte pulserende internetgegevens via de LED correct worden gedecodeerd naar de oorspronkelijke differentiële vorm in het ontvangergedeelte.

Dit zag er moeilijk uit, maar de simulatie kon vrij gemakkelijk worden bereikt door een op dubbele voeding gebaseerde vermogensversterkerschakeling te gebruiken, bijvoorbeeld de 100 watt mosfet versterker al gepubliceerd op deze website voldeed op efficiënte wijze aan het beoogde doel, zoals hieronder weergegeven:

De BJT's en de mosfets kunnen elke algemene aanbieding zijn die geschikt is om te werken met 12V / 1amp-voeding. Als u echter een krachtige gedecodeerde output wilt, kunt u heel goed de originele waarden voor de apparaten behouden en genieten van een krachtige LiFi-gedecodeerde interne output.

BIJWERKEN:

In het besproken concept hebben we een klasse D-versterker gebruikt voor de LiFi-zender, maar een klasse D-versterker omvat in wezen PWM voor het verwerken van de invoer, wat zeer ongewenst kan zijn om internetgegevens door te laten.

We willen de complexe internetdata op geen enkele manier vervormen of wijzigen, daarom kan een klasse D versterker misschien niet worden toegepast voor een internet LiFi.

Volgens mijn aanname hebben we geen klasseD-versterker nodig, maar alleen een BTL-versterker, die geen PWM-functie omvat , een voorbeeldontwerp kan hieronder worden gezien met behulp van de IC TDA7052.

Dit ziet er nu perfect uit en het lijkt erop dat de internetgegevens naar de LED zouden worden overgebracht zonder enige vorm van kunstmatige transformatie te ondergaan.

Om te beginnen kunnen we dit 1 watt versterkercircuit gebruiken als de Li-Fi-zender en een 1 watt LED aan de uitgang gebruiken. Het idee zal bevestigen of de voorgestelde Li-Fi-zender echt werkt of niet.

Als je nog meer twijfels hebt over dit eenvoudige maar schijnbaar werkende LiFi internetzendercircuit, kun je deze gerust uiten in het onderstaande opmerkingenveld.

Een Push Pull Stage toevoegen

In het bovenstaande diagram ziet alles er geweldig uit en het lijkt erop dat de schakeling klaar is om de Li-F-data probleemloos te verzenden, maar er lijkt een kleine fout in het ontwerp te zitten.

Wat gebeurt er als er geen gegevens bij de ingang staan? De LED zou gewoon worden uitgeschakeld, en dat is iets totaal onaanvaardbaars in een Li-Fi-concept. Daarom moeten we er op de een of andere manier voor zorgen dat de LED altijd verlicht blijft, ongeacht de invoervariaties of de aanwezigheid van invoergegevens.

Om aan deze voorwaarde te voldoen, moeten we een basis LI-FI BJT push-pull-trap introduceren, die al werd besproken in ons eerste Li-Fi-artikel.

De volgende afbeelding laat zien hoe u dit moet doen:

Het bovenstaande ontwerp lijkt nu een perfect Li-Fi internetzendercircuit te zijn zonder enige gebreken.