LiFi Internet-sändarkrets - USB-signalöverföring via LED

I det här inlägget lär vi oss hur man överför internetdata via LiFi med en klass D-förstärkare som sändare och en vanlig ljudförstärkarkrets som mottagare.

Hur Li-Fi-koncept fungerar

Om du undrar hur ett LiFi-koncept kan användas för överföring av USB-data kommer den här artikeln att tillhandahålla alla detaljer du behöver.

Vi vet att ett Li-Fi-koncept används för att överföra digitala data över en viss förutsättning mer effektivt än något annat hittills hittat, särskilt för att Li-Fi-idén gör det möjligt för användaren att överföra data och dessutom belysa området där det är har installerats, så det är som att få två viktiga fördelar med en enda enhet.

Kommer du ihåg vår gamla filmprojektor? Det är förmodligen den äldsta kända metoden att använda ljus för överföring av data (bild).

Även om vi alltid hade andra fantastiska medel för att överföra trådlös data som Wi-Fi-teknik, RF-kretsar etc., kunde man aldrig tänka oss att använda ljus för detta ändamål bara för att lampor alltid har ansetts vara lågteknologiska enheter och därmed underskattas tills dag då Harald Hass upptäckte denna dolda potential av lampor (LED) och visade världen hur LED kan användas för att sända data på ett mycket effektivt sätt än någon annan modern teknik.

I en av våra tidigare artiklar lärde vi oss genom ett exempel krets angående hur man effektivt överför ljudsignal via ett Li-Fi , i den här artikeln går vi lite längre och lär oss hur man överför en USB-signal via Li-Fi.

Eftersom lysdioder är halvledarenheter blir dessa perfekt kompatibla för hantering av digital data utan någon form av snedvridning. En lysdiod kommer att replikera och överföra ingångsinnehållet exakt som det var i den ursprungliga källan, och den här egenskapen gör lysdioder extremt enkla att konfigurera för det avsedda syftet.

Hittills har vi förstått att Li-Fi är en metod där LED används för att sända ett högfrekvent innehåll i ett slutet rum, som effektivt omvandlar lysdioden till en trådlös sändare såväl som en ljusproducerande enhet. Li-Fi-konceptet kan användas för att sända och ta emot musikdata genom att använda en LED som ljuskälla och även en trådlös musiksändare.

Den största utmaningen är dock att använda en Li-Fi-krets för att överföra internetdata med vanliga delar och utan att involvera komplexa och svåra att skaffa komponenter eller MCU.

En USB-kontakt består i princip av följande kabeldetaljer:

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

+ 5V och jord är uttagsterminalerna som normalt används för att driva den anslutna externa enheten.

+ D och -D är datakommunikationsterminalerna som producerar den komplexa differentiella signalen över varandra på ett push-pull-sätt, vilket betyder att + D refereras till -D, medan -D-signalen hänvisas till + D-terminalerna . Det är detta som gör att sändning av internet via LED är så förvirrande och komplicerat.

Detta tvingade mig att tänka på en alternativ och effektivare design, som faktiskt kunde överföra USB-internetdata via LED Li-Fi-kretsar utan att förvränga den faktiska signalen och genom att använda vanliga komponenter.

Efter några funderingar kom jag på följande kretsar som förhoppningsvis skulle möjliggöra överföring av internet via LED-ljus.

För sändaren bestämde jag mig för att använda en enkel differentialförstärkarkretsmodul med IC BD5460 , visar följande bild den grundläggande layouten för denna förstärkarkrets.

Jag modifierade designen till den nödvändiga Li-Fi-sändarkretsen för att göra den kompatibel med internetsignaler, som visas nedan:

Vi kan se hur differentiella musikingångar används för att ta emot internetdata, medan utgången är ansluten till en lysdiod via en brygglikriktare.

Att använda en brygglikriktare verkar vara en smart idé, annars skulle det helt enkelt vara omöjligt att överföra push-pull-signalerna genom en lysdiod, eftersom en lysdiod helt enkelt skulle misslyckas med att skilja mellan dessa två signaler.

Genom att använda bryggan har vi effektivt gjort att lysdioden kan känna igen båda halvorna av USB-signalen och skicka den till mottagaren utan att orsaka några snedvridningar i det ursprungliga innehållet.

Mottagarens Li-Fi-krets

Nu var nästa utmaning för mig att se till att den korrigerade pulserande internetinformationen genom lysdioden korrekt avkodas tillbaka till den ursprungliga differentiella formen i mottagaravsnittet.

Detta såg svårt ut, men simuleringen kunde enkelt åstadkommas genom att använda en dubbel försörjningsbaserad effektförstärkarkrets, till exempel 100 watt mosfet-förstärkare som redan publicerats på denna webbplats effektivt uppfyllt det avsedda syftet som visas nedan:

BJT: erna och mosfetterna kan vara allmänna förslag för att arbeta med 12V / 1amp-matning. Men om du vill ha en kraftfull avkodad utgång kan du mycket väl behålla de ursprungliga värdena för enheterna och njuta av en kraftfull LiFi-avkodad internutgång.

UPPDATERING:

I det diskuterade konceptet använde vi en klass D-förstärkare för LiFi-sändaren, men en klass D-förstärkare involverar i huvudsak PWM för bearbetning av ingången, vilket kan vara mycket oönskat för internetdata att gå igenom.

Vi vill inte förvränga eller modifiera den komplexa Internet-informationen på något sätt, därför kan en klass D-förstärkare kanske inte användas för en internet-LiFi.

Enligt mitt antagande behöver vi inte en classD-förstärkare snarare bara en BTL-förstärkare, som inte innefattar en PWM-funktion , kan en exempelkonstruktion bevittnas nedan med hjälp av IC TDA7052.

Nu ser detta perfekt ut, och det verkar som om internetdata skulle överföras till lysdioden utan att gå igenom någon form av konstgjord transformation.

Till att börja med kan vi gå med denna 1 watt förstärkarkrets som Li-Fi-sändare och använda en 1 watts LED vid utgången. Idén kommer att bekräfta om den föreslagna Li-Fi-sändaren verkligen fungerar eller inte.

Om du har några ytterligare tvivel angående denna enkla men till synes fungerande LiFi-internetsändarkrets kan du gärna uttrycka dem i nedanstående kommentarruta.

Lägga till en Push Pull Stage

I ovanstående diagram ser allt bra ut och det verkar som att kretsen är redo för överföring av Li-F-data utan problem, men det verkar finnas en liten brist i designen.

Vad händer om det inte finns någon data vid ingången? Lysdioden skulle helt enkelt stängas av, och det är något helt oacceptabelt i ett Li-Fi-koncept. Därför måste vi på något sätt se till att lysdioden alltid förblir tänd oavsett ingångsvariationer eller närvaron av ingångsdata.

För att uppfylla detta villkor måste vi införa ett grundläggande LI-FI BJT push pull-steg, som redan diskuterades i vår första Li-Fi-artikel.

Följande bild visar hur man gör det:

Ovanstående design ser nu ut att vara en perfekt Li-Fi-sändarkrets utan brister.