Jak zrobić prosty obwód LI-FI (Light Fidelity)

LI-FI krąży po Internecie od kilku lat LI-FI zyskuje coraz większą popularność w internecie i wśród programistów. LI-FI oznacza Light Fidelity, które zostało wymyślone przez Haralda Hassa.

Cel obwodu

Celem LI-FI jest przesyłanie danych w świetle widzialnym. Ponieważ szerokość pasma światła widzialnego jest 10 000 razy większa niż w przypadku fal radiowych, więcej danych można przesłać za pomocą światła w krótkim czasie.

Komunikacja w świetle widzialnym (VLC) eliminuje ryzyko niektórych chorób wywoływanych przez fale radiowe z powodu długotrwałej ekspozycji.

Protokół ten można zaadaptować tam, gdzie fale radiowe są ograniczone, na przykład w samolotach, szpitalach i w niektórych placówkach badawczych. Badacze osiągnęli szybkość transmisji 224 GB / s, czyli 100 razy większą niż nasze przeciętne połączenie WI-FI w domu lub biurze.

Ten artykuł wyjaśnia podstawową ideę, jak wykonać bardzo prosty obwód LI-FI, w którym będziemy mogli przenieść dowolne źródło dźwięku przez światło i odebrać je z odbiornika umieszczonego kilka stóp od nadajnika.

Tutaj wyjaśniono analogową komunikację za pomocą światła, gdzie oryginalny system LI-FI wykorzystuje komunikację cyfrową, która jest bardziej złożona i trudniejsza do wykonania w laboratorium hobbystycznym. Ale koncepcja jest dokładnie taka sama.

Oto prosty schemat blokowy wyjaśniający LI-FI:

Projektowanie:

Obwód składa się z dwóch części, które są odbiornikiem i nadajnikiem. Nadajnik składa się z 3 tranzystorów i kilku elementów pasywnych połączonych z 1 watową diodą LED. Tranzystory są skonfigurowane jako wspólne wzmacniacze emitera który zmienia jasność diody LED w odniesieniu do sygnału audio.

Ale zmiany jasności spowodowane sygnałem audio nie będą widoczne dla ludzkiego oka. Widzimy tylko statyczne podświetlenie białej diody LED. Odbiornik składa się z fotodetektora (tutaj użyłem ogniwa słonecznego), który jest połączony ze wzmacniaczem. Głośnik podaje dźwięk.

Nadajnik jest wzmacniaczem tranzystorowym, który składa się z 3 wzmacniaczy połączonych równolegle w celu sterowania 1 watową białą diodą LED.

Każda baza tranzystora składa się z dzielnika napięcia, który zapewnia niezbędne obciążenie dla pojedynczego tranzystora. Stopień wejściowy ma kondensatory u podstawy każdego tranzystora do blokowania sygnałów prądu stałego, które mogą pogorszyć jakość wyjścia.

Schemat obwodu LI-Fi

Aktualizacja: powyższy projekt można również wypróbować za pomocą pojedynczego tranzystora, jak pokazano poniżej:

Możesz użyć serii rezystorów ograniczających prąd z diodami LED, jeśli chcesz zasilać obwód przy wyższym napięciu (powiedzmy 12 V). Możesz również użyć standardowej białej diody LED 0,5 mm z rezystorem ograniczającym prąd. Jako źródło dźwięku możesz użyć odtwarzacza mp3, telefonu komórkowego lub mikrofonu z przedwzmacniaczem itp.

Odbiornik składa się z 6-woltowego ogniwa słonecznego (3 wolty powyżej działa dobrze) połączonego szeregowo z kondensatorem 2,2 uf, które jest połączone ze wzmacniaczem. Wzmacniacz nie musi być taki sam, jak na ilustracji, ale możesz użyć dowolnego wzmacniacza leżącego w domu. Ale upewnij się, że jest to dobra czułość.

Schemat wzmacniacza

Oto prototyp autora

Klip wideo Li-Fi:

Możesz użyć dowolnego wzmacniacza o dobrej czułości dla części odbiorczej. Aby przetestować ten obwód, przejdź do pomieszczenia, w którym światło otoczenia jest słabe i upewnij się, że w pobliżu nie ma źródła światła elektrycznego.

Umieść 1 watową diodę LED równolegle do ogniwa słonecznego. Włącz zasilanie nadajnika i odbiornika, podaj sygnał audio do nadajnika, dostosuj głośność do nadajnika. Możesz tutaj wyczyścić dźwięk z głośnika odbierającego.

Wyżej wyjaśniony obwód Li-Fi można również wypróbować za pomocą fotodiody, jak pokazano poniżej, gdzie sekcja wzmacniacza jest zastąpiona Obwód wzmacniacza LM386 :

AKTUALIZACJA:

Kilka ważnych uwag i rozważań dotyczących powyższego obwodu Li-Fi

W tym Li-Fi dioda LED migocze, ale nie ma to znaczenia dla naszych oczu.

Jeśli twoje oczy mogą wykryć te migotanie, coś jest nie tak z kompilacją.

Zmiana jasności diody LED spowodowana wejściem audio jest bardzo mała, ale następuje zmiana jasności, której nasze oczy nie mogą wykryć.

Jeśli nie ma wejścia audio, dioda LED świeci światłem ciągłym, ogniwo słoneczne wytwarza napięcie. Kondensator wejściowy w odbiorniku blokuje ten sygnał DC, dając prawie zerowe napięcie do wzmacniacza.

Kiedy zastosujemy sygnał audio w nadajniku, nastąpi zmiana jasności diody LED (bardzo mała). Ogniwo słoneczne replikuje małe zmienne napięcie, kondensator pozwoli na małe zmiany amplitudy napięcia do wzmacniacza i odrzucenie silnego stałego napięcia stałego.

Wzmacniacz musi mieć dobrą czułość, ponieważ wejście jest słabe. Zapewne dlatego wielu czytelników komentuje głośność dźwięku.

Użyłem oldschoolowego wzmacniacza kina domowego, który miał bardzo dobrą czułość, a wynik był głośny i czysty.