Neste post, aprendemos como transmitir dados da Internet através do LiFi usando um amplificador classe D como transmissor e um circuito amplificador de áudio comum como receptor.
Como funciona o conceito de Li-Fi
Se você está se perguntando como um conceito LiFi pode ser usado para transmitir dados USB, este artigo fornecerá todos os detalhes necessários.
Sabemos que um conceito Li-Fi é usado para transmitir dados digitais através de uma determinada premissa de forma mais eficiente do que qualquer outro meio inventado até agora, especialmente porque a ideia Li-Fi permite que o usuário transmita os dados e, adicionalmente, ilumine a área onde está foi instalado, então é como obter dois benefícios cruciais de uma única unidade.
Lembra-se do nosso antigo projetor de filmes? É provavelmente o método mais antigo conhecido de usar luz para transmitir dados (imagem).
Embora sempre tenhamos tido outros grandes meios de transmissão de dados sem fio, como tecnologia Wi-Fi, circuitos RF, etc, usar a luz para essa finalidade nunca foi imaginado simplesmente porque as luzes sempre foram consideradas unidades de baixa tecnologia e, portanto, subestimadas, até o dia em que o Sr. Harald Hass descobriu esse potencial oculto das luzes (LEDs) e mostrou ao mundo como os LEDs poderiam ser usados para transmitir dados de uma maneira muito mais eficiente do que qualquer outra técnica contemporânea.
Em um de nossos artigos anteriores, aprendemos por meio de um circuito de exemplo sobre como transmitir efetivamente o sinal de áudio através de um Li-Fi , neste artigo iremos um pouco mais além e aprenderemos como transmitir um sinal USB através de Li-Fi.
Uma vez que os LEDs são dispositivos semicondutores, eles se tornam perfeitamente compatíveis para lidar com dados digitais sem qualquer forma de distorção. Um LED irá replicar e transmitir o conteúdo de entrada exatamente como estava na fonte original e esta propriedade torna os LEDs extremamente fáceis de configurar para a finalidade pretendida.
Até agora, entendemos que Li-Fi é um método no qual o LED é usado para transmitir um conteúdo de alta frequência dentro de uma sala fechada, o que efetivamente transforma o LED em um transmissor sem fio, bem como em um dispositivo de produção de luz. Por exemplo O conceito Li-Fi pode ser usado para transmitir e receber dados musicais usando um LED como fonte de luz e também um transmissor de música sem fio.
No entanto, o maior desafio é usar um circuito Li-Fi para transmitir dados da Internet usando peças comuns e sem envolver componentes ou MCUs complexos e difíceis de obter.
Um conector USB consiste basicamente nos seguintes detalhes de fiação:
1) + 5V
2) Terra
3) + D
4) -D
O + 5V e o terra são os terminais de saída de alimentação normalmente usados para alimentar o dispositivo externo conectado.
O + D e -D são os terminais de comunicação de dados que produzem o sinal diferencial complexo entre si de maneira push-pull, o que significa que + D é referenciado a -D, enquanto o sinal -D é referenciado aos terminais + D . É isso que torna a transmissão da Internet por LED tão confusa e complexa.
Isso me forçou a pensar em um design alternativo e mais eficiente, que pudesse realmente transmitir dados de internet via USB através do circuito LED Li-Fi, sem distorcer o sinal real e empregando componentes comuns.
Depois de pensar um pouco, criei os seguintes circuitos que, com sorte, permitiriam a transmissão da Internet por meio de luz LED.
Para o transmissor, decidi usar um simples módulo de circuito amplificador diferencial usando IC BD5460 , a imagem a seguir mostra o layout básico deste circuito amplificador.
Modifiquei o projeto no circuito do transmissor Li-Fi necessário para torná-lo compatível com os sinais da Internet, conforme mostrado abaixo:
Podemos ver como os terminais de entrada de música diferencial são usados para receber os dados da Internet, enquanto a saída é conectada a um LED por meio de uma ponte retificadora.
Usar um retificador em ponte parece ser uma ideia inteligente, caso contrário seria simplesmente impossível transmitir os sinais push-pull por meio de um LED, já que um LED simplesmente não conseguiria diferenciar esses dois sinais.
Ao usar a ponte, habilitamos efetivamente o LED a reconhecer ambas as metades do sinal USB e enviá-lo ao receptor sem causar distorções no conteúdo original.
O circuito receptor Li-Fi
Agora, o próximo desafio para mim foi garantir que os dados pulsantes retificados da Internet através do LED sejam decodificados corretamente de volta à forma diferencial original na seção do receptor.
Isso parecia difícil, no entanto, a simulação poderia ser facilmente realizada usando um circuito amplificador de potência baseado em fonte dupla, por exemplo o Amplificador mosfet de 100 watts já publicado neste site cumpriu de forma eficiente o propósito pretendido conforme demonstrado abaixo:
Os BJTs e os mosfets podem ser qualquer proposta geral classificada para funcionar com alimentação de 12 V / 1 amp. No entanto, se você deseja uma saída decodificada poderosa, pode muito bem manter os valores originais para os dispositivos e desfrutar de uma saída inernet decodificada LiFi poderosa.
ATUALIZAR:
No conceito discutido, usamos um amplificador classe D para o transmissor LiFi, no entanto, um amplificador classe D envolve essencialmente PWM para processar a entrada, o que pode ser altamente indesejável para a passagem de dados de internet.
Não queremos distorcer ou modificar os dados complexos da Internet de nenhuma maneira, portanto, um amplificador classe D talvez não possa ser aplicado a um LiFi da Internet.
De acordo com minha suposição, não precisamos de um amplificador classD, apenas um Amplificador BTL, que não envolve a função PWM , um projeto de exemplo pode ser testemunhado abaixo usando o IC TDA7052.
Agora, isso parece perfeito e parece que os dados da Internet seriam transferidos para o LED sem passar por qualquer tipo de transformação artificial.
Para começar, podemos usar este circuito amplificador de 1 watt como o transmissor Li-Fi e usar um LED de 1 watt na saída. A ideia irá confirmar se o transmissor Li-Fi proposto realmente funciona ou não.
Se você tiver mais dúvidas sobre este circuito transmissor de Internet LiFi simples, mas aparentemente funcional, sinta-se à vontade para expressá-las na caixa de comentários abaixo.
Adicionando um Estágio Push Pull
No diagrama acima, tudo parece ótimo e parece que o circuito está pronto para transmitir os dados Li-F- sem problemas, no entanto, parece haver uma pequena falha no design.
O que acontece se não houver dados na entrada? O LED simplesmente desligaria, e isso é algo totalmente inaceitável em um conceito de Li-Fi. Portanto, devemos de alguma forma nos certificar de que o LED sempre permanece iluminado, independentemente das variações de entrada ou da presença de dados de entrada.
Para satisfazer essa condição, precisamos introduzir um estágio push pull BJT LI-FI básico, que já foi discutido em nosso primeiro artigo Li-Fi.
A imagem a seguir mostra como fazer isso:
O design acima agora parece ser um circuito transmissor de Internet Li-Fi perfeito, sem falhas.
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