Как сделать простую схему LI-FI (Light Fidelity)

LI-FI гудит в Интернете, так как в последнее время LI-FI становится все более популярным в Интернете и среди разработчиков. LI-FI расшифровывается как Light Fidelity, который был придуман Харальдом Хассом.

Цепь Цель

Цель LI-FI - передавать данные через видимый свет. Поскольку полоса пропускания видимого света в 10 000 раз больше, чем у радиоволн, через свет можно передавать больше данных за короткий промежуток времени.

Связь в видимом свете (VLC) устраняет риск некоторых заболеваний, вызванных радиоволнами из-за длительного воздействия.

Этот протокол может быть адаптирован там, где радиоволны ограничены, например, в самолетах, больницах и некоторых исследовательских центрах. Исследователи достигли скорости передачи данных 224 ГБ / с, что в 100 раз быстрее, чем наше среднее соединение WI-FI дома или в офисе.

В этой статье объясняется основная идея создания очень простой схемы LI-FI, в которой мы сможем передавать любой источник звука через свет и получать его от приемника, который находится в нескольких футах от передатчика.

Здесь объясняется аналоговая связь через свет, тогда как оригинальная система LI-FI использует цифровую связь, что сложнее и труднее сделать в лаборатории по интересам. Но концепция точно такая же.

Вот простая блок-схема, объясняющая LI-FI:

Дизайн:

Схема состоит из двух частей: приемника и передатчика. Передатчик состоит из 3 транзисторов и нескольких пассивных компонентов, соединенных со светодиодом мощностью 1 Вт. Транзисторы сконфигурированы как усилители с общим эмиттером который изменяет яркость светодиода относительно аудиосигнала.

Но изменение яркости из-за звукового сигнала не будет видно человеческому глазу. Мы видим только статическое свечение белого светодиода. Приемник состоит из фотодетектора (здесь я использовал солнечную батарею), который соединен с усилителем. Звук воспроизводится динамиком.

Передатчик представляет собой транзисторный усилитель, который состоит из 3-х усилителей, соединенных параллельно, чтобы управлять 1-ваттным белым светодиодом.

База каждого транзистора состоит из делителя напряжения, который дает необходимое смещение для отдельного транзистора. Входной каскад имеет конденсаторы на базе каждого транзистора для блокировки сигналов постоянного тока, которые могут ухудшить качество вывода.

Принципиальная схема LI-Fi

Обновление: вышеуказанную конструкцию также можно попробовать с использованием одного транзистора, как показано ниже:

Вы можете использовать серию токоограничивающих резисторов со светодиодом, если вы хотите работать с цепью при более высоком напряжении (например, 12 В). Вы также можете использовать стандартный белый светодиод 0,5 мм с токоограничивающим резистором. В качестве источника звука вы можете использовать mp3-плеер, мобильный телефон или микрофон с предусилителем и т. Д.

Приемник состоит из 6-вольтового солнечного элемента (3 вольта выше подходит), соединенного последовательно с конденсатором 2,2 мкФ, который соединен с усилителем. Необязательно, чтобы усилитель был таким, как показано здесь, но вы можете использовать любой усилитель, который есть у вас дома. Но убедитесь, что это хорошая чувствительность.

Схема усилителя

Вот авторский прототип

Видеоклип Li-Fi:

Для приемной части можно использовать любой усилитель с хорошей чувствительностью. Чтобы проверить эту схему, перейдите в комнату с тусклым окружающим светом и убедитесь, что поблизости нет источника электрического света.

Установите светодиод мощностью 1 Вт параллельно солнечному элементу. Включите источник питания как для передатчика, так и для приемника, подайте аудиосигнал на передатчик, отрегулируйте громкость передатчика. Здесь вы можете сделать чистый звук на принимающем динамике.

Вышеупомянутую схему Li-Fi также можно попробовать с использованием фотодиода, как показано ниже, где секция усилителя заменена на Схема усилителя LM386 :

ОБНОВИТЬ:

Некоторые важные замечания и соображения относительно вышеуказанной схемы Li-Fi

В этом Li-Fi светодиод действительно мерцает, но наши глаза не могут его обнаружить.

Если ваши глаза могут обнаружить эти мерцания, что-то не так со сборкой.

Изменение яркости светодиода из-за аудиовхода очень мало, но есть изменение яркости, которое наши глаза не могут обнаружить.

Если нет аудиовхода, светодиод горит постоянно, солнечная батарея вырабатывает некоторое напряжение. Входной конденсатор в приемнике блокирует этот сигнал постоянного тока, подавая на усилитель почти нулевое напряжение.

Когда мы подаем аудиосигнал на передатчик, яркость светодиода изменится (очень маленькая). Солнечный элемент воспроизводит небольшое изменяющееся напряжение, конденсатор допускает небольшое изменение амплитуды напряжения на усилитель и отклоняет сильное постоянное напряжение постоянного тока.

Усилитель должен иметь хорошую чувствительность, так как вход слабый. Наверное, поэтому многие читатели комментируют громкость звука.

Я использовал усилитель домашнего кинотеатра старой школы, который имел очень хорошую чувствительность, и в результате получился громкий и четкий звук.