LiFiインターネット送信機回路–LEDを介したUSB信号転送

この投稿では、送信機としてクラスDアンプを使用し、受信機として通常のオーディオアンプ回路を使用して、LiFiを介してインターネットデータを送信する方法を学習します。

Li-Fiコンセプトの仕組み

LiFiの概念を使用してUSBデータを送信する方法がわからない場合は、この記事で必要なすべての詳細を説明します。

Li-Fiの概念は、これまでに発明された他のどの手段よりも効率的に特定の施設を介してデジタルデータを送信するために使用されることを知っています。特に、Li-Fiの概念により、ユーザーはデータを送信し、さらにデータが存在する領域を照らすことができます。インストールされているので、1つのユニットから2つの重要なメリットを得るようなものです。

私たちの古くからの映写機を覚えていますか？これはおそらく、データ（画像）を送信するために光を使用する最も古い既知の方法です。

Wi-FiテクノロジーやRF回路など、ワイヤレスデータを送信する他の優れた手段は常にありましたが、ライトが常にローテクユニットと見なされていたため、この目的でライトを使用することは想像もできませんでした。ハラルド・ハス氏がこの光（LED）の隠れた可能性を発見し、他のどの現代技術よりもはるかに効率的な方法でデータを送信するためにLEDを実際に使用する方法を世界に示した日。

以前の記事の1つで、回路の例を通じて次のことを学びました。 Li-Fiを介してオーディオ信号を効果的に送信する方法 、この記事では、もう少し進んで、Li-Fiを介してUSB信号を送信する方法を学びます。

LEDは半導体デバイスであるため、歪みのないデジタルデータの処理と完全に互換性があります。 LEDは、入力コンテンツを元のソースとまったく同じように複製および送信します。このプロパティにより、LEDを目的に合わせて非常に簡単に構成できます。

これまでのところ、Li-Fiは、LEDを使用して密閉された室内で高周波コンテンツを送信する方法であり、LEDをワイヤレス送信機および光生成デバイスに効果的に変換する方法であると理解しています。 Li-Fiの概念は、音楽データの送受信に使用できます LEDを光源として使用し、ワイヤレス音楽送信機も使用します。

ただし、最大の課題は、Li-Fi回路を使用して、通常の部品を使用し、複雑で入手困難なコンポーネントやMCUを使用せずにインターネットデータを送信することです。

USBコネクタは、基本的に次の配線の詳細で構成されています。

1）+ 5V
2）地面
3）+ D
4）-D

+ 5Vとグランドは、接続された外部デバイスに電力を供給するために通常使用される電源出力端子です。

+ Dと-Dは、プッシュプル方式で相互に複素数の差動信号を生成するデータ通信端子です。つまり、+ Dは-Dを参照し、-D信号は+ D端子を参照します。 。これが、LEDを介したインターネットの送信を非常に混乱させ複雑にする理由です。

そのため、実際の信号を歪めることなく、通常のコンポーネントを使用することで、LEDLi-Fi回路を介してUSBインターネットデータを実際に送信できる代替のより効率的な設計を考える必要がありました。

少し考えた結果、LEDライトを介してインターネットを送信できるようになると思われる次の回路を思いつきました。

送信機にはシンプルなものを使うことにしました ICBD5460を使用した差動アンプ回路モジュール 、次の画像は、このアンプ回路の基本的なレイアウトを示しています。

以下に示すように、インターネット信号と互換性を持たせるために必要なLi-Fi送信機回路に設計を変更しました。

差動音楽入力端子がインターネットデータの受信にどのように使用されているかを確認できます。出力はブリッジ整流器を介してLEDに接続されています。

ブリッジ整流器を使用することは賢明なアイデアのように思われます。そうしないと、LEDがこれら2つの信号を区別できないため、LEDを介してプッシュプル信号を送信することは不可能になります。

ブリッジを使用することにより、LEDがUSB信号の両方の半分を認識し、元のコンテンツに歪みを生じさせることなく受信機に送信できるようになりました。

レシーバーLi-Fi回路

さて、私にとっての次の課題は、LEDを介して整流された脈動インターネットデータが、レシーバーセクションで元の微分形式に正しくデコードされるようにすることでした。

これは難しいように見えましたが、シミュレーションは、デュアル電源ベースのパワーアンプ回路を使用することで非常に簡単に実行できました。 100ワットMOSFETアンプ このウェブサイトですでに公開されているものは、以下に示すように意図された目的を効率的に果たしました。

BJTとMOSFETは、12V / 1amp電源で動作する定格の一般的な提案であればどれでもかまいません。ただし、強力なデコードされた出力が必要な場合は、デバイスの元の値を維持し、強力なLiFiデコードされたインターネット出力を楽しむことができます。

更新：

説明した概念では、LiFi送信機にクラスD増幅器を使用しましたが、クラスD増幅器は、入力を処理するために基本的にPWMを必要とし、インターネットデータが通過するのは非常に望ましくない可能性があります。

複雑なインターネットデータを歪めたり変更したりしたくないので、クラスDアンプをインターネットLiFiに適用することはおそらく不可能です。

私の仮定によると、classDアンプは必要ありません。 PWM機能を含まないBTLアンプ 、IC TDA7052を使用して、設計例を以下に示します。

これは完璧に見え、インターネットデータは人為的な変換を行わずにLEDに転送されるようです。

まず、この1ワットのアンプ回路をLi-Fi送信機として使用し、出力に1ワットのLEDを使用することができます。このアイデアは、提案されたLi-Fi送信機が実際に機能するかどうかを確認します。

このシンプルでありながら機能しているように見えるLiFiインターネット送信機回路についてさらに疑問がある場合は、以下のコメントボックスに自由に表現してください。

プッシュプルステージの追加

上の図では、すべてが素晴らしく見え、回路は問題なくLi-F-データを送信する準備ができているようですが、設計に少し欠陥があるようです。

入力にデータがない場合はどうなりますか？ LEDは単にシャットダウンするだけであり、それはLi-Fiの概念ではまったく受け入れられないことです。したがって、入力の変動や入力データの存在に関係なく、LEDが常に点灯し続けるようにする必要があります。

この条件を満たすには、最初のLi-Fiの記事ですでに説明した基本的なLI-FIBJTプッシュプルステージを導入する必要があります。

次の画像は、その方法を示しています。

上記のデザインは、欠陥のない完璧なLi-Fiインターネット送信機回路のように見えます。