في هذا المنشور ، نتعلم كيفية نقل بيانات الإنترنت من خلال LiFi باستخدام مضخم صوت من الفئة D كجهاز إرسال ودائرة مضخم صوت عادية كمستقبل.
كيف يعمل مفهوم Li-Fi
إذا كنت تتساءل عن كيفية استخدام مفهوم LiFi لنقل بيانات USB ، فستوفر هذه المقالة جميع التفاصيل التي تطلبها.
نحن نعلم أن مفهوم Li-Fi يُستخدم لنقل البيانات الرقمية عبر فرضية معينة بشكل أكثر كفاءة من أي وسيلة أخرى تم اختراعها حتى الآن ، خاصة وأن فكرة Li-Fi تسمح للمستخدم بنقل البيانات بالإضافة إلى إلقاء الضوء على المنطقة التي توجد بها تم تثبيته ، لذا يبدو الأمر أشبه بالحصول على ميزتين أساسيتين من وحدة واحدة.
هل تتذكر جهاز عرض الأفلام القديم؟ من المحتمل أنها أقدم طريقة معروفة لاستخدام الضوء لنقل البيانات (الصورة).
على الرغم من أن لدينا دائمًا وسائل رائعة أخرى لنقل البيانات اللاسلكية مثل تقنية Wi-Fi ودوائر الترددات اللاسلكية وما إلى ذلك ، فإن استخدام الضوء لهذا الغرض لم يتم تخيله أبدًا لمجرد أن الأضواء كانت تُعتبر دائمًا وحدات منخفضة التقنية ، وبالتالي تم التقليل من شأنها ، حتى في اليوم الذي اكتشف فيه السيد هارالد هاس هذه الإمكانات الخفية للأضواء (LEDs) ، وأظهر للعالم كيف يمكن استخدام مصابيح LED فعليًا لنقل البيانات بطريقة أكثر فاعلية من أي تقنيات معاصرة أخرى.
في إحدى مقالاتنا السابقة تعلمنا من خلال مثال للدائرة بخصوص كيفية نقل الإشارة الصوتية بشكل فعال عبر Li-Fi ، في هذه المقالة سوف نذهب أبعد من ذلك قليلاً ونتعلم كيفية إرسال إشارة USB عبر Li-Fi.
نظرًا لأن LEDs هي أجهزة شبه موصلة ، فإنها تصبح متوافقة تمامًا للتعامل مع البيانات الرقمية دون أي شكل من أشكال التشويه. سوف يكرر LED وينقل محتوى الإدخال تمامًا كما كان في المصدر الأصلي ، وهذه الخاصية تجعل من السهل للغاية تكوين مصابيح LED للغرض المقصود.
لقد فهمنا حتى الآن أن Li-Fi هي طريقة يتم فيها استخدام LED لنقل محتوى عالي التردد داخل غرفة مغلقة ، مما يحول بشكل فعال مؤشر LED إلى جهاز إرسال لاسلكي بالإضافة إلى جهاز لإنتاج الضوء. يمكن استخدام مفهوم Li-Fi لإرسال واستقبال بيانات الموسيقى باستخدام مصباح LED كمصدر للضوء وأيضًا جهاز إرسال موسيقى لاسلكي.
ومع ذلك ، يتمثل التحدي الأكبر في استخدام دائرة Li-Fi لنقل بيانات الإنترنت باستخدام أجزاء عادية وبدون تضمين مكونات أو وحدات MCU معقدة وصعبة.
يتكون موصل USB بشكل أساسي من تفاصيل الأسلاك التالية:
1) + 5 فولت
2) الأرض
3) + د
4) -د
+ 5V والأرضي هما طرفي توصيل التيار الخارجين اللذين يتم استخدامهما عادة لتشغيل الجهاز الخارجي المتصل.
+ D و -D هي محطات اتصال البيانات التي تنتج إشارة تفاضلية معقدة عبر بعضها البعض بطريقة الدفع والسحب ، مما يعني أن + D يشار إليها بـ -D ، في حين تتم الإشارة إلى الإشارة -D إلى محطات + D . هذا ما يجعل نقل الإنترنت من خلال LED محيرًا ومعقدًا للغاية.
أجبرني هذا على التفكير في تصميم بديل وأكثر فاعلية ، يمكنه في الواقع نقل بيانات الإنترنت عبر USB عبر دائرة LED Li-Fi ، دون تشويه الإشارة الفعلية ، ومن خلال استخدام مكونات عادية.
بعد بعض التفكير ، توصلت إلى الدوائر التالية التي نأمل أن تمكن من نقل الإنترنت من خلال ضوء LED.
بالنسبة لجهاز الإرسال ، قررت استخدام ملف وحدة دائرة مكبر الصوت التفاضلي باستخدام IC BD5460 ، توضح الصورة التالية التخطيط الأساسي لدائرة مكبر الصوت هذه.
لقد قمت بتعديل التصميم إلى دائرة إرسال Li-Fi المطلوبة لجعله متوافقًا مع إشارات الإنترنت ، كما هو موضح أدناه:
يمكننا أن نرى كيف تُستخدم محطات إدخال الموسيقى التفاضلية لتلقي بيانات الإنترنت ، بينما يتم توصيل الإخراج بمصباح LED عبر مقوم الجسر.
يبدو أن استخدام مقوم الجسر فكرة ذكية ، وإلا فسيكون من المستحيل ببساطة إرسال إشارات الدفع والسحب من خلال مؤشر LED ، لأن مؤشر LED قد يفشل ببساطة في التمييز بين هاتين الإشارتين.
باستخدام الجسر ، قمنا بتمكين مؤشر LED بشكل فعال للتعرف على نصفي إشارة USB وإرسالها إلى جهاز الاستقبال دون التسبب في أي تشوهات في المحتوى الأصلي.
حلبة استقبال Li-Fi
الآن كان التحدي التالي بالنسبة لي هو التأكد من أن بيانات الإنترنت النابضة المصححة من خلال LED يتم فك تشفيرها بشكل صحيح إلى الشكل التفاضلي الأصلي في قسم المستقبل.
بدا هذا صعبًا ولكن يمكن تحقيق المحاكاة بسهولة باستخدام دائرة مضخم طاقة تعتمد على الإمداد المزدوج ، على سبيل المثال مضخم صوت موسفيت بقدرة 100 وات تم نشره بالفعل في هذا الموقع الإلكتروني حقق الغرض المقصود كما هو موضح أدناه:
يمكن أن تكون BJTs و mosfets أي اقتراح عام مصنّف للعمل مع إمداد 12V / 1amp. ومع ذلك ، إذا كنت تريد إخراجًا قويًا تم فك تشفيره ، فيمكنك الاحتفاظ بالقيم الأصلية للأجهزة والاستمتاع بإخراج Inernet قوي تم فك تشفيره من LiFi.
تحديث:
في المفهوم الذي تمت مناقشته ، استخدمنا مكبر صوت من الفئة D لجهاز إرسال LiFi ، ومع ذلك ، فإن مضخم الصوت من الفئة D يشتمل بشكل أساسي على PWM لمعالجة المدخلات ، والتي قد تكون غير مرغوب فيها للغاية لبيانات الإنترنت.
لا نريد تشويه أو تعديل بيانات الإنترنت المعقدة بأي شكل من الأشكال ، لذلك ربما لا يمكن تطبيق مضخم من الفئة D على شبكة الإنترنت LiFi.
وفقًا لافتراضي ، لا نحتاج إلى مكبر صوت من الفئة ClassD بدلاً من مضخم صوت مضخم BTL ، والذي لا يتضمن وظيفة PWM ، يمكن مشاهدة مثال على التصميم أدناه باستخدام IC TDA7052.
يبدو هذا الآن مثاليًا ، ويبدو أنه سيتم نقل بيانات الإنترنت إلى LED دون المرور بأي نوع من التحول الاصطناعي.
بادئ ذي بدء ، يمكننا استخدام دائرة مكبر الصوت 1 وات كجهاز إرسال Li-Fi واستخدام مصباح LED بقوة 1 وات عند الإخراج. ستؤكد الفكرة ما إذا كان جهاز إرسال Li-Fi المقترح يعمل حقًا أم لا.
إذا كانت لديك أي شكوك أخرى فيما يتعلق بدائرة الإرسال LiFi Internet البسيطة والتي تعمل على ما يبدو ، فيمكنك التعبير عنها في مربع التعليق أدناه.
إضافة مرحلة دفع سحب
في الرسم البياني أعلاه ، يبدو كل شيء رائعًا ويبدو أن الدائرة جاهزة لنقل بيانات Li-F- دون أي مشاكل ، ولكن يبدو أن هناك عيبًا بسيطًا في التصميم.
ماذا يحدث إذا لم تكن هناك بيانات عند الإدخال؟ سيتم إغلاق LED ببساطة ، وهذا شيء غير مقبول تمامًا في مفهوم Li-Fi. لذلك يجب أن نتأكد بطريقة ما من أن LED يظل دائمًا مضاءًا بغض النظر عن اختلافات الإدخال أو وجود بيانات الإدخال.
من أجل تلبية هذا الشرط ، نحتاج إلى تقديم مرحلة سحب دفع LI-FI BJT أساسية ، والتي تمت مناقشتها بالفعل في مقالنا الأول عن Li-Fi.
توضح الصورة التالية كيفية القيام بذلك:
يبدو الآن أن التصميم أعلاه هو دائرة إرسال إنترنت Li-Fi مثالية بدون أي عيوب.
السابق: صنع راسم الذبذبات أحادي القناة باستخدام Arduino التالي: مشغل MP3 باستخدام مشغل DF - تفاصيل التصميم الكاملة
