Görünür ışık iletişim alıcısı

Ben öğrenciyim ve görünür bir ışık iletişim projesi tasarlamalıyım. Gereksinimler, alıcı ve verici arasında 20 cm mesafe, 20 kbps / s veri hızıdır ve zaten hafif bir ortamda çalışması gerekir. Bir şema yaptım ve bir ekmek tahtasına kurdum.

Çalışıyor ve muhtemelen gereksinimlerimi yerine getirebilirdim, ancak zar zor. Ledlerimi 20kHz kare dalga ile sürüyorum ve sonucu resimde görebilirsiniz. Üst osilogramlar bölme başına 1V ve bölme başına 50us'dur (20 kHz) ve ledleri alıcıya doğru çevirdiğimde alınır. Alt kısımlar bölüm başına 0.3V ve sapma başına 20 ms'dir (50 Hz) ve ledler kapatıldığında alınır, böylece oda yıldırım parazitini görebilirsiniz.

Yani sorularım:

1. 50Hz parazitini nasıl daha iyi filtreleyebilirim? Ledlerle ilettiğimde çok fazla göstermiyor, ama onlarsız çok fazla sesim var.
2. Filtrelerim için ya da tam tersi için daha büyük başlıklar ve daha küçük dirençler seçmeli miyim? İyi bir filtreleme frekansı ne olmalı? Şimdilik sadece mevcut bileşen değerleri ile oynadım ve 50 Hz'nin üzerinde bir frekans seçtim.
3. Herhangi bir tasarım tavsiyeniz varsa çok minnettar olacağım. Elektronikte yeni başlayan biriyim, bu yüzden muhtemelen bazı kusurları var.

Doğru temel fikre sahipsiniz, ama birkaç şeyi değiştirirdim. Evet, alınan sinyali yüksek geçiren filtre yapmak istiyorsunuz, ancak dedektörü doğrudan kapasitif olarak bağlamayı sevmiyorum.

İlk aşama, ham dedektörü en iyi şekilde kullanmak ve düşük empedanslı bir voltaj sinyali sağlamakla ilgili olmalıdır. Burada küçük bir kazanç faydalı olacaktır, ancak bu ilk aşamanın ana noktası değildir.

Bir fotodiyotu, sızıntı modunda ve güneş pili modunda çalıştırmanın temel olarak iki yolu vardır.

Sızıntı modunda, diyot ters yönde eğimlidir ve sızıntı akımı ışığa orantılıdır. Bu kaçak akım oldukça küçüktür, genellikle sadece birkaç µA'dır. Akım ters voltajdan büyük ölçüde bağımsız olacaktır, bu nedenle herhangi bir uygun "birkaç volt" pf ters yanlılık genellikle yapar. Fotosel modunda, diyotu kısa tutun ve ürettiği akımı ölçün. Her iki durumda da, ilk aşama bir transimpedans amplifikatörü (akım girişi, voltaj çıkışı) olur.

Bundan sonra AC çift (yüksek geçiş filtresi) ve muhtemelen iki aşamada sinyal almak istiyorum. Aşamalar arasındaki yüksek geçişli filtreleme 50 Hz gürültüyü kaybeder ve giriş ofset voltajının istenen sinyal ile birlikte alınmasını önler.

20 kbits / s istersiniz, bu yüzden yaklaşık 100 kHz'e kadar frekans içeriği. Opampların kazanç bant genişliğini aklınızda bulundurun ve herhangi bir aşamada çok fazla kazanç elde etmeye çalışmayın. Örneğin, 10 MHz kazanç bant genişliği (bulunması kolay) ile, geri bildirimin düzgün çalışması için 5x diyelim, bu da en yüksek ilgi sıklığınızın 100 kHz olduğunu düşünüyorsanız maksimum 20x anlamına gelir. İki 20x kazanç aşaması size toplam 400x verir, bu da muhtemelen ilk aşamadan bir miktar kazançtan sonra yeterlidir.

Kodlama şemanız da bunun iyi çalışmasında kritik öneme sahip olacaktır. Tüm içeriğin minimum frekansın üzerinde olduğunu garanti eden kodlamayı kullanmak istiyorsunuz. Bu, düşük frekansları, özellikle 50 Hz ışık titremesini ve en azından ilk birkaç harmonisini ortadan kaldırmak için agresif bir şekilde yüksek geçiş filtresini kullanmanızı sağlar. Manchester kodu veya 1/3 2/3 iş çevrimi vb. Bu yine de 20-40 kHz darbeleri güzelce geçecektir.

Bundan sonra , analog darbe sinyalini bir dijital darbe trenine dönüştürmek için normal veri dilimleme tekniklerini uygularsınız , daha sonra oradan dijital olarak kod çözersiniz.

50Hz geride kalması için alınan verileri çok yüksek filtrelemeyi düşünürdüm. Ben böyle verileri neredeyse ayırt eden bir filtre gibi bir şey düşünüyorum: -

Ardından, bir alt ve üst eşik karşılaştırıcı devresi yapın ve pozitif geçişte reklam türü flip flopunu tetikleyin ve negatif geçişte D tipini sıfırlayın. Sonuç, verilerinizin kurtarılmasıdır.

Bu soruyu cevaplamak için en nitelikli değilim, eminim başkaları daha sonra daha iyi bilgilerle gelecektir. İlk iki soru. 50Hz'in tamamının oda aydınlatmasından geldiğinden emin misin? Işık sensörünü kapatmayı ve hepsinin hala orada olduğundan emin olmayı denediniz mi? Sadece bunun gibi meraklı şeyler tedarikinizden gelebilir veya kapsam problarınızı doğru şekilde topraklayamaz.

Hepsi sensörünüzden olduğunu varsayarak, içine 50Hz'lik bir çentik filtresi eklemeye ne dersiniz?

İkinci düşünce, muhtemelen evde akkor ampulleri ortam kaynağınız olarak mı kullanıyorsunuz? Sunum yapmak için okula gittiğinizde, muhtemelen doğru hatırlıyorsam, en azından ABD'de 60Hz frekansının iki katı olan floresan ışıklarınız olacak.

Oda ışıklarından parazit alıyorsanız, iletişiminiz için RENKLİ IŞIK ve esas olarak o renge duyarlı bir fotodiyot veya bunu temizlemek için sadece bu rengi geçiren bir jel filtresi kullanmanızı öneririm.

Ayrıca, alttan üste kadar olan yüksekliğe bir göz atın. Üst kısım daha büyüktür, bu nedenle işleri temizlemek için çıkış karşılaştırıcınızın negatif tarafındaki voltaj bölünmesiyle uğraşabilirsiniz. Tam olarak VCC'nin ne olduğunu görmüyorum, ancak 100 Ohm direncini 2 kOhm - 5 kOhm (veya doğru aralıkta başka dirençleriniz yoksa paralel olarak 2-4 10K) ile değiştirmeyi deneyin ve bakın bu yardımcı olur. Aslında, bu direnci 5K trimpot gibi bir şeyle değiştirmeyi düşünebilir ve iletişiminizden ve oda ışık artefaktının hiçbirinden iyi bir geçiş elde edene kadar çevirebilirsiniz.

Buradan bilgi edinebilirsiniz: www.openvlc.org
Ve bu yazı size yardımcı olabilir: "Gömülü Görünür Işık Ağları için Açık Kaynaklı Bir Araştırma Platformu"