가시광 통신 수신기

저는 학생이며 가시광 통신 프로젝트를 설계해야합니다. 요구 사항은 수신기와 송신기 사이의 거리가 20cm, 데이터 속도가 20kbps / s이며 이미 밝은 환경에서 작동해야합니다. 회로도를 만들어 브레드 보드에 설치했습니다.

그것은 작동하고 아마 내 요구 사항을 충족시킬 수는 있지만 간신히. 20kHz 구형파로 LED를 구동하고 있으며 그림에서 결과를 볼 수 있습니다. 상단 오실로 그램은 분 할당 1V 및 분 할당 50us (20kHz)이며, LED를 수신기쪽으로 돌리면 촬영됩니다. 아래쪽은 디비 전당 0.3V, 디비 전당 20ms (50Hz)이며, LED가 꺼지면 촬영되어 실내 번개 간섭을 볼 수 있습니다.

그래서 내 질문은 :

1. 50Hz 간섭을 어떻게 더 잘 필터링 할 수 있습니까? LED로 전송할 때 너무 많이 표시되지 않지만 LED가 없으면 노이즈가 많습니다.
2. 필터 또는 다른 방법으로 더 큰 캡과 더 작은 저항을 선택해야합니까? 그리고 좋은 필터링 빈도는 무엇입니까? 지금은 사용 가능한 구성 요소 값을 가지고 놀았으며 50Hz보다 훨씬 높은 주파수를 선택했습니다.
3. 디자인 조언이 있으면 매우 감사하겠습니다. 나는 전자 제품의 초보자이므로 아마도 결함이있을 것입니다.

올바른 기본 아이디어가 있지만 몇 가지 사항을 변경하겠습니다. 그렇습니다. 수신 된 신호를 고역 통과 필터로 필터링하고 싶지만 검출기를 용량 성적으로 직접 결합하는 것을 좋아하지 않습니다.

첫 번째 단계는 원시 검출기를 최적으로 처리하고 낮은 임피던스 전압 신호를 제공하는 것입니다. 약간의 이득이 여기에서 유용 할 것이지만, 그것은 첫 단계의 요점이 아닙니다.

누설 모드와 태양 전지 모드에서 기본적으로 포토 다이오드를 실행하는 두 가지 방법이 있습니다.

누설 모드에서 다이오드는 역 바이어스되며 누설 전류는 빛에 비례합니다. 이 누설 전류는 일반적으로 몇 μA에 불과합니다. 전류는 역 전압과 크게 무관하므로 일반적으로 편리한 "몇 볼트"pf 역 바이어스가됩니다. 광전지 모드에서는 다이오드를 단락 상태로 유지하고 발생하는 전류를 측정합니다. 어느 쪽이든, 첫 번째 단계는 트랜스 임피던스 앰프 (전류 입력, 전압 출력)입니다.

그 후 AC 커플 링 (고역 통과 필터)을 원하고 아마도 두 단계로 신호를 얻을 수 있습니다. 스테이지 사이의 고역 통과 필터링은 50Hz 노이즈를 잃어 버리고 원하는 신호와 함께 입력 오프셋 전압이 상승하는 것을 방지합니다.

20 kbits / s를 원하므로 최대 약 100 kHz의 주파수 컨텐츠. opamp의 게인 대역폭을 염두에두고 한 단계에서 너무 많은 게인을 얻으려고하지 마십시오. 예를 들어 10MHz 게인 대역폭 (찾기 쉬운)을 사용하면 피드백이 제대로 작동하기 위해 5 배를 남겨두고, 가장 높은 관심 주파수를 100kHz로 간주하면 최대 20 배를 의미합니다. 2 개의 20x 게인 단계는 전체 400x를 제공하며, 이는 첫 단계에서 약간의 이득을 얻은 후에도 충분합니다.

이 작업을 제대로 수행하려면 인코딩 체계도 중요합니다. 모든 콘텐츠가 최소 빈도 이상임을 보장하는 인코딩을 사용하려고합니다. 이를 통해 적극적으로 고역 통과 필터를 사용하여 낮은 주파수, 특히 50Hz의 깜빡임 및 최소 몇 개의 고조파를 제거 할 수 있습니다. 맨체스터 코드 또는 1/3 2/3 듀티 사이클 등을 사용할 수 있습니다. 5kHz 롤오프로 설정된 3 극의 고역 통과 필터링을 사용하면 500Hz (최대 10 번째 고조파 깜박임)가 1000만큼 감쇠됩니다. 그것은 여전히 ​​20-40 kHz 펄스를 잘 전달할 것입니다.

그런 다음 일반적인 데이터 조각화 기술을 적용 하여 아날로그 펄스 신호를 디지털 펄스 트레인으로 전환 한 다음 거기서 디지털 디코딩합니다.

수신 된 데이터를 고역 통과 필터링하여 50Hz가 뒤에 있도록 고려하십시오. 나는 실제로 다음과 같이 데이터를 차별화하는 필터와 같은 것을 생각하고 있습니다 :-

다음으로, 하한 임계 값 비교기 회로와 상한 임계 값 비교기 회로를 만들고 포지티브 트랜지션에서 광고 유형 플립 플롭을 트리거하고 네거티브 트랜지션에서 D 유형을 재설정하십시오. 결과적으로 데이터가 복구됩니다.

이 질문에 답변 할 자격이없는 사람은 나중에 다른 사람들이 더 나은 정보를 얻을 수있을 것이라고 확신합니다. 처음 두 질문. 모든 50Hz가 실내 조명에서 나온 것입니까? 광 센서를 덮고 모든 것이 여전히 있는지 확인 했습니까? 이와 같은 궁금한 점은 전원 공급 장치에서 올 수 있거나 스코프 프로브를 올바르게 접지하지 않을 수 있습니다.

센서에서 모든 것을 가정하면 50Hz 노치 필터를 추가하는 것은 어떻습니까?

두 번째 생각은 백열 전구를 주변 광원으로 사용하는 것입니다. 학교에 출석 할 때 아마 형광등이있을 것입니다. 미국을 기억한다면 적어도 60Hz 주파수의 두 배입니다.

실내 조명의 간섭이있는 경우 통신에 COLORED LIGHT를 사용하고 해당 색상에 주로 민감한 포토 다이오드 또는 해당 색상 만 통과시켜 청소하는 젤 필터를 사용하는 것이 좋습니다.

또한 상단과 하단의 높이를 살펴보십시오. 상단은 훨씬 더 크므로 출력 비교기의 음극 쪽의 전압 분배로 엉망이되어 물건을 정리할 수 있습니다. VCC가 무엇인지 정확히 알지 못하지만 100 옴 저항을 2kOhm-5kOhm (또는 올바른 범위에 다른 저항이없는 경우 병렬로 2-4 10K)으로 바꾸어보십시오. 도움이된다면. 실제로, 해당 저항을 5K 트림 팟과 같은 것으로 교체하고 통신이 잘되고 실내 조명 결함이 없어 질 때까지 돌리십시오.

여기에서 몇 가지 정보를 얻을 수 있습니다. www.openvlc.org
이 백서에서는 "내장 가시광 네트워킹을위한 오픈 소스 연구 플랫폼"에 도움이 될 수 있습니다.