Ich möchte wissen, welche Möglichkeiten es gibt, Daten mit LEDs zu übertragen, die uns heute zur Verfügung stehen.
Ich kann derzeit nur eine vernünftige Ressource zu diesem Thema finden, nämlich diese: http://www.siemens.com/innovation/en/news_events/ct_pressreleases/e_research_news/2010/e_22_resnews_1002_1.htm
Gibt es weitere Informationen dazu oder Ressourcen, die ich verwenden kann? Was ist die höchste Frequenz, bei der Sie eine LED unter 5 $ blinken lassen können? Was ist mit einer Fotodiode oder einem Fototransistor, der bei solchen Frequenzen für weniger als 5 US-Dollar reagieren kann?
Mein Ziel ist es, etwas über 10 KB/s, aber unter 5 $ oder so zu haben, mit einer Reichweite, die die Sichtlinie einschließt, und es wäre nicht mehr als ein oder zwei Fuß entfernt. Gehe ich hier einfach völlig falsch vor und sollte stattdessen eine HF-Lösung verwenden? Ich orientiere mich an sichtbarem Licht, weil es billiger erscheint, mir nicht die Kopfschmerzen von HF bereitet und mit Sicherheit viel interessanter aussieht als ein HF- oder IR-Design, da Sie den Prozess tatsächlich sehen können. :P
Ein Projekt aus der Tschechischen Republik namens RONJA bringt 10 Mbit/s durch mehr als einen Kilometer Open Air mit gewöhnlichen roten LEDs. Es verwendet ein spezielles Verstärkerdesign, um die LED anzusteuern, aber wenn Sie nur eine LED mit einigen 10 kHz modulieren möchten, dann reicht es aus, sie einfach mit einem Ausgangspin eines Mikrocontrollers zu verbinden.
Ich weiß nicht, was Sie denken, wenn Sie das Licht sehen, wird es für Sie tun. Die LED blinkt so schnell ein und aus, dass es so aussieht, als ob sie halb leuchtet.
Ich weiß nichts über sichtbare LEDs, aber es ist möglich, IR-LEDs ziemlich schnell zu modulieren. Die richtige Art von Fotodioden kann auch schnell sein. Ich habe eine reine IR-LED-zu-Fotodioden-Übertragung mit etwa 1 Mbit / Sekunde durchgeführt. Der schwierigste Teil ist die Fotodioden-Verstärkerschaltung. Die Ausgabe der Fotodiode ist ziemlich niedrig, insbesondere wenn Sie eine Bandbreite von wenigen MHz benötigen. Dies muss um 100 oder mehr verstärkt werden, jedoch mit einer Bandbreite von etwa 10 MHz, wenn Sie eine Datenrate von 1 Mbit / s wünschen.
Bei diesen hohen Datenraten erfordert die Dekodierung im Allgemeinen Hardware. Normalerweise würde ich für so etwas gerne die Manchester-Codierung verwenden, aber wenn Sie kein Stück eines FPGA haben, in das Sie es implementieren können, ist das schwierig zu decodieren.
Am Ende habe ich die IR-LED von einem UART angesteuert und den Ausgang des Empfängerdaten-Slicers in einen UART eingespeist. Das Problem dabei ist, dass das durchschnittliche Niveau nicht 1/2 wie bei Manchester ist und ziemlich datenabhängig ist. Das macht den Data Slicer kniffliger. Ich habe das Protokoll so definiert, dass der Sender garantiert Bytes innerhalb einer bestimmten maximalen Zeitgrenze sendet. Wenn der Sender nichts zu senden hätte, würde er ein einzelnes NULL-Byte senden, und dies wurde im höheren Protokoll erledigt. Der Empfänger musste sowohl den letzten hohen als auch den niedrigen Empfangspegel beibehalten und dann den Durchschnitt dieser Werte schneiden. Das NULL-Byte hielt den hohen Pegel ausreichend aktualisiert, damit der Daten-Slicer bereit war.
Sie können sichtbare LEDs sicherlich sehr schnell blinken lassen - es gibt keinen großen Unterschied zwischen sichtbaren LEDs und IR-LEDs und Fototransistoren. Datenraten weit über 1 MB/s sind mit kostengünstigen LEDs und Fototransistoren problemlos möglich. Es gibt also keine Hindernisse für das, was Sie tun möchten.
Sie können heutzutage auch einen Laserpointer für unter 5 $ kaufen. Laserdioden sind (grob gesagt) LEDs mit einem anderen inneren Aufbau. Und diese können mit extrem hohen Raten moduliert werden, sodass die Übertragung von Daten mit Datenraten in GB/s unkompliziert ist. Das Empfangen von Daten mit hohen Raten ist jedoch nicht annähernd so einfach.
Das Hauptproblem mit sichtbarem Licht ist die einfache Tatsache, dass es so viel davon gibt. Eine LED auf 100 Yards kann im Hintergrund von optischem Rauschen ziemlich unbemerkt werden. Deshalb wird Infrarot fast ausschließlich zur Kommunikation verwendet. IR-LEDs sind viel viel heller als die Hintergrund-IR-Strahlung von Wärme (es sei denn, Sie leben in einem Vulkan), daher kann ein Detektor so viel einfacher sein.
Die Hauptausnahme sind Laser. Da sie gezielt anvisiert werden können, ignoriert der Detektor so ziemlich das Hintergrundlicht und sieht nur das Laserlicht.
Die einzige Möglichkeit, sichtbares Licht ohne einen brennenden Laser wirklich zu nutzen, besteht darin, eine Art Lichtleiter zu verwenden, damit das Licht nach unten wandert - so etwas wie Faseroptik.
Sehr alte Frage, ich weiß, aber es scheint, dass keine der Antworten hier TOSLINK erwähnt, ein gut etabliertes (anscheinend 1983 standardisiertes) System zur Datenübertragung mit LEDs mit sichtbarem Licht und Fotosensoren. Seine ursprüngliche Spezifikation sah eine Grenze von 3,1 Mbit/s vor, aber moderne Implementierungen schaffen über 100 Mbit/s.
Es verwendet einen roten LED-Emitter in einer optischen Kunststofffaser (auch eine ziemlich dicke optische Faser; das war lange bevor wir die schöne dünne optische Singlemode-Faser hatten, die für die Datenübertragung optimiert war) und eine Art Detektor darauf am anderen Ende - wahrscheinlich eine CdS- oder CdSe-Fotozelle in den frühesten Inkarnationen (was vielleicht die 3,1-Mbit / s-Grenze erklärt?), Aber eine Fotodiode oder ein Fototransistor in irgendetwas Modernem. Da es sich um einen Verbraucherstandard handelt (das ist der optische digitale Audioeingang an Ihrem Fernseher!), sind die Kabel dafür ziemlich billig, und Sie können wahrscheinlich ein Kabel, eine Sende-LED und einen Fototransistor für einen Empfänger für weniger als 5 US-Dollar bekommen insgesamt, wenn Sie nicht wählerisch in Bezug auf Qualität sind.
(Nebenbei, nur weil es eine interessante kleine Tatsache ist, gab es wirklich keinen technischen Grund für die Existenz von TOSLINK. Das gleiche Signal, für das es gemacht wurde (genannt S / PDIF, aber häufiger als "digitales Audio" bekannt) könnte es sein und wurde über Kupferdrähte übertragen. Soweit ich das beurteilen kann, existiert es nur, weil einige Ingenieure dachten, es wäre wirklich cool. Und das war es!)
Da ich nach der Eingabe des Obigen bemerkt habe, dass die Frage nach der Sichtlinienkommunikation fragt , was meiner Meinung nach impliziert, dass sie eine Freiraumkommunikation ohne Glasfaser wünschen, werde ich auch Ihre Standardfernbedienung erwähnen.
Fernbedienungen, wie sie für Fernseher und andere AV-Geräte verwendet werden, verwenden Infrarot-LEDs und -Sensoren, aber es gibt keinen Grund, warum sie nicht sichtbares Licht verwenden können. Im Gegensatz zu dem, was eine der anderen Antworten hier sagt, ist es nicht die Intensität, die der Empfänger verwendet, um das Signal vom Rauschen zu unterscheiden. Andernfalls würde eine Glühlampe das Signal leicht übertönen. Vielmehr verwendet es ModulationSignal von Rauschen zu unterscheiden; Die Fernbedienung enthält eine LED, die nicht zwischen ein und aus, sondern zwischen einem Flackern bei 38 kHz (am häufigsten; es kann eine andere Frequenz für verschiedene Geräte sein) und aus wechselt. Der Empfänger ignoriert alles, was nicht auf dieser bestimmten Frequenz liegt, und die zu übertragenden Daten werden obendrein durch Ein- und Ausschalten des Flackerns moduliert – nicht durch Ändern der Frequenz, die festgelegt ist. Da es unwahrscheinlich ist, dass irgendetwas anderes bei dieser bestimmten Frequenz emittiert, kann es wissen, dass die 38-kHz-Bursts ein Signal von einer Fernbedienung sind.
Dieses gesamte System könnte auch leicht mit sichtbarem Licht implementiert werden. Wenn Sie eine Übertragung mit 10 kbps wünschen, müssen Sie möglicherweise eine höhere Trägerfrequenz als 38 kHz verwenden, da dies nicht zu viel mehr als die Frequenz Ihres Signals ist. Aber auch nur ein paar hundert kHz wären mehr als genug für eine zuverlässige Datenübertragung – solange Sie nicht sowieso keine PWM-gedimmte LED-Beleuchtung haben, die ihre PWM mit der gleichen Frequenz macht!
stevenvh
davidcary