Implementación LiFi, Uso Sencillo: 5 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

La transmisión de datos por vía de luz (LiFi) es un problema actual. Para resolver este problema en una primera aproximación, se desarrolló un dispositivo capaz de tener una comunicación en una vía por medio de luz, un conjunto de LEDs infrarrojos, los cuales prenden y apagan una frecuencia del orden de KHz, la cual es suficiente para un inicio.

El dispositivo consta de un emisor y un receptor.

• Emisor: El emisor tiene un arreglo de 25 LEDs, 5 grupos de 5 LEDs en serie. La frecuencia de encendido y apagado es por medio de un microcontrolador MSP430G2553 de Texas Instruments y un MOSFET IRFZ44N para el manejo de la corriente de los LEDs.
• Receptor: El receptor consta de un Operador Amplificador en modo comparador, un fototransistor, para recibir la luz y otro microcontrolador MSP430G2553. Se puede usar un módulo de sensor de infrarrojos (sensor de flama) si no se desea crear el receptor desde cero.

Paso 1: Electrónica Emisor (Esquemático)

Para la fabricación del dispositivo de transmisión, la lista de componentes es:

• 1 microcontrolador MSP430G2553 de Texas Instruments
• 1 MOSFET IRFZ44N
• 1 Regulador a 3.3 V 7133A-1
• 1 condensador 1 nF
• 2 condensadores 10 uF electrolíticos
• 1 resistencia de 47 kΩ @ 1/4 W
• 1 resistencia de 180 Ω @ 1/4 W
• 1 resistencia de 980 Ω @ 1/4 W
• 5 pinos machos a 90 °
• 5 pinos rectos machos
• 1 conector AK300 / 2
• 1 LED de 3 mm
• 25 leds de infrarrojos de 5 mm
• 5 resistencias de 100 Ω @ 1/2 W
• 3 pinos hembras rectos
• Placa de cobre para impresos
• Fuente de alimentación a 12 V @ 600 mA
• Un foco o base para colocar la electrónica y los LEDs
• Base para colocar el foco ya ensamblado.

En principio, las conexiones son sencillas. Se selecciona un pin con salida digital del microcontrolador el cual se conecta a la puerta del MOSFET, esto es para tener el control de la frecuencia de encendido y apagado de los LED. El microcontrolador se alimenta por el regulador de voltaje. Los LEDs se conectan a la fuente y al MOSFET.

El esquemático ya hecho se puede observar en las imágenes.

Paso 2: Emisor Electrónica (PCB)

El PCB, se realizó en dos partes, una donde se colocó la electrónica de control y otra donde se colocaron los LED infrarrojos, 5 grupos en paralelo de 5 LED en serie, dando como resultado un arreglo de 25 LED; para el control de la corriente se colocó una resistencia de 100 Ω de 1/2 W de potencia para cada grupo de LEDs.

Para mi caso en particular, la base tipo foco tiene 7 cm de diámetro, es por esto que, la placa de los LEDs se hizo de 6.5 cm de diámetro y la placa de la electrónica de 4.1 x 4.1 cm.

Un plus fue conectar las dos placas con encabezados de pin, de forma que una placa quede fijada sobre la otra, además de hacerlo de tal forma que el sentido no influya en la polaridad.

En las imágenes se puede observar el PCB ya hecho en Eagle.

Paso 3: Receptor Electrónica (Esquemático Y PCB)

Para el receptor se tienen dos opciones, se fabrica el receptor o se usa un módulo ya hecho de un sensor de llama o infrarrojo.

Si es deseable lo primero, entonces se propone un diagrama de un comparador mediante un amplificador operacional, presenta el esquemático y el tablero de hechos en Eagle.

El receptor se conecta a un microcontrolador MSP430G2553, para recibir la lectura por el emisor.

Paso 4: Comunicación

Ambos sistemas se conectan por USB a la computadora, se envían y reciben datos de datos a 1 KHz de frecuencia (si se puede visualizar la frecuencia con un osciloscopio, mejor). En el sistema transmisor se encuentran 5 pines: Tx, Rx, Test, Reset y GND. Tx y Rx son para mandar vía comunicación serie de la computadora al microcontrolador la información deseada, Test y Reset son para programar dicho micro, los pines se conectan a los pines 3, 4 17, 16 y 20 de la placa del microcontrolador.

Así que para el envío y recepción de información. se recomienda que:

PARA EL SISTEMA DE ENVÍO:

Se envían los datos en secuencias de bits en bloques de 9, el primer bit es un bit de inicio (o de referencia) seguidos del byte de información.

PARA EL SISTEMA DE RECEPCIÓN:

Se conecta la placa al microcontrolador, el sistema recibe a través del comparador los pulsos, cuando se detecta el bit de inicio, se inicia la lectura de los datos enviados, cada uno se procesa y se envía a la computadora el resultado final.

Al final el envío y recepción de información se deja al usuario de la forma que más le convenga, ya que este instructable está enfocado a la parte electrónica.

Paso 5: Montaje Final

Se presenta el montaje final del sistema.