¿Qué soluciones, si las hay, existen para la transmisión de luz visible (VLC)?

Un proyecto de la República Checa llamado RONJA obtiene 10 Mbps a través de más de un kilómetro al aire libre con LED rojos comunes. Utiliza un diseño de amplificador especializado para controlar el LED, pero si todo lo que desea es modular un LED a unos pocos 10 de kHz, bastará con conectarlo a un pin de salida de un microcontrolador.

No sé qué crees que hará ver la luz por ti. El LED se encenderá y apagará tan rápidamente que parecerá que está iluminado a la mitad.

No sé acerca de los LED visibles, pero es posible modular los LED IR bastante rápido. El tipo correcto de fotodiodos también puede ser rápido. He hecho una transmisión de LED IR desnudo a fotodiodo a aproximadamente 1 Mbit / segundo. La parte más difícil es el circuito amplificador de fotodiodos. La salida del fotodiodo, especialmente cuando se necesita un ancho de banda de unos pocos MHz, es bastante baja. Esto debe amplificarse en 100 o más, pero con un ancho de banda de alrededor de 10 MHz si desea una velocidad de datos de 1 Mbit/s.

A estas altas tasas de datos, la decodificación generalmente requiere hardware. Normalmente me gustaría usar la codificación de Manchester para algo como esto, pero a menos que tenga una parte de un FPGA que pueda implementar, es difícil de decodificar.

Terminé manejando el LED IR desde un UART y alimentando la salida del cortador de datos del receptor a un UART. El problema con eso es que el nivel promedio no es 1/2 como con Manchester, y depende bastante de los datos. Eso hace que la segmentación de datos sea más complicada. Definí el protocolo para garantizar que el transmisor enviara bytes dentro de un límite de tiempo máximo. Si el transmisor no tuviera nada que enviar, enviaría un solo byte NULL, y esto se solucionó en el protocolo superior. El receptor tenía que mantener tanto el nivel alto como el bajo recibidos recientemente, y luego dividirlos en el promedio. El byte NULL mantuvo el nivel alto lo suficientemente actualizado para que la segmentación de datos estuviera lista.

Ciertamente, puede hacer parpadear los LED visibles muy rápidamente; no hay mucha diferencia entre los LED visibles y los LED IR y los fototransistores. Las velocidades de datos superiores a 1 MB/s son sencillas con LED y fototransistores de bajo costo. Entonces, no hay barreras para lo que quieres hacer.

También puede comprar un puntero láser por menos de $ 5 en estos días. Los diodos láser son (en términos generales) LED con una arquitectura interna diferente. Y se pueden modular a velocidades extremadamente altas, de modo que la transmisión de datos a velocidades de datos de GB/s es sencilla. Sin embargo, recibir datos a altas velocidades no es tan simple.

El principal problema con la luz visible es el simple hecho de que hay mucha alrededor. Un LED a 100 yardas puede volverse bastante imperceptible en el fondo del ruido óptico. Es por eso que el infrarrojo se usa casi exclusivamente para la comunicación. Los LED IR son mucho más brillantes que la radiación IR de fondo del calor (a menos que viva en un volcán), por lo que un detector puede ser mucho más simple.

La principal excepción son los láseres. Debido a que pueden ser apuntados, el detector prácticamente ignora la luz de fondo y solo ve la luz del láser.

La única forma de usar realmente la luz visible sin un láser que queme los ojos es usar algún tipo de guía óptica para que la luz viaje hacia abajo, algo así como fibra óptica.

Una pregunta muy antigua, lo sé, pero parece que ninguna de las respuestas aquí menciona TOSLINK, un sistema bien establecido (estandarizado en 1983, aparentemente) para la transmisión de datos que utiliza LED de luz visible y fotosensores. Su especificación original le dio un límite de 3,1 Mbit/s, pero las implementaciones modernas manejan más de 100 Mbit/s.

Utiliza un emisor de LED rojo en una fibra óptica de plástico (una fibra óptica bastante gruesa también; esto fue mucho, mucho antes de que tuviéramos la agradable fibra óptica monomodo delgada que estaba optimizada para la transmisión de datos), y algún tipo de detector en el otro extremo, probablemente una fotocélula CdS o CdSe en las primeras encarnaciones (¿quizás explicando el límite de 3,1 Mbps?), pero un fotodiodo o fototransistor en cualquier cosa moderna. Debido a que es un estándar de consumo (¡eso es lo que es la entrada de audio digital óptica en su televisor!), los cables son bastante baratos y probablemente pueda obtener un cable, un LED de transmisión y un fototransistor para un receptor por menos de $ 5 total si no eres exigente con la calidad.

(Aparte, solo porque es un pequeño hecho interesante, realmente no había una razón técnica para que TOSLINK existiera. La misma señal para la que se creó (llamada S/PDIF, pero más conocida como "audio digital") podría ser y se transmitió a través de cables de cobre. Por lo que puedo decir, la única razón por la que existe es porque algunos ingenieros pensaron que sería realmente genial. ¡Y lo fue!)

Dado que después de escribir lo anterior me di cuenta de que la pregunta se refiere a la comunicación de línea de visión , lo que leí como que implica que quieren comunicación en el espacio libre sin fibra óptica, también mencionaré su control remoto estándar.

Los controles remotos que se usan para televisores y otros equipos AV usan LED y sensores infrarrojos, pero no hay razón para que no puedan usar luz visible. Al contrario de lo que dice una de las otras respuestas aquí, no es la intensidad que usa el receptor para distinguir la señal del ruido; de lo contrario, una bombilla incandescente ahogaría fácilmente la señal. Más bien, utiliza la modulación.para distinguir la señal del ruido; el control remoto contiene un LED que alterna no entre encendido y apagado, sino entre parpadeo a 38 kHz (más comúnmente, puede ser una frecuencia diferente para diferentes dispositivos) y apagado. El receptor ignora cualquier cosa que no esté en esa frecuencia específica, y los datos que se transmiten se modulan además activando y desactivando el parpadeo, no cambiando la frecuencia, que es fija. Dado que es poco probable que se emita algo más en esa frecuencia específica, puede saber que las ráfagas de 38 kHz son una señal de un control remoto.

Todo este sistema también podría implementarse fácilmente con luz visible. Si desea una transmisión de 10 kbps, es posible que deba usar una frecuencia portadora superior a 38 kHz, ya que no es mucho más que la frecuencia de su señal. Pero incluso unos pocos cientos de kHz serían más que suficientes para una transmisión de datos confiable, ¡siempre y cuando no tenga una iluminación LED atenuada por PWM que haga su PWM a la misma frecuencia, de todos modos!