可见光通讯接收器

我是一名学生，我必须设计一个可见光通信项目。要求是接收器和发送器之间的距离为20 cm，数据速率为20 kbps / s，并且必须在光线充足的环境中工作。我已经绘制了原理图并将其设置在面包板上。

它可以工作，我可能可以满足我的要求，但几乎没有。我以20kHz方波驱动LED，您可以在图片中看到结果。上方的波形图是每格1V，每格50us（20 kHz），是当我将LED转向接收器时拍摄的。较低的是每格0.3V，每格20 ms（50 Hz），是在关闭LED时拍摄的，您可以看到房间的雷电干扰。

所以我的问题是：

1. 如何更好地滤除50Hz干扰？当我使用led进行传输时，它并没有显示太多，但是如果没有它们，我会产生很多噪音。
2. 我应该为滤波器选择较大的电容和较小的电阻吗？好的滤波频率应该是多少？现在，我只是尝试使用可用的分量值，并选择了一个远高于50 Hz的频率。
3. 如果您有任何设计建议，我将非常感谢。我是电子产品的初学者，因此可能存在一些缺陷。

您有正确的基本概念，但我会更改一些内容。是的，您想对接收到的信号进行高通滤波，但是我不喜欢直接将检测器电容耦合。

第一阶段应该是最佳地处理原始检测器，并提供低阻抗电压信号输出。在这里有一点收获是有用的，但这不是第一阶段的重点。

基本上有两种运行光电二极管的方式，即泄漏模式和太阳能电池模式。

在泄漏模式下，二极管反向偏置，并且泄漏电流与光成正比。该泄漏电流很小，通常仅为几微安。电流将在很大程度上与反向电压无关，因此通常可以使用任何方便的“几伏” pf反向偏置。在光电管模式下，使二极管短路并测量其产生的电流。无论哪种方式，第一级最终都是跨阻抗放大器（电流输入，电压输出）。

之后，您需要交流耦合（高通滤波器）并在大约两个阶段内获得信号。各级之间的高通滤波将丢失50 Hz噪声，并将防止输入失调电压与所需信号一起上升。

您需要20 kbits / s，因此频率内容最高可达100 kHz。注意运算放大器的增益带宽，不要在任何一个阶段都获得太大的增益。例如，在10 MHz的增益带宽下（很容易找到），假设5倍的反馈可以正常工作，也就是说，如果您认为感兴趣的最高频率为100 kHz，则最大值为20倍。两个20倍增益级可以使您整体获得400倍增益，这在从第一级获得一些增益之后也足够了。

您的编码方案对于使此工作正常进行也至关重要。您要使用编码来确保所有内容都高于某个最低频率。这使您可以大胆地通过高通滤波器以消除较低的频率，尤其是50 Hz的闪烁和至少其前几个谐波。您可以使用诸如曼彻斯特代码或1/3 2/3占空比等之类的东西。将高通滤波的三个极点设置为5 kHz衰减，则500 Hz（最高10次光闪烁）将衰减1000。仍然可以很好地通过20-40 kHz的脉冲。

之后，您将应用常规的数据切片技术将模拟脉冲信号转换为数字脉冲序列，然后从那里进行数字解码。

我会考虑对接收到的数据进行高通滤波，以便将50Hz留在后面。我在想类似过滤器的东西，它实际上可以区分数据，如下所示：-

接下来，制作一个上下阈值比较器电路，并在正向晶体管上触发ad型触发器，并在负向晶体管上复位D型触发器。结果是您的数据已恢复。

我不是最有资格回答这个问题的人，我敢肯定其他人会在以后提供更好的信息。前两个问题。您确定所有50Hz都是来自房间照明吗？您是否尝试过遮盖光传感器并确保其仍然存在？诸如此类的奇怪东西可能来自您的电源，或者没有正确将示波器探头接地。

假设一切都来自您的传感器，那么在那里添加50Hz陷波滤波器又如何呢？

第二个想法是您可能在家中使用白炽灯泡作为环境光源？当您去学校演讲时，您可能会看到荧光灯，如果我没记错的话，至少在美国，荧光灯的频率是60Hz频率的两倍。

如果您受到室内灯光的干扰，建议您使用COLORED LIGHT进行通讯，或者使用对这种颜色最敏感的光电二极管或仅使该颜色通过的凝胶滤光片进行清洁。

另外，看看顶部和底部的高度。顶部更大，因此您可以弄乱输出比较器负极的分压来进行清理。我没有确切地知道VCC是什么，但是尝试用2 kOhm-5 kOhm（或者并联2-4个10K，如果您在合适的范围内没有其他电阻）替换100 Ohm电阻，如果有帮助。实际上，您可能会考虑用5K微调电阻之类的东西来代替该电阻，然后将其旋转直到您良好地通过通信并且没有房间的光干扰。

您可以从此处获得一些信息：www.openvlc.org
本文可能会为您提供帮助：“嵌入式可见光网络的开源研究平台”