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60 - ELETTRONICA OGGI 480 - SETTEMBRE 2019 COMM VISIBLE LIGHT COMMUNICATION Il trasmettitore Nella figura 1 viene riportato lo schema elettrico com- pleto del trasmettitore del sistema VLC. Il segnale audio analogico inserito all’ingresso del trasmettitore viene amplificato e regolato in offset dall’amplificatore operazionale U2. L’uscita di questo operazionale viene applicata all’ingresso di un con- vertitore analogico-digitale, porta d’ingresso RA0/ AN0 del microcontrollore PIC 16F876A U1. Algoritmi software del PIC utilizzano il segnale audio applicato all’ADC come segnale di modulazione del duty-cycle degli impulsi digitali PWM generati dal PIC. Il segnale PWM modulato disponibile all’uscita RC2 del PIC, vie- ne inviato all’ingresso della sezione trasmittente costi- tuita da due transistor T1 e T2 e da 3 diodi LED che ir- radiano nello spazio il flusso luminoso modulato. Nella simulazione rappresentata in figura 2, viene mostrata la forma d’onda del segnale PWM il cui duty-cycle (la larghezza dell’impulso) varia in funzione del livello di tensione del segnale audio, qui rappresentato da una sinusoide alla frequenza di 1 kHz. Si osservi come la larghezza dell’impulso si riduce o aumenta seguendo l’andamento rispettiva- mente decrescente o crescente dei livelli di tensione della sinusoide. L’elemento importante del trasmet- titore di luce visibile modulata è il diodo LED bianco. L’intensità del flusso luminoso e l’angolo di radia- zione sono le peculiari caratteristi- che che fondano la scelta di questo componente per l’ottenimento delle migliori prestazio- ni del sistema di comunicazione a luce visibile. Il LED bianco scelto per questo semplice progetto di- mostrativo è il LED White NSDW570GS-K1-B-P9-P11 prodotto dalla Nichia , azienda leader nel settore della progettazione e produzione di LED e display. Le sue ca- ratteristiche principali sono costituite dall’elevata lumi- nosità, fino a un massimo di 36 lumen, e dalla ampia di- rettività, con un angolo di radiazione di 70°, ovvero 140° di copertura al 50% della massima intensità luminosa. Nella figura 3 viene riportata l’intensità di emissione lu- minosa relativa in funzione della lunghezza d’onda. Si può rilevare che il picco massimo d’intensità lumi- nosa si trova in corrispondenza della lunghezza d’on- da di circa 450 nm, che è la lunghezza d’onda conside- rata all’interno del range della luce visibile. La figura 4 mostra l’angolo di ra- diazione del LED in funzione della intensità luminosa relativa. Come mostrato nello schema elet- trico, nel trasmettitore vengono im- piegati 3 LED bianchi connessi in serie. La serie di LED è alimentata con una corrente costante median- te i 2 transistor T1 e T2. In fase di progettazione, al fine di garantire prestazioni e caratteristiche co- stanti nel tempo dei LED, si è scelto di alimentarli con una corrente co- stante di circa 70 mA, buon com- promesso fra il costante rendimen- to luminoso e le prestazioni. Il ricevitore La figura 5 illustra lo schema elet- trico del ricevitore. Fig. 4 - Angolo di radiazione del LED NSDW570GS-K1-B (Fonte: datasheet Nicchia) Fig. 5 - Schema elettrico del ricevitore