Stato della tecnicaState of the art
[0001] La luce presenta un grande spettro di frequenze che si estende dalle lunghezze d’onda relativamente elevate degli infrarossi fino ad arrivare alle frequenze degli ultravioletti. Tra questi due estremi non visibili, si trova la luce visibile all’occhio umano.
In tutto lo spettro, è possibile utilizzare la luce per il trasporto di informazioni e la tecnica ha messo a disposizione numerosi metodi e strumenti per la trasmissione e ricezione di segnali.
Gli apparecchi attualmente utilizzati sfruttano nella ricezione sensori in grado di captare la luce e di generare un segnale elettrico. Tale segnale incontra poi dei sistemi elettronici attivi lungo il percorso destinato a renderlo fruibile.
Di tali sistemi ne esistono tra i più diversificati ma in comune a tutti è la necessità di un, seppur talvolta minimo, apporto di energia per svolgere il lavoro richiesto. L’energia viene solitamente fornita mediante alimentatori, pile o differenti sistemi di alimentazione esterna. [0001] Light has a large frequency spectrum that extends from relatively high infrared wavelengths up to ultraviolet frequencies. Between these two invisible extremes, we find the light visible to the human eye.
Throughout the spectrum, it is possible to use light for transporting information and the technique has made available numerous methods and tools for transmitting and receiving signals.
The devices currently used take advantage in receiving sensors capable of capturing light and generating an electrical signal. This signal then encounters active electronic systems along the route intended to make it usable.
Of these systems there are some of the most diversified but in common to all it is the need for, albeit sometimes minimal, energy to carry out the work required. Energy is usually supplied via power supplies, batteries or different external power systems.
Presentazione dell’invenzionePresentation of the invention
[0002] In determinate applicazioni, la distanza da coprire con collegamento luminoso è relativamente modesta. Da un punto di vista energetico questo significa che l’energia trasportata dalla luce contenente il segnale può essere sufficiente a far funzionare il ricevitore stesso senza alcun apporto ulteriore di energia.
Per fare questo in modo industriale si ricorre ad un ricevitore che sia frutto di una efficace combinazione tra componenti meccanici ed elettronici accoppiati al captatore di luce più idoneo. Una o più celle fotovoltaiche, utilizzate in una configurazione diversa da quella utilizzata fino ad ora nella tecnica, sono i captatori di luce di questa invenzione.
I vantaggi nell’utilizzare una tale configurazione risiedono nella semplificazione della realizzazione di apparati riceventi in quanto questi hanno bisogno di essere realizzati con strutture meno complesse data la minor quantità di componenti dovuta soprattutto alla non necessaria alimentazione del circuito.
Un tale progresso si riflette anche in un minor inquinamento ambientale causato dalla produzione e smaltimento di pile e fonti portatili di energia elettrica. [0002] In certain applications, the distance to be covered with luminous connection is relatively modest. From an energy point of view this means that the energy carried by the light containing the signal can be sufficient to make the receiver work without any further energy input.
To do this in an industrial manner, a receiver is used which is the result of an effective combination of mechanical and electronic components coupled to the most suitable light sensor. One or more photovoltaic cells, used in a different configuration from that used until now in the art, are the light sensors of this invention.
The advantages in using such a configuration lie in the simplification of the realization of receiving apparatus since these need to be realized with less complex structures given the smaller quantity of components due above all to the unnecessary supply of the circuit.
Such progress is also reflected in less environmental pollution caused by the production and disposal of batteries and portable electricity sources.
Esecuzione dell’invenzioneExecution of the invention
[0003] I disegno rappresenta alcuni esempi di esecuzione dell’invenzione. Nel disegno ogni parte tratteggiata che porta una lettera «N» rappresenta il circuito in presenza di quel genere di componente. In base alle esigenze costruttive i componenti dei vari casi «N» possono essere utilizzati contemporaneamente e in numero replicato.
Un connettore elettrico è un componente che permette di collegare tra loro in modo meccanico un minimo di due fili che ne sono dotati. I connettori hanno conducibilità elettrica dello stesso ordine di grandezza dei fili conduttori.
Nel disegno è rappresentato un connettore «B» accoppiato alla cella fotovoltaica «A» per conducibilità elettrica; «N1» rappresenta dei fili elettrici a richiamo di questa situazione. Un aspetto non ancora sfruttato industrialmente allo stato attuale della tecnica è la capacità che ha la cella fotovoltaica, oltre a produrre corrente elettrica continua, di captare i segnali in modulazione di ampiezza trasportati dalla luce. Tali segnali sono anch’essi presenti ai capi della cella fotovoltaica destinati al prelievo della corrente elettrica.
II connettore, una volta collegato alla cella, è in grado di trasportare il segnale che questa riceve e di renderlo immediatamente fruibile ad un dispositivo esterno.
Un esempio di connettore è il Jack da 3,5 mm che rende disponibile il segnale per una cuffia o auricolari dotati anch’essi di connettore dello stesso genere. Questo tipo di collegamento permette di avere dalla cuffia un ascolto immediato delle informazioni trasportate dalla luce in modulazione di ampiezza sulle frequenze udibili dall’orecchio umano.
Per l’utilizzo dell’invenzione su luce modulata a frequenze maggiori è comunque possibile l’uso di connettori.
L’invenzione prevede per il connettore l’accoppiamento sia con trasduttori passivi, come cuffie o altoparlanti, sia a con strumentazione attiva come ad esempio amplificatori di segnale; «C» rappresenta tutte queste possibilità ed illustra il caso della cuffia.
Nel secondo caso abbiamo l’invenzione dotata di un interruttore «N2» che interrompe il flusso di corrente e permette di avere un maggiore controllo sull’attività del circuito.
Nel caso «N3» il collegamento tra cella fotovoltaica e connettore avviene tramite un condensatore che permette l’arrivo dei segnali al connettore non mettendolo in contatto elettrico con la corrente continua generata dalla cella fotovoltaica. Qualunque tipologia di condensatore per usi elettronici è idoneo a tale scopo; la scelta della sua capacità è in relazione alle prestazioni che si vogliono ottenere.
L’utilizzo di un condensatore permette ad esempio la protezione del trasduttore audio da correnti elevate in arrivo da celle o pannelli fotovoltaici di dimensioni relativamente grandi. Un sistema per ottenere un’analoga protezione è quello illustrato nel caso «N4».
Qui il transito del segnale non avviene sfruttando la capacità del condensatore, legata ai campi elettrici, bensì grazie al fenomeno di induzione elettromagnetica.
L’utilizzo dell’invenzione con la presenza del componente aggiuntivo del caso «N4» consente di avere una maggiore versatilità. Questo si riscontra ad esempio inserendo come componente di «N4» un trasformatore che, svolgendo anche il ruolo di adattatore di impedenza, permette di ampliare il numero di potenziali dispositivi collegabili.
Nel caso «N5» il circuito si chiude ionicamente ad esempio con acqua e cloruro di sodio. [0003] The drawing represents some examples of execution of the invention. In the drawing, each hatched part bearing a letter "N" represents the circuit in the presence of that kind of component. Based on the construction requirements, the components of the various "N" cases can be used simultaneously and in replicated numbers.
An electrical connector is a component that allows a minimum of two wires to be mechanically connected to each other. The connectors have electrical conductivity of the same order of magnitude as the conductor wires.
The drawing shows a connector «B» coupled to the photovoltaic cell «A» for electrical conductivity; «N1» represents electric wires recalling this situation. An aspect not yet industrially exploited in the current state of the art is the ability of the photovoltaic cell, in addition to producing continuous electric current, to pick up the signals in amplitude modulation carried by light. These signals are also present at the ends of the photovoltaic cell destined to draw electricity.
The connector, once connected to the cell, is able to carry the signal it receives and make it immediately usable to an external device.
An example of a connector is the 3.5 mm jack that makes the signal available for a headphone or earpiece also having the same type of connector. This type of connection allows the headphone to immediately hear the information carried by light in amplitude modulation on the frequencies audible to the human ear.
For the use of the invention on modulated light at higher frequencies it is however possible to use connectors.
The invention provides for the connector to be coupled both with passive transducers, such as headphones or speakers, and with active instrumentation such as signal amplifiers; "C" represents all these possibilities and illustrates the case of the headset.
In the second case we have the invention equipped with a «N2» switch which interrupts the current flow and allows for greater control over the activity of the circuit.
In the «N3» case, the connection between the photovoltaic cell and the connector is via a capacitor which allows the signals to arrive at the connector without putting it in electrical contact with the direct current generated by the photovoltaic cell. Any type of electronic capacitor is suitable for this purpose; the choice of its capacity is in relation to the performance to be obtained.
The use of a capacitor allows for example the protection of the audio transducer from high currents arriving from relatively large photovoltaic cells or panels. A system to obtain a similar protection is the one illustrated in the «N4» case.
Here the transit of the signal does not take place by exploiting the capacitance of the capacitor, linked to the electric fields, but thanks to the phenomenon of electromagnetic induction.
The use of the invention with the presence of the additional component of the «N4» case allows for greater versatility. This can be found, for example, by inserting as a component of «N4» a transformer which, also acting as an impedance adapter, allows to expand the number of potential connectable devices.
In the «N5» case the circuit closes ionically for example with water and sodium chloride.