CN202931322U - 一种基于led灯的可见光通讯装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于LED灯的可见光通讯装置，包括发射端和接收端，发射端和接收端通过光无线信道进行信号传输，发射端包括依次连接的调制模块、信号转换模块和LED光源模块，调制模块将输入信号调制后得到调制信号，转换模块将该信号转换为LED调光信号，LED光源模块接收到LED调光信号后，以一定的频率闪烁；接收端包括依次连接的光电检测模块、放大模块和解调模块，光电检测模块将接收到的光信号处理后，再经放大模块放大后得到放大信号后，经解调模块解调为数据信号并输出。发射端通过LED灯的闪烁将光信号传输至接收端，接收端接收到光信号后将光信号转化为数据信号后进行传输，使得信号的传输更加方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于LED灯的可见光通讯装置。
背景技术
城市照明单灯控制系统的通常做法为，在路灯箱变下安装一台集中控制器，在每盏灯上安装一个单灯控制器，该集中器通过有线（电力载波）或无线方式控制该箱变下的所有路灯。集中器和单灯控制器之间是个主从的关系。这就需要集中器在做单灯控制之前，需要知道被控单灯控制器的物理地址。有时因为控制器上所标记的物理地址模糊不清、标签脱落，或者登记出错等各种原因，导致录入错误物理地址，或者就是不知道物理地址。出现这种情况时，一般找高空作业车，到灯头上查看控制器的物理地址或更换控制器。两种方法都是既费时又费力，现场施工非常麻烦。如果将控制器的物理地址做成可射频识别的电子标签，或通过红外读取，势必会额外增加硬件成本，在LED灯照明控制系统的安装和调制时很不方便。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种基于LED灯的可见光通讯装置，旨在通过提高信号传输的便利性，以提高LED灯照明控制系统安装调试的便利性。
本实用新型提出一种基于LED灯的可见光通讯装置，包括发射端和接收端，所述发射端和接收端通过光无线信道进行信号传输，其中：
所述发射端包括依次连接的调制模块、信号转换模块和LED光源模块，调制模块将输入信号调制后得到调制信号，信号转换模块将所述调制信号转换为LED调光信号，LED光源模块接收到所述LED调光信号后，以一定的频率闪烁；
所述接收端包括依次连接的光电检测模块、放大模块和解调模块，光电检测模块将接收到的光信号处理后，再经放大模块放大后得到放大信号，解调模块将放大信号解调为数据信号并输出。
优选地，所述调制模块包括反相器、第一乘法器、第二乘法器和加法器，所述输入信号包括第一基带信号、第一方波信号和第二方波信号；所述反相器将所述第一基带信号反相处理得到第二基带信号，所述第一乘法器将所述第一基带信号与第一方波信号乘积处理得到第一乘积信号，所述第二乘法器将所述第二基带信号与第二方波信号乘积处理后得到第二乘积信号，所述加法器将所述第一乘积信号和第二乘积信号相加后得到调制信号。
优选地，所述LED光源模块包括LED灯头、LED驱动电源和若干发光二极管，LED驱动电源接收到LED调光信号后控制发光二极管以一定的频率闪烁。
优选地，所述LED光源模块包括LED灯头、LED驱动电源和若干发光二极管，LED驱动电源接收到LED调光信号后控制发光二极管以一定的频率闪烁。
优选地，所述光电检测模块包括光传感器和高通滤波器，所述光传感器接收到的光信号经高通滤波器处理后得到高频信号。
优选地，所述解调模块包括依次连接的第一带通滤波器、第三乘法器和第一低通滤波器，且依次连接的第二带通滤波器、第四乘法器和第二低通滤波器，以及抽样判决器，所述第一低通滤波器与所述第二低通滤波器并联后与所述抽样判决器相连，所述第一带通滤波器与所述第二带通滤波器并联；所述第一带通滤波器将所述放大信号滤波处理得到第一滤波信号，所述第三乘法器将所述第一滤波信号与所述接收端施加的第一本振信号进行处理得到第三乘积信号，所述低通滤波器将所述第三乘积信号滤波处理后得到第一低频信号，所述第二带通滤波器将所述放大信号滤波处理后得到第二滤波信号，所述第四乘法器将所述第二滤波信号与所述接收端施加的第二本振信号乘积处理后得到第四乘积信号，低通滤波器将所述第四乘积信号滤波处理得到第二低频信号，所述抽样判决器将所述第一低频信号、第二低频信号与所述接收端施加的抽样脉冲信号进行处理后的得到数据信号。
本实用新型所提出的基于LED灯的可见光通讯装置，包括发射端和接收端，发射端和接收端通过光无线信道进行信号传输，发射端通过LED灯的闪烁将光信号传输至接收端，接收端接收到光信号后将光信号转化为数据信号后进行传输，实现数据的传输，使得信号的传输更加方便，接收端只需要通过LED灯发射的光信号即可获取LED灯的标识符号，信号传输更加方便，提高了LED灯照明控制系统现场安装调试的便利性，该装置也可用于控制LED可见光范围内的设备，非常方便。
附图说明
图1为本实用新型基于LED灯的可见光通讯装置一实施例的结构示意图；
图2为本实用新型基于LED灯的可见光通讯装置的发射端的工作原理示意图；
图3为本实用新型基于LED灯的可见光通讯装置的接收端的工作原理示意图。
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例就本实用新型的技术方案做进一步的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参照图1，图1为本实用新型基于LED灯的可见光通讯装置一实施例的结构示意图。
本实施例所提出的基于LED灯的可见光通讯装置包括发射端10和接收端20，发射端10和接收端20通过光无线信道进行信号传输，其中：
发射端10包括依次连接的调制模块11、信号转换模块12和LED光源模块13，调制模块11将输入信号调制后得到调制信号，信号转换模块12将调制信号转换为LED调光信号，LED光源模块13接收到LED调光信号后，以一定的频率闪烁；
接收端20包括依次连接的光电检测模块21放大模块22和解调模块23，光电检测模块21将接收到的光信号处理后，再经放大模块22放大后得到放大信号，解调模块23将该放大信号解调为数据信号并输出。
在本实施例中，输入信号经调制模块11调制时优选采用FSK（频移键控）调制方法，即利用基带数字信号离散取值特点去键控载波频率以传递信息，得到FSK信号。LED光源模块13接收到该FSK信号后以一定的频率闪烁，该LED光源模块13的闪烁频率即为接收端20接收到的光信号，该光信号经解调模块处理后的到可用于传输的数据信号。
发射端10和接收端20通过光无线信道进行信号传输，发射端10通过LED灯的闪烁将光信号传输至接收端20，接收端接20收到光信号后，将光信号转化为数据信号后进行传输，实现数据的传输，使得信号的传输更加方便。
在本实施例中，该装置可用于获取LED灯的物理地址或者灯具参数信息，LED灯的集中控制器以广播或单播形式发送指令信号至发射端10，发射端10获取到该指令信号后，通过调制模块11将该指令信号处理为调制信号，调制信号再经转换模块12转换为LED调光信号，LED光源模块13接收到该LED调光信号后以一定的频率闪烁，接收端20在接收到光信号后，该光信号经解调模块23解调后得到数据信号，该数据信号经蓝牙设备发送至手机，则LED灯的相关信息显示在手机屏幕上，可非常方便的获取LED的物理参数或其它信息，提高了调试或安装LED照明系统的便利性。该装置也可用于控制LED灯的可见光范围内的设备，发射端10将控制信号经LED灯发送至接收端20，接收端20在接收到光信号后，将光信号转换为数据信号实现对设备的控制。
参见图2，图2为本实用新型基于LED灯的可见光通讯装置的发射端的工作原理示意图。
调制模块11包括反相器111、第一乘法器112、第二乘法器113和加法器114，输入信号包括第一基带信号、第一方波信号和第二方波信号；反相器111将第一基带信号反相处理后得到第二基带信号，第一乘法器112将第一基带信号与第一方波信号处乘积理后得到第一乘积信号，第二乘法器113将第二基带信号与第二方波信号乘积处理后得到第二乘积信号，加法器114将第一乘积信号和第二乘积信号相加后得到调制信号。
在本实施例中，第一基带信号经反相器111处理后得到与其相位相反的第二基带信号，第二基带信号与第二方波信号经第二乘法器113处理后得到第二乘积信号，第二乘积信号与第二基带信号和第二方波信号的相乘积成正比，第一基带信号与第一方波信号经第一乘法器112处理后得到第一乘积信号，第一乘积信号与第二乘积信号经加法器114相加后得到调制信号。
在本实施例中转换模块12为信号转换器，将调制信号转换为LED调光信号。
在本实施例中， LED光源模块13包括LED灯头131、LED驱动电源132和若干发光二极管D1，LED驱动电源132接收到LED调光信号后控制发光二极管D1以一定的频率闪烁。若干发光二极管D1以一定的频率闪烁，向接收端20发送相应的光信号。
参照图3，图3为本实用新型基于LED灯的可见光通讯装置的接收端的工作原理示意图，
在本实施例中，光电检测模块21包括光传感器D2和高通滤波器211，所述光电传感器接收到的光信号经高通滤波器211处理后得到高频信号。光传感器D2接收到发射端10发送的光信号后，经高通滤波器211处理后，过滤掉低频信号，得到高频信号。
在本实施例中，解调模块23包括依次连接的第一带通滤波器231、第三乘法器232和第一低通滤波器233，和依次连接的第二带通滤波器234、第四乘法器235和第二低通滤波器236，以及抽样判决器237，第一低通滤波器233与第二低通滤波器236器并联后与抽样判决器237相连，第一带通滤波器231与第二带通滤波器234并联；第一带通滤波器231将放大信号滤波处理后得到第一滤波信号，第三乘法器232将第一滤波信号与接收端施加的第一本振信号处理后得到第三乘积信号，第一低通滤波器233将第三乘积信号处理后得到第一低频信号，第二带通滤波器234将放大信号处理后得到第二滤波信号，第四乘法器235将第二滤波信号与接收端施加的第二本振信号处理后得到第四乘积信号，第二低通滤波器236将第四乘积信号处理后得到第二低频信号，抽样判决器237将第一低频信号、第二低频信号与抽样脉冲信号抽样处理后的到数据信号。
在本实施例中，第一本振信号和第二本振信号都是在解调模块23处理放大信号时由接收端20施加的，该第一本振信号和第二本振信号为角频率不同的两个信号。经抽样判决器237的处理可去掉干扰信号，恢复原有信号。
在本实施例中，光传感器D2为光敏二极管，放大模块22为信号放大器，将微弱的信号放大，使得信号不易失真。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于LED灯的可见光通讯装置，其特征在于，包括发射端和接收端，所述发射端和接收端通过光无线信道进行信号传输，其中：
所述发射端包括依次连接的调制模块、信号转换模块和LED光源模块，调制模块将输入信号调制后得到调制信号，信号转换模块将所述调制信号转换为LED调光信号，LED光源模块接收到所述LED调光信号后，以一定的频率闪烁；
所述接收端包括依次连接的光电检测模块、放大模块和解调模块，光电检测模块将接收到的光信号处理后，再经放大模块放大后得到放大信号，解调模块将所述放大信号解调为数据信号并输出。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述调制模块包括反相器、第一乘法器、第二乘法器和加法器，所述输入信号包括第一基带信号、第一方波信号和第二方波信号；所述反相器将所述第一基带信号反相处理得到第二基带信号，所述第一乘法器将所述第一基带信号与第一方波信号乘积处理得到第一乘积信号，所述第二乘法器将所述第二基带信号与第二方波信号乘积处理后得到第二乘积信号，所述加法器将所述第一乘积信号和第二乘积信号相加后得到调制信号。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述LED光源模块包括LED灯头、LED驱动电源和若干发光二极管，LED驱动电源接收到所述LED调光信号后控制所述发光二极管以一定的频率闪烁。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述光电检测模块包括光传感器和高通滤波器，所述光传感器接收到的光信号经所述高通滤波器处理后得到高频信号。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述解调模块包括依次连接的第一带通滤波器、第三乘法器和第一低通滤波器，且依次连接的第二带通滤波器、第四乘法器和第二低通滤波器，以及抽样判决器，所述第一低通滤波器与所述第二低通滤波器并联后与所述抽样判决器相连，所述第一带通滤波器与所述第二带通滤波器并联；所述第一带通滤波器将所述放大信号滤波处理得到第一滤波信号，所述第三乘法器将所述第一滤波信号与所述接收端施加的第一本振信号进行处理得到第三乘积信号，所述低通滤波器将所述第三乘积信号滤波处理后得到第一低频信号，所述第二带通滤波器将所述放大信号滤波处理后得到第二滤波信号，所述第四乘法器将所述第二滤波信号与所述接收端施加的第二本振信号乘积处理后得到第四乘积信号，低通滤波器将所述第四乘积信号滤波处理得到第二低频信号，所述抽样判决器将所述第一低频信号、第二低频信号与所述接收端施加的抽样脉冲信号进行处理后的得到数据信号。
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