ESP32で可視光通信をする #1

概要

ESP32で可視光通信を目指している．

LEDと照度センサを使って，LEDのオンオフをシリアル通信で確認．

照度センサにハイパスフィルタをつけて，直流成分をカットした．

結論

 シリアル通信でLEDのオンオフが認識できるようになった．

実行したこと

実行環境

【ホストPC】

• windows10 64bit Home
• VSCode - 1.45.1
• PlatformIO(VScodeにインストール済み)

【ターゲットボード】

• ESP32-WROOM-32 開発ボード

【センサ類】

• フォトICダイオード　S9648-100
• 赤LED
• コンデンサ　100μF　：ハイパスフィルタ用
• コンデンサ　4.7μF　：ローパスフィルタ用
• 抵抗　1 kΩ　：ローパスフィルタ用
• 抵抗    220 Ω　：ハイパスフィルタ用
• 抵抗　100 Ω　：LED用

手順　

ハードウェア準備

【送信機】

LEDをつけるだけ．

【受信機】

照度センサをつける．

回路構成は，こちらのサイトを参考にした．

http://arms22.blog91.fc2.com/blog-entry-416.html

周囲の明るさが直流成分となってしまうのを避けたいので，ハイパスフィルタを追加した．手元にあったコンデンサと抵抗を使って，カットオフ周波数7 Hz程度の丁度いい感じのハイパスフィルタができた．

フィルタ作成で参考にしたサイトはこちら．

http://sim.okawa-denshi.jp/CRtool.php 

ソフトウェア準備

VScodeとPlatformIOで送信機，受信機ともにプログラムを作成．

受信機はこちらのプログラムを参考にした．

http://arms22.blog91.fc2.com/blog-entry-416.html

とりあえず，受信データを0と1で区別できるように閾値を10 mVとした．

構成

プログラム

作成したプログラムはこちら．

【送信機】

ESP32で可視光通信の送信機

【受信機】

ESP32で可視光通信の受信機

結果

 受信波形をArduino IDEのシリアルプロッタで出力してみた．

ハイパスフィルタのおかげで，LEDが点灯しているときのみはっきりと電圧が高くなっている．部屋の照明を消しても，LEDが点灯しているときにのみ反応できている．

 ハイパスフィルタなしだと，下図のように，直流成分が大きく乗ってしまう．部屋の照明をつけると大きく変動してしまう．

あとがき

ハイパスフィルタがとてもいい仕事をしてくれた．

もう少し細かい信号処理はソフト側でやりたいが，ハードで解決できる方が楽でいい．

現在は，固定された通信距離(10 cm)で一度通信をしてから閾値を固定で決めているので，自動で閾値を決められるように工夫したい．

参考

• http://arms22.blog91.fc2.com/blog-entry-416.html
• http://sim.okawa-denshi.jp/CRtool.php