Truyền âm thanh bằng li

Với sự phát triển vượt bậc của Điện thoại thông minh, Internet vạn vật (IoT), Tự động hóa công nghiệp, Hệ thống tự động hóa nhà thông minh,… nhu cầu sử dụng Internet cũng đang tăng lên theo cấp số nhân. Công nghệ đã phát triển đến mức mọi thứ từ ô tô đến tủ lạnh của chúng ta đều cần có kết nối internet. Điều này đặt ra các câu hỏi khác như; Liệu có đủ băng thông cho tất cả các thiết bị này không? Những dữ liệu này sẽ được bảo mật? Hệ thống hiện tại có đủ nhanh cho tất cả các dữ liệu này không? Sẽ có quá nhiều kết hợp về lưu lượng mạng?

Tất cả những câu hỏi này sẽ được giải quyết bằng công nghệ sắp tới có tên là Li-Fi. Vậy LiFi là gì? Thuật ngữ Li-Fi là viết tắt của “ Light Fidelity ”. Đây được cho là thế hệ tiếp theo của internet, nơi Ánh sáng sẽ được sử dụng làm phương tiện truyền tải dữ liệu. Có, bạn đọc nó đúng; nó cũng giống như Ánh sáng mà bạn sử dụng trong nhà và văn phòng, với một số sửa đổi có thể được sử dụng để truyền dữ liệu đến tất cả các thiết bị của bạn yêu cầu internet. Trong dự án này, chúng tôi sẽ xây dựng một mạch đơn giản để truyền Dữ liệu Âm thanh bằng Li-Fi. Nhưng trước tiên chúng ta sẽ tìm hiểu về Công nghệ Li-Fi.

Cách thức hoạt động của Li-Fi

Như đã nói trước đó, Li-Fi sử dụng ánh sáng để truyền dữ liệu không giống như sóng Radio. Ý tưởng này lần đầu tiên được đưa ra bởi Giáo sư Harald Haas trong một buổi nói chuyện TED của ông vào năm 2011. Định nghĩa cho Li-Fi có thể được đưa ra là “LiFi là mạng hai chiều tốc độ cao và truyền dữ liệu di động bằng ánh sáng. LiFi bao gồm nhiều bóng đèn tạo thành mạng không dây, cung cấp trải nghiệm người dùng về cơ bản tương tự như Wi-Fi ngoại trừ việc sử dụng phổ ánh sáng ”

Mọi đèn LED phải được cấp nguồn thông qua trình điều khiển LED, trình điều khiển LED này sẽ lấy thông tin từ máy chủ Internet và dữ liệu sẽ được mã hóa trong trình điều khiển. Dựa trên dữ liệu được mã hóa này, đèn LED sẽ nhấp nháy với tốc độ rất cao mà mắt người không thể nhận thấy. Nhưng Máy dò ảnh ở đầu bên kia sẽ có thể đọc tất cả các nhấp nháy và dữ liệu này sẽ được giải mã sau khi Khuếch đại và Xử lý. Việc truyền dữ liệu ở đây sẽ rất nhanh so với RF. Ở đây chúng tôi đang sử dụng bảng điều khiển Năng lượng mặt trời ở đầu nhận để cảm nhận ánh sáng.

Việc truyền dữ liệu thông qua điốt ảnh đã được thực hiện trong một thời gian dài thông qua Điều khiển từ xa IR của chúng tôi. Mỗi khi chúng ta nhấn một nút trên điều khiển từ xa của Tivi, đèn LED hồng ngoại trong Điều khiển từ xa sẽ phát xung rất nhanh, điều này sẽ được Tivi nhận và sau đó được giải mã để lấy thông tin. Tuy nhiên, phương pháp cũ này rất chậm và không thể được sử dụng để truyền bất kỳ dữ liệu xứng đáng nào. Do đó với LiFi, phương pháp này được thực hiện phức tạp bằng cách sử dụng nhiều hơn một đèn LED và truyền nhiều luồng dữ liệu tại một thời điểm nhất định. Bằng cách này có thể truyền nhiều thông tin hơn và do đó có thể truyền dữ liệu nhanh hơn.

Bây giờ, chúng ta sẽ xem cách chúng ta có thể truyền và nhận tín hiệu âm thanh bằng cách sử dụng một đèn LED và tấm pin mặt trời đơn giản. Nếu bạn quan tâm đến công nghệ này, bạn có thể tìm hiểu thêm về Li-Fi tại đây.

Vật liệu thiết yếu:

1. Bảng điều khiển năng lượng mặt trời 5-6V
2. Dải LED 1 W hoặc LED NeoPixel
3. Cáp Aux
4. Giắc cắm 3,5 mm
5. Pin 9V
6. Loa tiền khuếch đại

Chúng tôi có hai mạch một cho phía máy thu và một cho phía máy phát.

Mạch phát cho Li-Fi:

Về phía thiết bị phát, chúng ta có đèn LED Sáng màu trắng và pin được kết nối với giắc cắm 3,5 mm và giắc cắm sẽ được kết nối với nguồn âm thanh. Ở đây chúng tôi đang sử dụng pin để cung cấp năng lượng cho đèn LED vì có ít năng lượng đến từ nguồn âm thanh không đủ để cung cấp năng lượng cho đèn LED. Các kết nối được hiển thị bên dưới trong sơ đồ mạch:

Mạch thu cho Li-Fi:

Về phía bộ thu, chúng tôi đang sử dụng bảng điều khiển Năng lượng mặt trời và một loa được kết nối bằng cáp Aux. Bạn cũng có thể làm cho bạn mạch khuếch đại riêng cho đầu nhận, điều này đã được giải thích ở phần sau của bài viết này.

Hoạt động của mạch Truyền âm thanh sử dụng Li-Fi:

Ở phía máy phát, khi chúng ta kết nối jack 3.5mm với nguồn âm thanh đèn LED sẽ phát sáng nhưng không có sự dao động về cường độ ánh sáng khi nguồn âm thanh TẮT. Ngay khi phát âm thanh, bạn sẽ thấy rằng cường độ ánh sáng thường xuyên thay đổi. Khi bạn tăng âm lượng, cường độ của đèn LED thay đổi nhanh hơn mức mắt người có thể theo dõi.

Bảng điều khiển năng lượng mặt trời rất nhạy cảm nên nó có thể bắt được sự thay đổi cường độ nhỏ và tương ứng với sự thay đổi điện áp ở đầu ra của bảng điều khiển năng lượng mặt trời. Vì vậy, khi ánh sáng của đèn LED rơi vào bảng điều khiển , điện áp sẽ thay đổi tùy theo cường độ ánh sáng, sau đó điện áp của bảng điều khiển năng lượng mặt trời được đưa vào bộ khuếch đại (Loa) để khuếch đại tín hiệu và cho đầu ra âm thanh qua loa kết nối với bộ khuếch đại.

Đầu ra sẽ xuất hiện miễn là bảng điều khiển năng lượng mặt trời tiếp xúc với đèn LED. Bạn có thể đặt đèn LED ở mức tối đa. Khoảng cách 15-20cm từ bảng điều khiển năng lượng mặt trời để có được âm thanh đầu ra rõ ràng. Bạn có thể tăng thêm phạm vi bằng cách tăng diện tích bảng điều khiển năng lượng mặt trời và đèn LED Công suất cao hơn.

Bạn có thể tự làm mạch khuếch đại để cải thiện chất lượng giọng nói như hình bên dưới.

Tạo Bộ khuếch đại của riêng bạn để nhận âm thanh Li-Fi:

Thay vì sử dụng bộ loa có sẵn như chúng tôi đã sử dụng ở trên, bạn cũng có thể tự chế bộ khuếch đại để giảm tiếng ồn. Đây là một mạch khuếch đại âm thanh dựa trên LM386 để nhận âm thanh li-fi.

• Tụ điện 100μF giữa đường ray điện dương và âm được sử dụng để tách nguồn điện.
• Đặt một tụ điện 0,1μF giữa các chân 4 và 6, để tách nguồn cấp cho IC chính xác hơn.
• Một điện trở 10K Ohm và một tụ điện 10μF được mắc nối tiếp giữa chân 7 và mặt đất để tách tín hiệu đầu vào âm thanh.

Nếu âm thanh qua loa không rõ ràng, hãy xoay núm nồi cho đến khi âm thanh không rõ ràng. Tìm hiểu thêm về Bộ khuếch đại âm thanh dựa trên LM386 tại đây.

Lưu ý rằng các giá trị thành phần mà chúng tôi đang sử dụng không quan trọng. Nếu bạn không có các thành phần với các giá trị được đưa ra trong sơ đồ, hãy thử với một cái gì đó gần và nó sẽ hoạt động và tạo các kết nối gần với IC, sử dụng dây ngắn cho các kết nối vì nó gây thêm tiếng ồn.