انتقال صدا با فناوری لای فای

با فوران درخواست در بازار برای تلفن همراه، اینترنت اشیا، اتوماسیون صنعتی، سیستم های اتوماسیون هوشمند خانگی و… تقاضا برای سرویس اینترنت نیز به طور نمایی در حال افزایش است. این تکنولوژی به حدی پیشرفت کرده که هر چیزی از خودروی ما تا یخچالمان نیاز به اتصال به اینترنت دارد. این موضوع سبب به وجود آمدن سوالاتی مانند: آیا پهنای باند کافی برای همه این دستگاه ها وجود خواهد داشت؟ آیا این اطلاعات امن خواهند بود؟ آیا سیستم های کنونی برای همه این اطلاعات به اندازه کافی سریع خواهد بود؟ آیا بار ارتباطی زیادی بر روی شبکه قرار خواهد گرفت؟

با تمامی این سوالات توسط تکنولوژی ای رو به رشد به نام لای فای (Li-Fi) برخورد خواهد شد. اما انتقال صدا با فناوری لای فای چیست؟ عبارت Li-Fi در انگلیسی مخفف کلمات Light Fidelity بوده که به معنای همان دهی به وسیله نور است. در حال حاضر پیش بینی می شود که این تکنولوژی نسل آینده اینترنت را به ما ارائه دهد که از نور به عنوان وسیله ای برای انتقال داده استفاده می شود! بله درست متوجه شدید؛ همان نوری که در منزل و دفاتر برای روشنایی استفاده می شود، البته با کمی دستکاری می تواند برای انتقال داده به تمامی دستگاه هایی که نیاز به تبادل اطلاعات دارند استفاده شود. در این پروژه ما مداری خواهیم ساخت که برای انتقال اطلاعات صوتی با استفاده از تکنولوژی لای فای عمل خواهد کرد. اما در ابتدا نیاز است در مورد تکنولوژی لای فای بیشتر بدانیم.

نحوه عمل کرد انتقال صدا با فناوری لای فای

همانطور که پیش تر بیان شد، لای فای به جای استفاده از امواج رادیویی از نور برای انتقال داده استفاده می کند. این ایده در ابتدا توسط دکتر هرالد هاس در سال 2011 در یکی از سخنرانی های تد ایشان بیان شد. تعریف دقیق تر این فناوری را می توان به صورت ” لای فای یک راه ارتباطی برای انتقال داده با سرعت بالا، دو سویه و شبکه شده به صورت قابل حمل است. لای فای از تعدادی لامپ که یک شبکه را تشکیل می دهند استفاده کرده و تجربه کاربری ای که به طور قابل ملاحظه ای شبیه به وای فای است را با این تفاوت که از نور استفاده می کند، ارائه می دهد. “

در این فناوری، هر لامپ ال ای دی می بایست توسط یک درایور مختص ال ای دی روشن شود، این درایور ال ای دی اطلاعات را از سرور اینترنت دریافت کرده و این داده ها را کد گذاری می کند. بر اساس این اطلاعات کد گذاری شده این ال ای دی در سرعتی بسیار بالا که برای چشم انسان غیر قابل تشخیص است خاموش و روشن می شود. اما سنسور تشخیص دهنده در قسمت دیگر می تواند این خاموش و روشن شدن را تشخیص داده و این اطلاعات بعد از پردازش شدن و تقویت شدن رمز گشایی خواهند شد. این اطلاعات منتقل شده با این متد بسیار سریع تر از امواج رادیویی خواهد بود. در این پروژه ما از سلول های خورشیدی در قسمت دریافت برای تشخیص نور استفاده کرده ایم.

انتقال داده توسط دیود های نوری مدت بسیار زیادی است که در کنترل های مادون قرمز ما استفاده می شود. هر بار که ما دکمه ای را بر روی کنترل تلویزیون خود فشار می دهیم ال ای دی مادون قرمز درون کنترل به صورت بسیار سریع تولید پالس کرده و این پالس تولیدی توسط تلویزیون دریافت شده و برای تحلیل داده های آن رمز گشایی می شود. اما این روش قدیمی بسیار آهسته بوده و از آن نمیتوان برای انتقال اطلاعات دارای اهمیت استفاده کرد. بنابراین با استفاده از تکنولوژی لای فای این متد با استفاده از بیش از یک ال ای دی و انتقال بیش از یک جریان داده در زمان واحد به صورت پیچیده تری در آمده است. از این طریق اطلاعات بیشتری منتقل شده و بنابراین یک راه ارتباطی برای انتقال داده به صورت بسیار سریع تر داریم.

حال باهم خواهیم دید که چگونه می توانیم با استفاده از یک ال ای دی ساده و یک صفحه سلول خورشیدی، اطلاعات صوتی را انتقال داده و دریافت کنیم.

موارد مورد نیاز:

صفحه خورشیدی 5-6 ولت

ال ای دی 1 وات و یا نوار ال ای دی نئوپیکسل

کابل AUX

جک هدفون 3.5 میلی متری

باتری 9 ولت

بلندگوی دارای آمپلی فایر داخلی

ما در این پروژه دو مدار داریم، یکی برای قسمت فرستنده و دیگری برای قسمت گیرنده.

مدار فرستنده لای فای:

در سمت فرستنده، ما یک ال ای دی سفید و نورانی و یک باتری داریم که به یک جک 3.5 میلی متری متصل شده اند و این جک به منبع صوت ما متصل خواهد شد. در اینجا از یک باتری برای روشن کردن ال ای دی استفاده کرده ایم؛ چرا که با میزان توان کمی که از منبع صدا تامین می شود نمی توان ال ای دی ها را روشن کرد. نحوه اتصالات صحیح در دیاگرام زیر قابل مشاهده هستند

مدار گیرنده لای فای:

در سمت گیرنده، ما از یک پنل خورشیدی و یک بلندگو استفاده کرده ایم که با استفاده از یک کابل AUX بهم متصل شده اند. شما می توانید مدار تقویت کننده خودتان را نیز بسازید که البته جلوتر در همین مقاله به آن پرداخته ایم.

نحوه عملکرد مدار انتقال صدا با فناوری لای فای:

در قسمت فرستنده زمانی که جک 3.5 میلی متری را به منبع صوت وصل کنیم ال ای دی نور خواهد داشت اما نوسانی در شدت نور زمانی که منبع صوتی خاموش باشد وجود نخواهد داشت. به محض اینکه صوت مربوطه را پخش کنید خواهید دید که یک تغییر سریع در شدت نور وجود دارد. زمانی که میزان صدا را بالا ببرید تغییرات شدت نور ال ای دی سریع تر از قدرت تشخیص چشم انسان خواهد بود.

پنل خورشیدی انقدر حساس است که می تواند تغییرات بسیار کوچک در شدت نور را تشخیص داده و با توجه به آن تغییرات در ولتاژ خروجی اش نیز نوسان مربوطه را ایجاد کند. بنابراین با افتادن نور ال ای دی بر روی پنل، ولتاژ های خروجی بر اساس شدت نور تفاوت خواهند داشت. پس از آن ولتاژ خروجی پنل خورشیدی ما به تقویت کننده بلندگو متصل شده که سیگنال دریافتی را تقویت کرده و در خروجی اش به بلندگوی متصل به خود می دهد.

خروجی مورد نظر تا زمانی که صفحه خورشیدی ما در ارتباط با ال ای دی باشد وجود خواهد داشت. شما می توانید ال ای دی را در ماکسیمم فاصله 15 الی 20 سانتی متری از صفحه خورشیدی برای تولید صدایی شفاف قرار دهید. این فاصله را با افزایش سطح مقطع صفحه خورشیدی و یا توان ال ای دی می توانید افزایش دهید.

شما می توانید همانگونه که در زیر نشان داده شده برای دریافت صدای با کیفیت تر آمپلی فایر خود را بسازید. برای آشنایی با مدارات الکترونیکی میتوانید در دوره های آموزش رباتیک چالیک شرکت کنید.

ساخت آمپلی فایر برای دریافت صدای لای فای:

به جای استفاده از بلندگو های دارای آمپلی فایر داخلی آمده موجود در بازار، مانند چیزی که بالاتر از آن استفاده کرده بودیم، می توانید خودتان آمپلی فایر مروبطه را برای کاهش نویز ها بسازید. در تصاویر زیر یک مدار آمپلی فایر صدای 6LM38 برای دریافت صوت لای فای را مشاهده می کنید.

• از خازن 100 میکرو فاراد بین دو قطب مثبت و منفی برای دکوپل کردن منبع تغذیه استفاده کرده ایم.
• یک خازن 0.1 میکر فاراد بین پایه های 4 و 6 به منظور دکوپل کردن دقیق تر توان تحویلی به آی سی استفاده کنید
• یک مقاومت 10 کیلو اهمی و یک خازن 10 میکرو فارادی به صورت سری به منظور دکوپل کردن سیگنال ورودی در بین پایه 7 و گره زمین متصل شده است.

اگر صدای شنیده شده از بلندگو واضح نیست پیچ موجود بر روی پتانسیومتر را تا زمانی که صدا واضح شود بپیچانید.

دقت داشته باشید که مقادیر قطعات استفاده شده الزامی و حیاتی نیستند. اگر قطعات با مقادیر فوق را که در دیاگرام بالا مشاهده کردید ندارید می توانید از قطعاتی با مقادیر نزدیک به این قطعات استفاده کنید. طول اتصالات را به آی سی مربوطه حد الامکان برای جلوگیری از ایجاد نویز اضافه کوتاه بگیرید.