スマートフォン、モノのインターネット（IoT）、産業用オートメーション、スマートホームオートメーションシステムなどのブームに伴い、インターネットの需要も飛躍的に伸びています。テクノロジーは非常に進化したため、車から冷蔵庫まですべてインターネットに接続する必要があります。これにより、次のような他の質問が発生します。これらすべてのデバイスに十分な帯域幅がありますか？これらのデータは安全ですか？既存のシステムは、これらすべてのデータに対して十分に高速ですか？ネットワークトラフィックに接続が多すぎますか？
これらの質問はすべて、Li-Fiと呼ばれるこの今後のテクノロジーによって解決されます 。では 、LiFiとは何ですか？ Li-Fiという用語は「LightFidelity」の略です。これは、光がデータを転送するための媒体として使用される次世代のインターネットであると考えられています。はい、あなたはそれを正しく読んでいます。これは、家庭やオフィスで使用しているものと同じライトですが、インターネットを必要とするすべてのデバイスにデータを送信するためにいくつかの変更を加えることができます。このプロジェクトでは、Li-Fiを使用してオーディオデータを転送するための簡単な回路を構築します。しかし、最初にLi-Fiテクノロジーについて学びます。
Li-Fiのしくみ
先に述べたように、Li-Fiは電波とは異なり光を使用してデータを送信します。このアイデアは、2011年のTEDトークの1つでハラルドハース教授によって最初に考案されました。Li-Fiの定義は、「LiFiは、光を使用したデータの高速双方向ネットワークおよびモバイル通信です。 LiFiは、ワイヤレスネットワークを形成する複数の電球で構成されており、光スペクトルを使用することを除いて、Wi-Fiと実質的に同様のユーザーエクスペリエンスを提供します。」
すべてのLEDランプはLEDドライバーを介して電力を供給される必要があり、このLEDドライバーはインターネットサーバーから情報を取得し、データはドライバーにエンコードされます。このエンコードされたデータに基づいて、LEDランプは人間の目では気付かないほど非常に高速で点滅します。ただし、もう一方の端の光検出器はすべてのちらつきを読み取ることができ、このデータは増幅と処理の後にデコードされます。ここでのデータ転送はRFよりも非常に高速です。ここでは、受信側でソーラーパネルを使用して光を感知しています。
フォトダイオードを介したデータの送信は、IRリモートを介して長い間行われてきました。テレビのリモコンのボタンを押すたびに、リモコンのIR LEDが非常に速くパルスします。これはテレビで受信され、情報のためにデコードされます。ただし、この古い方法は非常に低速であり、価値のあるデータを送信するために使用することはできません。したがって、LiFiを使用すると、この方法は、複数のLEDを使用し、一度に複数のデータストリームを渡すことで高度になります。このようにして、より多くの情報を渡すことができるため、より高速なデータ通信が可能になります。
次に、単純なLEDと太陽電池プレートを使用してオーディオ信号を送受信する方法を説明します。このテクノロジーに興味がある場合は、ここでLi-Fiについて詳しく知ることができます。
必要な材料：
- 5-6Vソーラーパネル
- 1 WLEDまたはNeoPixelLEDストリップ
- 補助ケーブル
- 3.5mmジャック
- 9V電池
- プリアンプスピーカー
受信機側と送信機側の2つの回路があります。
Li-Fi用の送信機回路：
送信機側には白色の明るいLEDがあり、3.5mmジャックに接続されたバッテリーとジャックがオーディオソースに接続されます。ここでは、LEDに電力を供給するのに十分ではないオーディオソースからの電力が少ないため、バッテリーを使用してLEDに電力を供給しています。以下の回路図に接続を示します。
Li-Fi用の受信回路：
受信機側では、ソーラーパネルと補助ケーブルで接続されたスピーカーを使用しています。この記事の後半で説明するように、受信側用に独自のアンプ回路を作成することもできます。
Li-Fiを使用したオーディオ転送回路の動作：
送信機側では、3.5mmジャックを音源に接続するとLEDが点灯しますが、音源がOFFのときは光の強さの変動はありません。オーディオを再生するとすぐに、光の強度が頻繁に変化することがわかります。音量を上げると、LEDの強度は人間の目が追うよりも速く変化します。
ソーラーパネルは非常に敏感なので、小さな強度の変化を捉えることができ、それに応じてソーラーパネルの出力の電圧に変化があります。そのため、LEDの光がパネルに当たると、光の強さに応じて電圧が変化し、ソーラーパネルの電圧がアンプ（スピーカー）に送られ、アンプ（スピーカー）が信号を増幅し、アンプに接続されたスピーカーから音声出力を出します。 。
ソーラーパネルがLEDに接触している限り、出力が得られます。あなたは最大でLEDを置くことができます。クリアな音声出力を得るためにソーラーパネルから15-20cmの距離。ソーラーパネルとより高いワット数のパワーLEDの面積を増やすことで、範囲をさらに広げることができます。
以下に示すように、独自の増幅回路を作成して音声品質を向上させることができます。
Li-Fiオーディオを受信するための独自のアンプを作成します。
上記のようにすぐに利用できるスピーカーセットを使用する代わりに、独自のアンプを作成してノイズを減らすこともできます。これは、li-fiオーディオを受信するためのLM386ベースのオーディオアンプ回路の1つです。
- 正と負の電源レール間の100μFコンデンサは、電源を切り離すために使用されます。
- ICへの電源のより正確なデカップリングのために、ピン4と6の間に0.1μFのコンデンサを配置します。
- 10Kオームの抵抗と10μFのコンデンサがピン7とグランドの間に直列に接続され、オーディオ入力信号を分離します。
スピーカーからの音声がはっきりしない場合は、音が聞こえなくなるまでポットのノブを回します。LM386ベースのオーディオアンプの詳細については、こちらをご覧ください。
使用するコンポーネントの値は重要ではないことに注意してください。図に示されている値のコンポーネントがない場合は、何か近くで試してみてください。それが機能し、ICに近い接続を確立します。余分なノイズが発生するため、接続には短いワイヤを使用します。