Transmission de données par laser sans fil (LiFi) – Aperçu des performances à 100 b/s

Composants et fournitures

Composant	Quantité
Arduino Nano R3	2
Plaque d'essai sans soudure (grand format)	2
Écran LCD alphanumérique 16×2	2
Fils de liaison (jumper wires)	30
Clavier 4×3 (keypad)	1
Pile 9 V	2
Connecteur pile 9 V	2
Diode laser 2 broches	1
Cellule solaire (photovoltaïque)	1
Potentiomètre rotatif	2
Résistance 10 kΩ	3

Outils et machines nécessaires

• Fer à souder
• Fil à souder sans plomb

Applications et services en ligne

• Arduino IDE

À propos de ce projet

Ce projet se compose de deux parties : un émetteur et un récepteur. Il permet d'envoyer du texte par faisceau laser en utilisant un clavier et un écran LCD.

Émetteur (Transmitter)

L'émetteur utilise un Arduino Nano, un clavier 4×3 pour saisir le message, un écran LCD pour l'afficher, et une diode laser pour transmettre les données encodées. Chaque caractère est codé sur 5 bits (A–Z et espace). L'utilisateur tape chaque lettre, appuie sur la touche de confirmation, puis sur la touche d'envoi. Le laser émet alors une trame : un bit de start (9 ms), puis les 5 bits de données (10 ms par bit), et un délai de 20 ms entre caractères.

Récepteur (Receiver)

Le récepteur utilise un second Arduino Nano, une cellule solaire comme photodétecteur (branche sur l'entrée analogique A0), et un écran LCD pour afficher le message reçu. La cellule solaire détecte les variations de lumière du laser. Un seuil est calibré au démarrage (lecture ambiante + 10). Quand le signal dépasse le seuil, le bit de start est détecté, puis les 5 bits de données sont lus à 10 ms d'intervalle. Le motif reçu est comparé à la table de codage (A–Z, espace) et le caractère correspondant s'affiche sur le LCD.

Code

Code émetteur (LI-FI Transmitter Code V 2.0)

/* LI-FI Transmitter Code V 2.0
   Written By HOUALEF AHMED RAMZI
   Started on 29-9-2020, Last Update on 14-10-2020 */
#define LaserPin 2
#include <LiquidCrystal.h>
const int rs = 12, en = 11, d4 = 6, d5 = 5, d6 = 4, d7 = 3;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);
// ... (code complet disponible en téléchargement)
// Fonctions principales :
// - KeyPad() : lecture du clavier 4x3 (retourne 1-12)
// - KeyToAscii() : conversion touche -> code ASCII (3 lettres par touche)
// - conv() : remplit le buffer de sortie avec le code 5 bits du caractère
// - start_bit() : émet le bit de start (HIGH 9 ms, puis LOW)
// - loop() : lecture clavier, gestion curseur, encodage, envoi trame laser

Code récepteur (LI-FI Receiver Code V 2.0)

/* LI-FI Receiver Code V 2.0
   Written By HOUALEF AHMED RAMZI
   Started on 29-9-2020, Last Update on 14-10-2020 */
#include <LiquidCrystal.h>
#define SolarCell A0
const int rs = 12, en = 11, d4 = 5, d5 = 4, d6 = 3, d7 = 2;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);
// Table de codage 5 bits pour A-Z et espace
// ... (code complet disponible en téléchargement)
// Fonctions principales :
// - Request() : envoie commande 'Z' et lit la réponse sur Serial1
// - loop() : détection bit de start (seuil), lecture 5 bits, comparaison table, affichage LCD

Schémas de câblage

Côté récepteur

• Cellule solaire : borne négative → GND, borne positive → A0 (analogique)
• LCD 16×2 : VSS→GND, VDD→5V, K→GND, A→5V, RW→GND, V0→curseur potentiomètre, RS→D12, EN→D11, D4→D5, D5→D4, D6→D3, D7→D2

Côté émetteur

• LCD 16×2 : même câblage mais D4→D6, D5→D5, D6→D4, D7→D3
• Keypad 4×3 : lignes (A,B,C,D) → A2, A1, D9, D7 ; colonnes (1,2,3) → D8, D10, A3 (avec résistances de tirage vers GND sur D8, D10, A3)
• Diode laser : cathode→GND, anode→D2

Note : La cellule solaire doit être placée face au laser pour recevoir les données. L'utilisateur saisit le message via le clavier et le LCD, confirme chaque lettre, puis appuie sur « envoyer ».