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TPE

xcccccccccccccccccccccccc
by

jean richard

on 23 March 2015

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Transcript of TPE

Sujet de TPE : Une interface Li-Fi ( Light fidelity )
Thème de l’année :
Questions soulevées par les réalisations techniques, les défis du XXI siècle
Sous-thème :
améliorations des conditions de vie.
Thème sociétal :
Amélioration de la communication entre les usagers
Problématique exprimée :
Aujourd'hui les données virtuelles sont de plus en plus imposantes et le partage de données est de plus en plus lent. Une alternative plus rapide en ne compromettant pas l'impact
humain est-elle envisageable ?
Première partie
Deuxième partie
Troisième partie
Présentation d'un système technique
Analyse Fonctionnelle d'un système LI-FI
Comment ça marche la LI-FI au juste ?
Technologie "WI-FI" (ou "Airport")inventée en 1999 par Apple
Transmettre des informations en utilisant une technologie sans fil
WI-FI révolutionne le monde de par ses nombreuses qualités : celle-ci est rapide, "sans fil" (onde radio) et sécurisée. Aujourd'hui, toutes ces qualités qui caractérisaient la WIFI tendent à être controversées.
"Un nouveau record a été établi par des chercheurs britanniques avec une vitesse de 10 Gigabit/s (utilisation de 3 LED de couleurs primaires pour générer une couleur blanche). Le précédent record avait établi quelques mois avant par des chercheurs allemands à 3 Gigabit/s ce qui représente déjà une vitesse 30 fois supérieure à celle du WI-FI et plus rapide que celle de la fibre optique de Google."
CONCLUSION
INTRODUCTION
Inventeur du téléphone : Alexander Graham Bell.
Photophone : transmettre sur plusieurs centaines de mètres le son de sa voix en utilisant la lumière du Soleil
Disparaît après apparition des communications radios.
Alexander Graham Bell « Can imagination picture what the future of this invention is to be!. » (« notre imagination peut-elle nous dire ce que sera le futur de cette invention ? »).
Développement des L.E.D
Degré de commutation très rapide (actuellement, jusqu'à 1 milliard de fois par secondes.)
Premières expériences de communications LI-FI en 2005.
Société OLEDCOMM France Lifi géolocalisation.
1.1 ) Mais d'où vient cette idée géniale ?
1.2 ) Standardisation et normes.
Moyen de transmission sans fil basé sur la lumière visible
Wi-Fi basée sur les ondes radio
LiFi basée sur les LED
L'homme ne peut distinguer le clignotement des LEDs
Protocole de transmission basé sur le codage On Off Keying (OOK) =>LED allumée ou LED éteinte
Doublé avec un codage Manchester
Normalisé par le protocole de communication établi par le comité international IEEE 802.

1.3) Description de notre projet.
Avantages

Débit fort et constant allant jusqu’à 1Go/s
Pas dangereux
Moins complexe
Moins énergivore
Moins coûteux que le wi-fi
Sécurisation des données
L'utilisateur peut se localiser à l'intérieur d’un bâtiment
Emettre sur tout le spectre lumineux (de 400nm à 800nm).
Inconvénients
Portée : 10m
Traversent pas les murs et matériaux opaques
Garder l’éclairage allumé 24h/24
D’adapter les appareils pour recevoir les données
Données ne vont que dans un sens
Si la LED est sale, elle transmettra moins bien les données
1.4) Avantages et inconvénients du li-fi
2-1 Cahier des charges
2-1-1 Objectif du projet
interface de communication unidirectionnel
prototype de carte de transmission + prototype de réception
type de codage de données
type de filtrage
I/ Transmission
Analyse et choix d'un LED
Implémentation d'un micro-contrôleur afin de coder les données transmises
Choix du protocole de transmission
II/ Réception
Analyse et choix d'un photo-récepteur
Filtrage des données
Démodulation du signal
Implémentation d'un micro-contrôleur afin de décoder les données transmises
2-1-2 Objectifs optionnels
Contexte de commercialisation (idées) :
transmission bidirectionnelle
interface rj45 (ou USB)
ethernet
information via CPL
Boîtier compact ( => esthétique )
2-2 Analyse fonctionnelle du projet
2-2-1 Graphe type bête à corne
2-2-2 Validation du besoin
2-2-3 Diagramme type Pieuvre
FP1 : Permettre à un objet connecté d'être lié au réseau, via un photo-détecteur, afin de permettre une communication
FC2 : Permettre à l'utilisateur d'utiliser sa borne LI-FI
FC3 : Ne pas être dérangé par l'environnement extérieur
FC4 : Transmettre les informations avec rapidité
FC5 : Être esthétique
FC6 : Respecter la législation
FC7 : Être adaptable aux différentes sources d'énergie
2-2-4 Caractérisation des fonctions de services
2-2-6 Hiérarchisation des fonctions de service
Éclairage intelligent
Connectivité Mobile
Santé
Aviation
Communication sous-marine
1.5) Les Divers applications de ce système.
CONCLUSION
Ainsi, nous pouvons en conclure que la Li-Fi est une alternative viable à la Wi-Fi.
La Li-Fi peut être améliorée en augmentant le nombre de clignotements par seconde par une amélioration des ampoules LED, ce qui augmenterait le débit. Les LED sont en plein essor au Japon donc on peut penser que la nouvelle place forte de la Li-Fi sera ce pays.
C'est une technologie de complément à la Wi-Fi. Comme la Wi-Fi peut l'être avec le téléphone cellulaire.
Sources
http://fr.wikipedia.org/wiki/Li-Fi
http://www.lifi-led.com/techno.htm
http://www.atlantico.fr/decryptage/10-fois-plus-rapide-que-wifi-ampoule-lifi-est-elle-hauteur-promesse-pierre-ledru-888298.html
http://gafish.fr/lifi-le-wifi-du-futur/
http://www.abavala.com/2013/10/10/en-li-fi-c-lumiere-transporte-l-information/
http://fr.wikipedia.org/wiki/Courants_porteurs_en_ligne
http://www.pcworld.fr/high-tech/actualites,des-led-place-wifi-recherche-universite-strathclyde-ecosse-lifi,535645,1.htm
http://www.usinenouvelle.com/article/le-li-fi-c-est-parti.N257008
http://www.liberation.fr/economie/2014/06/29/li-fi-et-la-lumiere-fuse_1053380
http://www.01net.com/editorial/614964/mwc-apres-le-wifi-le-lifi/
http://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9compilateur
http://www.oledcomm.com/
https://www.lenergieenquestions.fr/que-la-lumiere-soit-oledcomm-leve-des-fonds-pour-le-li-fi/
http://www.streetlightvision.com/?sourceid=lightingdotcom
http://france3-regions.francetvinfo.fr/paris-ile-de-france/2013/12/10/le-lifi-ou-quand-la-lumiere-vous-connecte-internet-374879.html
http://france3-regions.francetvinfo.fr/paris-ile-de-france/2012/11/22/le-li-fi-pour-vos-objets-connectes-149392.html
http://projets-imasc.plil.net/mediawiki/index.php?title=LiFi
http://arduino.cc
http://openclassroom.com

3-1 Présentation du matériel
Besoin de deux parties : partie émettrice et partie réceptrice
Décompose en deux parties :
Partie
émettrice
Carte Arduino UNO
Deux LED de 4700mcd
Deux resistors et quelques fils de connexion.
Partie

réceptrice
Carte Raspberry Pi
Deux Phototransistors.
Un convertisseur Analogique/Numérique MCP3008.
Un potentiomètre (optionnel)
Un resistor
Un écran LCD de 16x2 cases.
3-2 Principe schématisé
3-3-1 Arduino avez-vous dit ?
micro-contrôleur "open-source"
micro-contrôleur
élément essentiel d'un ordinateur
"open-source"
liberté totale de l'utilisateur.
3-4 Programmes...
3-4-1 Partie émission
3-4-2 Partie réception
3-3 Cartes.....
3-3-2 Raspberry π
Carte plus puissante qu'une carte arduino UNO (possède un système d'exploitation)
Comprend de nombreux langages
Pas de ports analogiques fournis => Utilisation du MCP3008
Nano-ordinateur monocarte à processeur ARM.
Codage pouvant être subdivisé en trois parties
réglages et paramètres
programme principal
définition de l'allumage de lampe
O
O
Comité international IEEE 802 ( réseaux locaux et métropolitains )
Débits suffisants (audio/video etc)
Compatibilité avec les éclairages LED existants
Réglementation en vigueur sur la sécurité oculaire des usagers
Script Python nécessitant la bibliothèque "WiringPi" et "pyduino_pcduino" (Contrôle les broches GPIO, et ajout des fonctions arduino pour ne pas réapprendre entièrement un autre langage.).
INTRODUCTION
D'où notre problématique:
"Aujourd'hui les données virtuelles sont de plus en plus imposantes et le partage de données est de plus en plus lent. Une alternative plus rapide en ne compromettant pas l'être humain est-elle envisageable ?
Pour la réalisation d'un projet, il est nécessaire de appuyer sur trois principaux piliers :
Le pilier Technique (Est-ce réalisable ?)
Le pilier Juridique (Ai-je le droit de commercialiser ce produit ?)
Le pilier Économique (Peut-on trouver un profit à la réalisation de ce projet ?)
Piliers nécessaires à la faisabilité d'un projet.
Démarche marketing

Chiffrage du projet & Améliorations possibles

1x Raspberry pi
1x Arduino UNO
1x nappe de fils GPIO
20x fils de connexion
3x résistances
2x LEDs haute luminosité
2x phototransistors
1x MCP3008
2x BreadBoard
1x écran LCD
TOTAL = 73.78 €
2nde étape =>
transmettre des images
. (Augmentation de 20€ par rapport au prix de départ.)
3ème étape =>
connexion à internet
mais :
Pas les capacités intellectuelles et financières.
Pas le temps.
Pas suffisamment nombreux.
Prix variable d'où une estimation du coût de la borne Li-Fi
Estimation du coût de la borne Li-Fi
39,50
19,50
1,59
1,60
0,60
0,60
0,60
3,50
3,40
2,89
Prix de la deuxième phase
Câble Ethernet Rj45
LED à Haute Commutation
Capteurs à Haute Commutation
Coque Extérieure (suivant les goûts de l'utilisateur)
Port CPL (Optionnel)
93,78
12,10
50-100?
50-100?
± 2,50?

20-100?
TOTAL
± 228,38 - 408,38 €
Celui-ci comprend 3 parties principales :
1) - Calibrage des phototransistors.

2) - Initialisation de l'écran LCD pour un envoi de caractères.

3) - Décryptage du signal transmettant les valeurs numériques à la partie 2 qui les affiches.
Exemple du script de calibrage
:
2-2-7 Recherche de solutions techniques
Fonction de service
(ici FP1)

Fonctions techniques
Solutions
techniques
3-5 Vidéo du montage
Full transcript