電路賞析 紅外無線音頻收發電路

紅外線是有限距離內

無線數據傳輸常用的媒介之一。本文中,我們將來了解如何用紅外LED打造一個簡略的無線音頻傳輸器。使用該電路可以讓你的IPod,手機或電腦直接在外部揚聲器上播放音樂,而不需要將他們用音頻線相連。但是這樣的電路限制比較大,現在更完善的方式是藍牙播放,此處只是一個解釋紅外傳輸更有趣的電路。

工作原理

該電路的工作原理需要用兩個獨立電路來解釋,一是發射器電路,二是接收器電路。其中發射器電路會與3.5mm音頻接口相連,用於音頻輸入,而接收器電路將與揚聲器連接用於播放音樂。音頻信號將通過發射器電路上的紅外LED發射出去;而接收器電路上的光電二極管

則負責接收該信號。但是因為光電二極管收到的音頻信號十分微弱,所以我們需要用LM386放大器電路來放大,最終在揚聲器上播放出來。

這有點像電視遙控器,你將紅外LED對準電視然後按下按鍵,它就會發送一個信號,隨後被光電二極管(通常是TSOP)接收,信號解碼後電視會得知你所按下的按鍵。而此處傳輸的信號是音頻信號,接收器是普通的光電二極管。這項技術在普通LED和太陽能電池板上也能實現,和我們現在常談到的Li-Fi技術也有相似之處。

所需電子元器件

紅外LED

3.5mm音頻接口

LM386

光電二極管

100kΩ可調電阻

定值電阻(1kΩ,10kΩ,100kΩ)

電容(0.1uF,10uF,22uF)

電路圖

該電路的完整電路原理圖如下

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發射器電路

發射器電路只有幾個紅外LED和電阻組成,並直接與電池和音頻源相連。而可能遇上問題的地方就是將音頻接口放入到電路中去。尋常的音頻接口會有三個輸出引腳,兩個用於一左一右兩個聲道,另一個則作為接地起到屏蔽作用。我們只需要一個信號引腳就好。你可以用萬用表來選擇最合適的引腳。此處電路中音頻接口的引腳格式如下圖所示。

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發射器電路的原理比較簡單,紅外LED上的紅外光起到載波信號的作用,而紅外光的強度則作為調製信號。所以我們通過音頻源來驅動紅外LED的話,電池會使紅外LED基於音頻信號而變換強度。我們這裡用到了兩個紅外LED增加電路的範圍;該電路可以通過5V到9V的電源驅動,實物中使用了穩壓的5V取代電池,所以沒有使用電路圖中限流電阻1kΩ。實物連接如下,此處使用IPod作為音頻源,但是你還是可以使用任何有音頻接口的設備(當然非3.5mm的手機就不行了)

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接收器電路

接收器電路由光電二極管組成,並與音頻放大器電路相連。音頻放大器電路是由常見的LM386組成的,這個電路的優勢也在於所需器件很少。這個電路的供電範圍在5V到12V,你可以用穩壓模塊輸出+5V這樣就不用再用9V的電池了。實物圖如下。

電路賞析 紅外無線音頻收發電路

LM386的引腳如下圖所示

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引腳1和8:這兩個是增益控制引腳,內部增益被設為20,但可以通過兩引腳間的電容增大到200。我們用10uF的電容C3將其增大到最高增益200。合理的電容可以讓這個值在20到200之間變換。

引腳2和3:這是聲音信號的輸入引腳。引腳2位負輸入引腳,應與地相連。引腳3為正輸入引腳,也是聲音信號輸入的地方。在我們的電路中。正輸入引腳與電容麥克風和100kΩ的電位計RV1相連。電位計可以當做

音量控制器。

引腳4和6:LM386的電源引腳,引腳6用於+Vcc,而引腳4接地。電路的驅動範圍在5V-12V之間。

引腳5:這是輸出引腳,也是我們得到放大過後的音頻信號的地方。我們將它與揚聲器相連,中間加入一個用於濾除直流合噪聲的電容C2。

引腳7:這是旁路引腳。我們可以留空,或者接地,也可以用一個電容來提升穩定性。

電路的調試

搭建好電路後,將它們分別上電,並與音頻源相連,將接收器電路和發送器電路放在10cm左右的對稱位置。如果你沒有聽到聲音的話,可以試著調整電位器RV1。

電路賞析 紅外無線音頻收發電路

如果電路直接成功了,那麼恭喜你,因為這個電路有很多可能出錯的地方,首先在麵包板上搭建音頻電路很容易受到噪聲的影響。所以如果首次沒能成功的話,可以按照以下思路來排錯。

1.發射器電路三點後,用你的手機相機來檢測紅外LED是否在閃光,在暗室中更容易發現。在有光照的屋子裡,相機也很難捕捉到紅外光。

2.接收器電路搭建完畢後,將光電二極管用3.5mm接口替換,然後播放一首歌曲。你手機中的音樂應該會被放大並在揚聲器中播放出來,如果不管用的話就繼續調整電位器RV1。一旦確保正常工作後再將光電二極管替換回去。

3.除了上面兩步之外,還要確保兩個電路之間的距離,儘可能固定發射器電路,調整接收器電路的角度直到接收到信號為止。

本主題由 elecfans短短 於 前天 17:33 解除置頂

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LM386的引腳如下圖所示

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引腳1和8:這兩個是增益控制引腳,內部增益被設為20,但可以通過兩引腳間的電容增大到200。我們用10uF的電容C3將其增大到最高增益200。合理的電容可以讓這個值在20到200之間變換。

引腳2和3:這是聲音信號的輸入引腳。引腳2位負輸入引腳,應與地相連。引腳3為正輸入引腳,也是聲音信號輸入的地方。在我們的電路中。正輸入引腳與電容麥克風和100kΩ的電位計RV1相連。電位計可以當做音量控制器。

引腳4和6:LM386的電源引腳,引腳6用於+Vcc,而引腳4接地。電路的驅動範圍在5V-12V之間。

引腳5:這是輸出引腳,也是我們得到放大過後的音頻信號的地方。我們將它與揚聲器相連,中間加入一個用於濾除直流合噪聲的電容C2。

引腳7:這是旁路引腳。我們可以留空,或者接地,也可以用一個電容來提升穩定性。

電路的調試

搭建好電路後,將它們分別上電,並與音頻源相連,將接收器電路和發送器電路放在10cm左右的對稱位置。如果你沒有聽到聲音的話,可以試著調整

電位器RV1。

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如果電路直接成功了,那麼恭喜你,因為這個電路有很多可能出錯的地方,首先在麵包板上搭建音頻電路很容易受到噪聲的影響。所以如果首次沒能成功的話,可以按照以下思路來排錯。

1.發射器電路三點後,用你的手機相機來檢測紅外LED是否在閃光,在暗室中更容易發現。在有光照的屋子裡,相機也很難捕捉到紅外光。

2.接收器電路搭建完畢後,將光電二極管用3.5mm接口替換,然後播放一首歌曲。你手機中的音樂應該會被放大並在揚聲器中播放出來,如果不管用的話就繼續調整電位器RV1。一旦確保正常工作後再將光電二極管替換回去。

3.除了上面兩步之外,還要確保兩個電路之間的距離,儘可能固定發射器電路,調整接收器電路的角度直到接收到信號為止。

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