基于LED音頻傳輸器

繁華的城市離不開(kāi)LED燈的裝飾，相信大家都見(jiàn)過(guò)LED，它的身影已經(jīng)出現(xiàn)在了我們的生活的各個(gè)地方，也照亮著我們的生活。紅外線是有限距離內(nèi)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸常用的媒介之一。本文中，我們將來(lái)了解如何用紅外LED打造一個(gè)簡(jiǎn)略的無(wú)線音頻傳輸器。

使用該電路可以讓你的IPod，手機(jī)或電腦直接在外部揚(yáng)聲器上播放音樂(lè)，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(xiàn)在更完善的方式是藍(lán)牙播放，此處只是一個(gè)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(gè)獨(dú)立電路來(lái)解釋?zhuān)皇前l(fā)射器電路，二是接收器電路。其中發(fā)射器電路會(huì)與3.5mm音頻接口相連，用于音頻輸入，而接收器電路將與揚(yáng)聲器連接用于播放音樂(lè)。音頻信號(hào)將通過(guò)發(fā)射器電路上的紅外LED發(fā)射出去;而接收器電路上的光電二極管則負(fù)責(zé)接收該信號(hào)。但是因?yàn)楣怆姸O管收到的音頻信號(hào)十分微弱，所以我們需要用LM386放大器電路來(lái)放大，最終在揚(yáng)聲器上播放出來(lái)。

這有點(diǎn)像電視遙控器，你將紅外LED對(duì)準(zhǔn)電視然后按下按鍵，它就會(huì)發(fā)送一個(gè)信號(hào)，隨后被光電二極管(通常是TSOP)接收，信號(hào)解碼后電視會(huì)得知你所按下的按鍵。而此處傳輸?shù)男盘?hào)是音頻信號(hào)，接收器是普通的光電二極管。這項(xiàng)技術(shù)在普通LED和太陽(yáng)能電池板上也能實(shí)現(xiàn)，和我們現(xiàn)在常談到的Li-Fi技術(shù)也有相似之處。

所需電子元器件、紅外LED x 2、3.5mm音頻接口、LM386、光電二極管、100kΩ可調(diào)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：

發(fā)射器電路

發(fā)射器電路只有幾個(gè)紅外LED和電阻組成，并直接與電池和音頻源相連。而可能遇上問(wèn)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(huì)有三個(gè)輸出引腳，兩個(gè)用于一左一右兩個(gè)聲道，另一個(gè)則作為接地起到屏蔽作用。我們只需要一個(gè)信號(hào)引腳就好。你可以用萬(wàn)用表來(lái)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。

發(fā)射器電路的原理比較簡(jiǎn)單，紅外LED上的紅外光起到載波信號(hào)的作用，而紅外光的強(qiáng)度則作為調(diào)制信號(hào)。所以我們通過(guò)音頻源來(lái)驅(qū)動(dòng)紅外LED的話，電池會(huì)使紅外LED基于音頻信號(hào)而變換強(qiáng)度。我們這里用到了兩個(gè)紅外LED增加電路的范圍;該電路可以通過(guò)5V到9V的電源驅(qū)動(dòng)，實(shí)物中使用了穩(wěn)壓的5V取代電池，所以沒(méi)有使用電路圖中限流電阻1kΩ。實(shí)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(shè)備(當(dāng)然非3.5mm的手機(jī)就不行了)

接收器電路

接收器電路由光電二極管組成，并與音頻放大器電路相連。音頻放大器電路是由常見(jiàn)的LM386組成的，這個(gè)電路的優(yōu)勢(shì)也在于所需器件很少。這個(gè)電路的供電范圍在5V到12V，你可以用穩(wěn)壓模塊輸出+5V這樣就不用再用9V的電池了。實(shí)物圖如下。

LM386的引腳如下圖所示

引腳1和8：這兩個(gè)是增益控制引腳，內(nèi)部增益被設(shè)為20，但可以通過(guò)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(gè)值在20到200之間變換。引腳2和3：這是聲音信號(hào)的輸入引腳。引腳2位負(fù)輸入引腳，應(yīng)與地相連。引腳3為正輸入引腳，也是聲音信號(hào)輸入的地方。在我們的電路中。正輸入引腳與電容麥克風(fēng)和100kΩ的電位計(jì)RV1相連。電位計(jì)可以當(dāng)做音量控制器。

引腳4和6：LM386的電源引腳，引腳6用于+Vcc，而引腳4接地。電路的驅(qū)動(dòng)范圍在5V-12V之間。引腳5：這是輸出引腳，也是我們得到放大過(guò)后的音頻信號(hào)的地方。我們將它與揚(yáng)聲器相連，中間加入一個(gè)用于濾除直流耦合噪聲的電容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(gè)電容來(lái)提升穩(wěn)定性。

電路的調(diào)試

搭建好電路后，將它們分別上電，并與音頻源相連，將接收器電路和發(fā)送器電路放在10cm左右的對(duì)稱(chēng)位置。如果你沒(méi)有聽(tīng)到聲音的話，可以試著調(diào)整電位器RV1。如果電路直接成功了，那么恭喜你，因?yàn)檫@個(gè)電路有很多可能出錯(cuò)的地方，首先在面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(méi)能成功的話，可以按照以下思路來(lái)排錯(cuò)。

1.發(fā)射器電路三點(diǎn)后，用你的手機(jī)相機(jī)來(lái)檢測(cè)紅外LED是否在閃光，在暗室中更容易發(fā)現(xiàn)。在有光照的屋子里，相機(jī)也很難捕捉到紅外光。

2.接收器電路搭建完畢后，將光電二極管用3.5mm接口替換，然后播放一首歌曲。你手機(jī)中的音樂(lè)應(yīng)該會(huì)被放大并在揚(yáng)聲器中播放出來(lái)，如果不管用的話就繼續(xù)調(diào)整電位器RV1。一旦確保正常工作后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(gè)電路之間的距離，盡可能固定發(fā)射器電路，調(diào)整接收器電路的角度直到接收到信號(hào)為止。雖然LED在生活中處處可見(jiàn)，但是LED也還有一些不足需要我們的設(shè)計(jì)人員擁有更加專(zhuān)業(yè)的知識(shí)儲(chǔ)備，這樣才能設(shè)計(jì)出更加符合生活所需的產(chǎn)品。