一種實(shí)用型紅外光通信裝置的設(shè)計(jì)方案
在方案設(shè)計(jì)過(guò)程中,發(fā)射部分使用了S8050放大器,它是一種功率放大器,放大其音頻信號(hào)。接收部分用了一款常見的小功率音頻放大器D2822A,這兩個(gè)芯片構(gòu)成了紅外通信裝置的核心。該裝置語(yǔ)音傳播幾乎無(wú)失真,傳輸距離滿足要求,操作簡(jiǎn)單。當(dāng)加一個(gè)中繼轉(zhuǎn)發(fā)點(diǎn)時(shí),改變90度方向,效果良好。
1.方案總體設(shè)計(jì)
1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖
本耳機(jī)由發(fā)射模塊和接收模塊兩部分組成。發(fā)射模塊:主要包括基本電路及紅外發(fā)光二極管,主要是在5V電壓的驅(qū)動(dòng)下,將音頻信號(hào)經(jīng)基本電路來(lái)驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管將信號(hào)發(fā)射出去。接收模塊:主要包括S8050功率放大器及其周圍輔助元件,主要是在5V電壓的驅(qū)動(dòng)下將接收到的發(fā)射信號(hào)經(jīng)D2822A功率放大,然后驅(qū)動(dòng)喇叭來(lái)發(fā)出聲音,使收聽者能夠聽到發(fā)射端發(fā)出的音樂(lè)。
系統(tǒng)總體原理框圖如圖1.1所示。
1.2 單元電路設(shè)計(jì)
1.2.1 發(fā)射部分電路
聲音信號(hào)從MP3或信號(hào)發(fā)生器的音頻輸出插座引出。MP3輸出的音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)電容C1耦合至VT1 S8050進(jìn)行一級(jí)放大后驅(qū)動(dòng)紅外線發(fā)光二極管,VD1、VD2發(fā)光,聲音信號(hào)的變化引起VD1、VD2發(fā)光強(qiáng)度的變化,即VD1、VD2的發(fā)光強(qiáng)度受聲音的調(diào)制。直流5V電壓經(jīng)電阻R4流到VT1,然后給其提供工作電壓,將音頻信號(hào)放大以驅(qū)動(dòng)VD1、VD2發(fā)光,將信號(hào)發(fā)射出去。
發(fā)射電路如圖1.2所示。
1.2.2 接收部分電路
該電路接收部分采用一塊音頻放大集成電路D2822A進(jìn)行功率放大。有一個(gè)紅外線接收管。當(dāng)被音頻信號(hào)調(diào)制的紅外光照到紅外線接收管表面時(shí),接收管將接收的經(jīng)聲音調(diào)制的紅外線光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),即在接收管兩端產(chǎn)生一個(gè)與音頻信號(hào)變化規(guī)律相同的電信號(hào),該信號(hào)經(jīng)C7耦合至進(jìn)行功率放大后驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。
接收電路如圖1.3所示。
1.2.3 中繼結(jié)點(diǎn)電路
在中繼結(jié)點(diǎn)電路的設(shè)計(jì)中,采用了將發(fā)射電路和接收電路連成一體。其中發(fā)光二極管和光敏二極管呈垂直的關(guān)系,很好實(shí)現(xiàn)了改變通信方向90度,距離延長(zhǎng)也可通信。
電路圖如圖1.4所示。
2.系統(tǒng)測(cè)試
電路的測(cè)試方案分析:
(1)在發(fā)射端輸入800HZ單音信號(hào)時(shí),測(cè)試在8歐姆電阻負(fù)載上,接收端輸出的電壓有效值;
(2)在發(fā)射端輸入800HZ單音信號(hào)時(shí),減少發(fā)射端的輸入信號(hào)為0V(即擋住紅外線的傳播路徑),用低頻毫伏表測(cè)量此時(shí)輸出端的噪聲電壓。
3.結(jié)論
本設(shè)計(jì)方案由于系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)合理,功能電路實(shí)現(xiàn)較好,通信性能優(yōu)良、穩(wěn)定,較好地達(dá)到了題目要求的基本要求以及部分發(fā)揮要求。經(jīng)測(cè)試分析,系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn):①傳輸距離達(dá)兩米,還原出的音頻信號(hào)無(wú)明顯失真;②單音頻信號(hào)輸入時(shí),輸出電壓的有效值大于0.4V,噪聲電壓小于0.1V;③指示燈能表明信號(hào)的有無(wú);④能實(shí)現(xiàn)中繼轉(zhuǎn)發(fā),通信方向改變90度,可繼續(xù)傳輸信號(hào),且無(wú)明顯失真。