一種實用的紅外光通信系統(tǒng)的設(shè)計

在方案設(shè)計過程中，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。接收部分用了一款常見的小功率音頻放大器D2822A，這兩個芯片構(gòu)成了紅外通信裝置的核心。該裝置語音傳播幾乎無失真，傳輸距離滿足要求，操作簡單。當(dāng)加一個中繼轉(zhuǎn)發(fā)點時，改變90度方向，效果良好。

1.方案總體設(shè)計

1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖

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)動下，將音頻信號經(jīng)基本電路來驅(qū)動紅外發(fā)光二極管將信號發(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)動下將接收到的發(fā)射信號經(jīng)D2822A功率放大，然后驅(qū)動喇叭來發(fā)出聲音，使收聽者能夠聽到發(fā)射端發(fā)出的音樂。

系統(tǒng)總體原理框圖如圖1.1所示。

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1.2 單元電路設(shè)計

1.2.1 發(fā)射部分電路

聲音信號從MP3或信號發(fā)生器的音頻輸出插座引出。MP3輸出的音頻信號經(jīng)過電容C1耦合至VT1 S8050進(jìn)行一級放大后驅(qū)動紅外線發(fā)光二極管，VD1、VD2發(fā)光，聲音信號的變化引起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，將音頻信號放大以驅(qū)動VD1、VD2發(fā)光，將信號發(fā)射出去。

發(fā)射電路如圖1.2所示。

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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。有一個紅外線接收管。當(dāng)被音頻信號調(diào)制的紅外光照到紅外線接收管表面時，接收管將接收的經(jīng)聲音調(diào)制的紅外線光信號轉(zhuǎn)換成電信號，即在接收管兩端產(chǎn)生一個與音頻信號變化規(guī)律相同的電信號，該信號經(jīng)C7耦合至進(jìn)行功率放大后驅(qū)動揚聲器發(fā)聲。

接收電路如圖1.3所示。

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1.2.3 中繼結(jié)點電路

在中繼結(jié)點電路的設(shè)計中，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，很好實現(xiàn)了改變通信方向90度，距離延長也可通信。

電路圖如圖1.4所示。

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2.系統(tǒng)測試

電路的測試方案分析：

(1)在發(fā)射端輸入800HZ單音信號時，測試在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單音信號時，減少發(fā)射端的輸入信號為0V(即擋住紅外線的傳播路徑)，用低頻毫伏表測量此時輸出端的噪聲電壓。

3.結(jié)論

本設(shè)計方案由于系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計合理，功能電路實現(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，還原出的音頻信號無明顯失真;②單音頻信號輸入時，輸出電壓的有效值大于0.4V，噪聲電壓小于0.1V;③指示燈能表明信號的有無;④能實現(xiàn)中繼轉(zhuǎn)發(fā)，通信方向改變90度，可繼續(xù)傳輸信號，且無明顯失真。