一種實(shí)用的紅外光通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在方案設(shè)計(jì)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(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(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。

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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(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。

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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。

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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。