Инфракрасный беспроводной передатчик и приемник звука: 6 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Беспроводное аудио уже является технически продвинутой областью, где Bluetooth и радиочастотная связь являются основными технологиями (хотя большая часть коммерческого аудиооборудования работает с Bluetooth). Проектирование простой схемы IR Audio Link не будет выгодным по сравнению с существующими технологиями, но, безусловно, будет полезным опытом в области беспроводной передачи звука.

Причина того, что это не выгодно, заключается в том, что в отличие от Bluetooth, ИК-связь является прямой видимостью, то есть и передатчик, и приемник всегда должны быть обращены друг к другу без каких-либо препятствий. Кроме того, диапазон может быть не таким большим, как у обычного беспроводного аудио по Bluetooth.

Тем не менее, для понимания, позвольте мне разработать простую схему IR Audio Link с использованием легко доступных компонентов.

Шаг 1. Необходимые компоненты

1. ИК-светодиоды
2. BC548
3. Макетная плата
4. Фотодиод
5. Горшок 100K
6. LM386
7. Резисторы (1к, 10к, 100к)
8. Конденсаторы (0,1 мкФ, 10 мкФ, 22 мкФ)

Этот проект спонсируется LCSC. Я использовал электронные компоненты от LCSC.com. LCSC стремится предлагать широкий выбор оригинальных высококачественных электронных компонентов по лучшей цене. Зарегистрируйтесь сегодня и получите скидку 8 долларов на первый заказ.

Шаг 2: Принцип работы

Принцип, лежащий в основе схемы, состоит в том, что у нас будет две отдельные схемы. Одна - это схема передатчика, а другая - схема приемника, схема передатчика будет подключена к аудиоразъему 3,5 мм для аудиовхода, а схема приемника будет подключена к динамику для воспроизведения песен. Аудиосигнал будет передаваться через ИК-светодиод от схемы передатчика; ИК-сигналы затем будут приниматься фотодиодом, который будет помещен в схему приемника. Звуковой сигнал, полученный таким образом фотодиодом, будет очень слабым и, следовательно, он будет усилен схемой усилителя LM386 и, наконец, воспроизведен на динамике.

Он очень похож на пульт вашего телевизора: когда вы нажимаете кнопку, ИК-светодиод на передней панели телевизора, он передает сигнал, который будет улавливаться фотодиодом (обычно TSOP), и сигнал будет декодирован, чтобы определить, какая кнопка вы нажали, проверьте здесь универсальный ИК-пульт с помощью TSOP. Точно так же здесь передаваемый сигнал будет аудиосигналом, а приемник будет простым фотодиодом. Этот метод также будет работать с обычными светодиодами и солнечными батареями; вы можете прочитать статью Audio Transfer using Li-Fi, чтобы понять, чем этот метод очень похож на технологию Li-Fi.

Шаг 3: Схема передатчика

Схема передатчика состоит только из пары ИК-светодиодов и резистора, подключенных непосредственно к источнику звука и батарее. Одно из сложных мест, где вы можете столкнуться с проблемой, - это подключение аудиоразъема к цепи. Обычный аудиоразъем будет иметь три выходных контакта, два для левого и правого наушников, а другой - экран, который будет действовать как заземление. Нам нужен один сигнальный контакт, который может быть как левым, так и правым, и один контакт заземления для нашей схемы. Вы можете использовать мультиметр для подключения, чтобы найти правильные распиновки.

Работа схемы передатчика довольно проста, ИК-свет от ИК-светодиода действует как несущий сигнал, а интенсивность ИК-света действует как модулирующий сигнал. Таким образом, если мы запитаем ИК-светодиод через источник звука, батарея будет освещать ИК-светодиод, и интенсивность, с которой он светится, будет зависеть от аудиосигнала. Здесь мы использовали два ИК-светодиода, чтобы увеличить дальность действия схемы; в противном случае мы можем использовать даже один. Я собираю свою схему на макетной плате, и на схему можно подавать питание от 5 В до 9 В, я использовал регулируемое напряжение 5 В вместо батареи, поэтому я не использовал ограничивающий ток резистор 1 кОм. Схема макета показана ниже. Я подключил сюда свой iPod в качестве источника звука, но могу использовать все, что имеет аудиоразъем (извините, пользователи iPhone).

Шаг 4: Цепь приемника

Схема приемника состоит из фотодиода, подключенного к цепи звукового усилителя. Схема аудиоусилителя построена с использованием популярной микросхемы LM386 от Texas Instruments, преимущество этой схемы состоит в том, что она требует минимального количества компонентов. Эта схема также может питаться от напряжения в диапазоне от 5 В до 12 В, я использовал свой макетный модуль регулятора для подачи + 5 В в схему, но вы также можете использовать батарею на 9 В.

Контакты 1 и 8: это контакты управления усилением, внутреннее усиление установлено на 20, но его можно увеличить до 200, используя конденсатор между контактами 1 и 8. Мы использовали конденсатор C3 емкостью 10 мкФ, чтобы получить максимальное усиление, т.е. 200 • Коэффициент усиления можно отрегулировать до любого значения от 20 до 200, используя соответствующий конденсатор.

Контакты 2 и 3: это входные PIN-коды для звуковых сигналов. Контакт 2 - это отрицательная входная клемма, подключенная к земле. Контакт 3 - это положительный входной контакт, на который подается звуковой сигнал для усиления. В нашей схеме он подключен к положительному выводу конденсаторного микрофона с помощью потенциометра RV1 на 100 кОм. Потенциометр действует как ручка регулировки громкости.

Контакты 4 и 6: это контакты источника питания IC, контакт 6 для + Vcc, а контакт 4 - для заземления. Схема может питаться напряжением от 5 до 12 В.

Контакт 5: это выходной контакт, с которого мы получаем усиленный звуковой сигнал. Он подключен к динамику через конденсатор C2 для фильтрации шума, связанного по постоянному току.

Контакт 7: это клемма байпаса. Его можно оставить открытым или заземлить с помощью конденсатора для стабильности.

Шаг 5: Как работать со схемой ИК-передатчика и приемника звука?

• Первоначально подключите передатчик и приемник отдельно в соответствии с принципиальной схемой.
• Подайте питание на секции передатчика и приемника, используя две батареи 9 В.
• Подключите динамик 8 Ом к выходу микросхемы усилителя звука LM386.
• Убедитесь, что расстояние между секциями передатчика и приемника не превышает 30 см.
• Подайте аудиосигнал на передатчик с помощью мобильного телефона или музыкального проигрывателя. Теперь вы можете послушать звук динамика.
• Отсоедините батареи от передатчика и приемника.

Для людей, у которых он не заработал с первого раза, выполните следующие действия по отладке схемы.

• После включения цепи передатчика используйте камеру мобильного телефона, чтобы проверить, светится ли ИК-светодиод, сделайте это в темной комнате, чтобы вы могли легко его обнаружить. В ярко освещенной комнате даже камера не может улавливать ИК-свет. Если он светится, значит, передатчик работает должным образом.
• После сборки схемы приемника замените фотодиод на разъем 3,5 мм и проиграйте песню. Звук с вашего телефона должен усиливаться и воспроизводиться через динамик, если не регулировать RV1, пока он не начнет работать. Убедившись в работоспособности, снова замените разъем 3,5 мм на фотодиод.
• Переходите к этому шагу только после выполнения двух вышеупомянутых. Не ожидайте, что схема будет работать на большем расстоянии, оставьте передатчик на фиксированном месте и попробуйте расположить приемник под разными углами, пока он не улавливает сигналы.