Bezprzewodowy nadajnik i odbiornik audio na podczerwień: 6 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:30

Wireless Audio to już zaawansowana technicznie dziedzina, w której komunikacja Bluetooth i RF to główne technologie (chociaż większość komercyjnego sprzętu audio współpracuje z Bluetooth). Zaprojektowanie prostego obwodu łącza audio na podczerwień nie byłoby korzystne w porównaniu z istniejącymi technologiami, ale z pewnością będzie nauką o bezprzewodowym przesyłaniu dźwięku.

Powodem, dla którego nie jest to korzystne, jest fakt, że w przeciwieństwie do Bluetooth, IR jest komunikacją w zasięgu wzroku, tj. zarówno nadajnik, jak i odbiornik muszą być zawsze naprzeciw siebie bez żadnych przeszkód. Ponadto zasięg może nie być tak duży, jak w przypadku typowego bezprzewodowego dźwięku Bluetooth.

Niemniej jednak, w celu zrozumienia, pozwolę sobie zaprojektować prosty obwód IR Audio Link przy użyciu łatwo dostępnych komponentów.

Krok 1: Komponenty, których potrzebujesz

1. Diody podczerwieni
2. BC548
3. Deska do krojenia chleba
4. Fotodioda
5. Garnek 100K
6. LM386
7. Rezystory (1k, 10k, 100k)
8. Kondensatory (0,1uF, 10uF, 22uF)

Ten projekt jest sponsorowany przez LCSC. Używam komponentów elektronicznych z LCSC.com. Firma LCSC jest bardzo zaangażowana w oferowanie szerokiego wyboru oryginalnych, wysokiej jakości komponentów elektronicznych w najlepszej cenie. Zarejestruj się już dziś i zyskaj 8 USD zniżki na pierwsze zamówienie.

Krok 2: Zasada działania

Zasadą obwodu jest to, że będziemy mieć dwa oddzielne obwody. Jeden to obwód nadajnika, a drugi to obwód odbiornika, obwód nadajnika zostanie podłączony do gniazda audio 3,5 mm dla wejścia audio, a obwód odbiornika zostanie podłączony do głośnika w celu odtwarzania utworów. Sygnał audio będzie przesyłany przez diodę podczerwieni z obwodu nadajnika; sygnały IR będą następnie odbierane przez fotodiodę, która zostanie umieszczona w obwodzie odbiornika. Sygnał audio odebrany w ten sposób przez fotodiodę będzie bardzo słaby i dlatego zostanie wzmocniony przez obwód wzmacniacza LM386 i ostatecznie odtworzony na głośniku.

Jest bardzo podobny do pilota telewizora, po naciśnięciu przycisku diody podczerwieni z przodu telewizora przesyła sygnał, który zostanie odebrany przez fotodiodę (zwykle TSOP), a sygnał zostanie zdekodowany, aby znaleźć przycisk nacisnąłeś, sprawdź tutaj uniwersalny pilot na podczerwień za pomocą TSOP. Podobnie tutaj transmitowany sygnał będzie sygnałem audio, a odbiornik będzie zwykłą fotodiodą. Ta technika będzie działać również ze zwykłymi diodami LED i panelami słonecznymi; możesz przeczytać artykuł Transfer dźwięku za pomocą Li-Fi, aby zrozumieć, w jaki sposób ta metoda jest bardzo podobna do technologii Li-Fi.

Krok 3: Obwód nadajnika

Obwód nadajnika składa się tylko z kilku diod podczerwieni i rezystora podłączonych bezpośrednio do źródła dźwięku i akumulatora. Jednym z trudnych miejsc, w których możesz napotkać problem, jest podłączenie gniazda audio do obwodu. Zwykłe gniazdo audio będzie miało trzy styki wyjściowe, dwa dla lewej i prawej słuchawki, a drugi to ekran, który będzie działał jako uziemienie. Potrzebujemy jednego pinu sygnałowego, który może być lewy lub prawy i jednego pinu uziemiającego dla naszego obwodu. Możesz użyć multimetru w łączności, aby znaleźć właściwe pinouty.

Działanie obwodu nadajnika jest dość proste, światło podczerwone z diody LED IR działa jako sygnał nośny, a natężenie światła podczerwonego działa jako sygnał modulujący. Jeśli więc zasilamy diodę IR przez źródło dźwięku, bateria oświetli diodę IR, a intensywność jej świecenia będzie oparta na sygnale audio. Użyliśmy tutaj dwóch diod podczerwieni, aby zwiększyć zasięg obwodu; w przeciwnym razie możemy użyć nawet jednego. Swój obwód zbudowałem na płytce stykowej i obwód może być zasilany w dowolnym miejscu między 5V a 9V, użyłem regulowanego 5V zamiast akumulatora, więc nie użyłem rezystora ograniczającego prąd 1K. Konfiguracja płytki prototypowej jest pokazana poniżej, podłączyłem tutaj mojego iPoda jako źródło dźwięku, ale mogę użyć wszystkiego, co ma gniazdo audio (przepraszam użytkowników iPhone'a).

Krok 4: Obwód odbiornika

Obwód odbiornika składa się z fotodiody podłączonej do obwodu wzmacniacza audio. Obwód wzmacniacza audio jest zbudowany przy użyciu popularnego układu scalonego LM386 firmy Texas Instruments, zaletą tego obwodu jest to, że jego minimalne wymagania dotyczące komponentów. Obwód ten może być również zasilany napięciem od 5 V do 12 V, użyłem mojego modułu regulatora płytki stykowej do zasilania obwodu +5 V, ale można również użyć baterii 9 V.

PIN 1 i 8: To są piny kontroli wzmocnienia, wewnętrznie wzmocnienie jest ustawione na 20, ale można je zwiększyć do 200 za pomocą kondensatora między PIN 1 i 8. Użyliśmy kondensatora C3 10uF, aby uzyskać najwyższe wzmocnienie, tj. 200 Wzmocnienie można ustawić na dowolną wartość od 20 do 200 za pomocą odpowiedniego kondensatora.

Pin 2 i 3: Są to kody PIN wejścia dla sygnałów dźwiękowych. Pin 2 to ujemny zacisk wejściowy, podłączony do masy. Pin 3 to dodatni zacisk wejściowy, w którym podawany jest sygnał dźwiękowy do wzmocnienia. W naszym obwodzie jest podłączony do dodatniego zacisku mikrofonu pojemnościowego za pomocą potencjometru 100k RV1. Potencjometr pełni funkcję pokrętła regulacji głośności.

Pin 4 i 6: są to piny zasilania układu scalonego, pin 6 to + Vcc, a pin 4 to masa. Obwód może być zasilany napięciem w zakresie 5-12V.

Pin 5: To wyjściowy PIN, z którego otrzymujemy wzmocniony sygnał dźwiękowy. Jest on podłączony do głośnika przez kondensator C2 w celu filtrowania szumów sprzężonych z prądem stałym.

Pin 7: To jest terminal obejścia. Może być pozostawiony otwarty lub może być uziemiony za pomocą kondensatora, aby zapewnić stabilność.

Krok 5: Jak obsługiwać nadajnik i odbiornik audio IR?

• Najpierw podłącz nadajnik i odbiornik osobno, zgodnie ze schematem połączeń.
• Podłącz zasilanie do części nadajnika i odbiornika za pomocą dwóch baterii 9V.
• Podłącz głośnik 8 Ω do wyjścia układu scalonego wzmacniacza audio LM386.
• Upewnij się, że odległość między sekcjami nadajnika i odbiornika jest mniejsza niż 30 cm.
• Zastosuj sygnał audio w sekcji nadajnika za pomocą telefonu komórkowego lub odtwarzacza muzyki. Teraz możesz słuchać dźwięku głośnika.
• Odłącz baterie od nadajnika i odbiornika

Dla osób, które nie działały za pierwszym razem, wykonaj kroki debugowania obwodu.

• Po włączeniu zasilania obwodu nadajnika użyj aparatu w telefonie komórkowym, aby sprawdzić, czy dioda podczerwieni się świeci, zrób to w ciemnym pomieszczeniu, aby łatwo ją wykryć. W jasnym pomieszczeniu nawet kamera nie może wykryć światła podczerwonego. Jeśli się świeci, masz pewność, że nadajnik działa zgodnie z oczekiwaniami.
• Po zbudowaniu obwodu odbiornika zamień fotodiodę na gniazdo 3,5 mm i odtwórz piosenkę. Dźwięk z telefonu powinien być wzmacniany i odtwarzany w głośniku, jeśli nie, dostosuj RV1, dopóki nie zacznie działać. Po upewnieniu się, że działa, ponownie wymień gniazdo 3,5 mm na fotodiodę.
• Przejdź do tego kroku dopiero po wykonaniu powyższych dwóch. Nie oczekuj, że obwód będzie działał na dłuższym zasięgu, pozostaw nadajnik w stałym miejscu i spróbuj ustawić odbiornik pod różnymi kątami, aż odbierze sygnały.