一種實用的紅外光通信系統的設計

在方案設計過程中，發射部分使用了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。當加一個中繼轉發點時，改變90度方向，效果良好。

1.方案總體設計

1.1 系統總體設計框圖

本耳機由發射模塊和接收模塊兩部分組成。發射模塊：主要包括基本電路及紅外發光二極管，主要是在5V電壓的驅動下，將音頻信號經基本電路來驅動紅外發光二極管將信號發射出去。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電壓的驅動下將接收到的發射信號經D2822A功率放大，然后驅動喇叭來發出聲音，使收聽者能夠聽到發射端發出的音樂。

系統總體原理框圖如圖1.1所示。

?

?

1.2 單元電路設計

1.2.1 發射部分電路

聲音信號從MP3或信號發生器的音頻輸出插座引出。MP3輸出的音頻信號經過電容C1耦合至VT1 S8050進行一級放大后驅動紅外線發光二極管，VD1、VD2發光，聲音信號的變化引起VD1、VD2發光強度的變化，即VD1、VD2的發光強度受聲音的調制。直流5V電壓經電阻R4流到VT1，然后給其提供工作電壓，將音頻信號放大以驅動VD1、VD2發光，將信號發射出去。

發射電路如圖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進行功率放大。有一個紅外線接收管。當被音頻信號調制的紅外光照到紅外線接收管表面時，接收管將接收的經聲音調制的紅外線光信號轉換成電信號，即在接收管兩端產生一個與音頻信號變化規律相同的電信號，該信號經C7耦合至進行功率放大后驅動揚聲器發聲。

接收電路如圖1.3所示。

?

?

1.2.3 中繼結點電路

在中繼結點電路的設計中，采用了將發射電路和接收電路連成一體。其中發光二極管和光敏二極管呈垂直的關系，很好實現了改變通信方向90度，距離延長也可通信。

電路圖如圖1.4所示。

?

?

2.系統測試

電路的測試方案分析：

(1)在發射端輸入800HZ單音信號時，測試在8歐姆電阻負載上，接收端輸出的電壓有效值;

(2)在發射端輸入800HZ單音信號時，減少發射端的輸入信號為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.結論

本設計方案由于系統架構設計合理，功能電路實現較好，通信性能優良、穩定，較好地達到了題目要求的基本要求以及部分發揮要求。經測試分析，系統能夠實現：①傳輸距離達兩米，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能實現中繼轉發，通信方向改變90度，可繼續傳輸信號，且無明顯失真。