红外线是有限距离内无线数据传输常用的媒介之一。本文中,我们将来了解如何用红外LED打造一个简略的无线音频传输器。使用该电路可以让你的IPod,手机或电脑直接在外部扬声器上播放音乐,而不需要将他们用音频线相连。但是这样的电路限制比较大,现在更完善的方式是蓝牙播放,此处只是一个解释红外传输更有趣的电路。
工作原理
该电路的工作原理需要用两个独立电路来解释,一是发射器电路,二是接收器电路。其中发射器电路会与3.5mm音频接口相连,用于音频输入,而接收器电路将与扬声器连接用于播放音乐。音频信号将通过发射器电路上的红外LED发射出去;而接收器电路上的光电二极管则负责接收该信号。但是因为光电二极管收到的音频信号十分微弱,所以我们需要用LM386放大器电路来放大,最终在扬声器上播放出来。
这有点像电视遥控器,你将红外LED对准电视然后按下按键,它就会发送一个信号,随后被光电二极管(通常是TSOP)接收,信号解码后电视会得知你所按下的按键。而此处传输的信号是音频信号,接收器是普通的光电二极管。这项技术在普通LED和太阳能电池板上也能实现,和我们现在常谈到的Li-Fi技术也有相似之处。
所需电子元器件
红外LED
3.5mm音频接口
LM386
光电二极管
100kΩ可调电阻
定值电阻(1kΩ,10kΩ,100kΩ)
电容(0.1uF,10uF,22uF)
电路图
该电路的完整电路原理图如下
发射器电路
发射器电路只有几个红外LED和电阻组成,并直接与电池和音频源相连。而可能遇上问题的地方就是将音频接口放入到电路中去。寻常的音频接口会有三个输出引脚,两个用于一左一右两个声道,另一个则作为接地起到屏蔽作用。我们只需要一个信号引脚就好。你可以用万用表来选择最合适的引脚。此处电路中音频接口的引脚格式如下图所示。
发射器电路的原理比较简单,红外LED上的红外光起到载波信号的作用,而红外光的强度则作为调制信号。所以我们通过音频源来驱动红外LED的话,电池会使红外LED基于音频信号而变换强度。我们这里用到了两个红外LED增加电路的范围;该电路可以通过5V到9V的电源驱动,实物中使用了稳压的5V取代电池,所以没有使用电路图中限流电阻1kΩ。实物连接如下,此处使用IPod作为音频源,但是你还是可以使用任何有音频接口的设备(当然非3.5mm的手机就不行了)
接收器电路
接收器电路由光电二极管组成,并与音频放大器电路相连。音频放大器电路是由常见的LM386组成的,这个电路的优势也在于所需器件很少。这个电路的供电范围在5V到12V,你可以用稳压模块输出 5V这样就不用再用9V的电池了。实物图如下。