Transmissor e receptor de áudio sem fio baseado em infravermelho: 6 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

O áudio sem fio já é um campo tecnicamente avançado em que Bluetooth e comunicações RF são as principais tecnologias (embora a maioria dos equipamentos de áudio comerciais funcione com Bluetooth). Projetar um circuito de link de áudio infravermelho simples não seria benéfico quando comparado às tecnologias existentes, mas certamente será uma experiência de aprendizado sobre a transferência de áudio sem fio.

O motivo para não ser benéfico é o fato de que, ao contrário do Bluetooth, o infravermelho é uma comunicação em linha de visão, ou seja, tanto o transmissor quanto o receptor devem estar sempre frente a frente, sem obstáculos. Além disso, o alcance pode não ser tão grande quanto o de um Áudio Sem Fio Bluetooth típico.

No entanto, para fins de compreensão, deixe-me projetar um circuito simples de IR Audio Link usando componentes facilmente disponíveis.

Etapa 1: Componentes de que você precisa

1. LEDs infravermelhos
2. BC548
3. Tábua de pão
4. Foto-diodo
5. Pote 100K
6. LM386
7. Resistores (1k, 10k, 100k)
8. Capacitores (0,1uF, 10uF, 22uF)

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Etapa 2: Princípio de funcionamento

O princípio por trás do circuito é que teremos dois circuitos individuais. Um é o circuito do transmissor e o outro é o circuito do receptor, o circuito do transmissor será conectado ao conector de áudio de 3,5 mm para entrada de áudio e o circuito do receptor será conectado a um alto-falante para tocar as músicas. O sinal de áudio será transmitido por meio de um LED IR do circuito do transmissor; os sinais IR serão então recebidos por um fotodiodo que será colocado no circuito receptor. O sinal de áudio recebido pelo fotodiodo será muito fraco e, portanto, será amplificado por um circuito amplificador LM386 e, finalmente, reproduzido em um alto-falante.

É muito semelhante ao controle remoto da sua TV, quando você pressiona um botão no led IR na frente da sua TV, ele transmite um sinal que será captado por um fotodiodo (TSOP comumente) e o sinal será decodificado para encontrar qual botão você pressionou, verifique aqui o controle remoto IR universal usando TSOP. Da mesma forma, aqui o sinal transmitido será um sinal de áudio e o receptor será um fotodiodo simples. Esta técnica também funcionará com LEDs normais e painéis solares; você pode ler o artigo Transferência de áudio usando Li-Fi para entender como esse método é muito semelhante à tecnologia Li-Fi.

Etapa 3: Circuito do transmissor

O circuito do transmissor consiste apenas em alguns LEDs IR e resistor conectados diretamente à fonte de áudio e à bateria. Um lugar complicado onde você pode encontrar um problema é ao conectar o conector de áudio ao circuito. Um conector de áudio normal terá três pinos de saída dois para fone de ouvido esquerdo e direito e o outro é uma blindagem que atuará como um aterramento. Precisamos de um pino de sinal que pode ser esquerdo ou direito e um pino de aterramento para o nosso circuito. Você pode usar um multímetro na conectividade para encontrar a pinagem certa.

O funcionamento do circuito do transmissor é bastante simples, a luz IR do LED IR atua como um sinal de portadora e a intensidade da luz IR atua como um sinal de modulação. Portanto, se alimentarmos o led IR através de uma fonte de áudio, a bateria irá iluminar o led IR e a intensidade com que ele brilha será baseada no sinal de áudio. Usamos dois LEDs IR aqui apenas para aumentar o alcance do circuito; caso contrário, podemos usar até mesmo um. Eu construí meu circuito sobre uma placa de ensaio e o circuito pode ser alimentado em qualquer lugar entre 5V a 9V, usei 5V regulado no lugar da bateria, então não usei o resistor limitador de corrente de 1K. A configuração do breadboard é mostrada abaixo, eu conectei meu iPod aqui como uma fonte de áudio, mas posso usar qualquer coisa que tenha uma entrada de áudio (desculpem, usuários do iPhone).

Etapa 4: circuito receptor

O circuito receptor consiste em um fotodiodo que é conectado a um circuito amplificador de áudio. O circuito amplificador de áudio é construído usando o popular IC LM386 da Texas Instruments, a vantagem deste circuito é que ele exige o mínimo de componentes. Este circuito também pode ser alimentado com uma tensão que varia de 5 V a 12 V, usei meu módulo regulador de placa de ensaio para fornecer + 5 V ao circuito, mas você também pode usar uma bateria de 9 V.

PIN 1 e 8: Estes são os PINs de controle de ganho, internamente o ganho é definido como 20, mas pode ser aumentado até 200 usando um capacitor entre os PINOS 1 e 8. Usamos o capacitor C3 de 10uF para obter o ganho mais alto, ou seja, 200 O ganho pode ser ajustado para qualquer valor entre 20 e 200 usando o capacitor adequado.

Pinos 2 e 3: Estes são os PINs de entrada para sinais de som. O pino 2 é o terminal de entrada negativo, conectado ao aterramento. O pino 3 é o terminal de entrada positivo, no qual o sinal de som é alimentado para ser amplificado. Em nosso circuito, ele é conectado ao terminal positivo do microfone condensador com um potenciômetro RV1 de 100k. O potenciômetro atua como um botão de controle de volume.

Pinos 4 e 6: estes são os pinos da fonte de alimentação do IC, o pino 6 é + Vcc e o pino 4 é o aterramento. O circuito pode ser alimentado com tensão entre 5-12v.

Pino 5: Este é o PIN de saída, do qual obtemos o sinal de som amplificado. Ele é conectado ao alto-falante por meio de um capacitor C2 para filtrar o ruído DC acoplado.

Pino 7: este é o terminal de bypass. Ele pode ser deixado aberto ou pode ser aterrado usando um capacitor para estabilidade.

Etapa 5: Como operar o circuito do transmissor e receptor de áudio infravermelho?

• Inicialmente, dê ao transmissor e ao receptor as conexões separadamente, de acordo com o diagrama de circuito.
• Aplique energia às seções do transmissor e do receptor usando duas baterias de 9V.
• Conecte um alto-falante de 8 Ω na saída do amplificador de áudio LM386 IC.
• Certifique-se de que a distância entre as seções do transmissor e do receptor seja inferior a 30 cm.
• Aplique o sinal de áudio na seção do transmissor usando um telefone celular ou um reprodutor de música. Agora você pode ouvir o som do alto-falante.
• Desconecte as baterias do transmissor e receptor

Para as pessoas que não conseguiram fazer isso funcionar da primeira vez, siga as etapas para depurar o circuito.

• Depois de ligar o circuito do Transmissor, use a câmera do seu celular para verificar se o LED IV está brilhando, faça isso em uma sala escura para que você possa detectá-lo facilmente. Em uma sala iluminada, nem mesmo a câmera consegue captar a luz infravermelha. Se brilhar, então é certo que o transmissor está funcionando conforme o esperado.
• Depois de construir o circuito do receptor, substitua o fotodiodo pelo conector de 3,5 mm e toque uma música. O áudio do telefone deve ser amplificado e reproduzido no alto-falante, caso contrário, ajuste o RV1 até que comece a funcionar. Depois de garantir o funcionamento, substitua o conector de 3,5 mm pelo fotodiodo novamente.
• Prossiga para esta etapa somente após seguir os dois acima. Não espere que o circuito funcione em um alcance maior, deixe o transmissor em um local fixo e tente posicionar o receptor em diferentes ângulos até que ele capte os sinais.