張琳 劉億文 曹義 邢玉秀

【摘要】紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，由英國科學(xué)家赫歇爾于1800年發(fā)現(xiàn)，又稱為紅外熱輻射，他將太陽光用三棱鏡分解開，在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計(jì)，試圖測量各種顏色的光的加熱效應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，位于紅光外側(cè)的那支溫度計(jì)升溫最快。因此得到結(jié)論：太陽光譜中，紅光的外側(cè)必定存在看不見的光線，這就是紅外線。也可以當(dāng)作傳輸之媒介。此設(shè)計(jì)是通過利用功放模塊LM386組成的無線耳機(jī)裝置，通過利用紅外線發(fā)光二極管和紅外線接收管的共同作用之下，實(shí)現(xiàn)紅外線的無線傳輸功能，從而達(dá)到無線耳機(jī)的作用。

1.總體的設(shè)計(jì)方案

1.1 設(shè)計(jì)思想

在日常的生活當(dāng)中，我們都希望上能夠用上簡單實(shí)用的工具來是我們的生活變得更加簡單，實(shí)際生活中用到的耳機(jī)大多數(shù)是有線的，受到了耳機(jī)線的制約，在日常生活當(dāng)中使用起來難免會(huì)有些不方便。利用紅外線來改善這種狀況，不僅能夠使耳機(jī)擺脫線路的困擾，在距離上實(shí)現(xiàn)了無線傳輸?shù)墓δ?，使我們的生活變得簡單?/p>

1.2 方案的確立

發(fā)射端和接收端的選定，采用紅外線發(fā)光二極管和紅外接收二極管。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940nm左右，紅外線的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設(shè)備。電路調(diào)試簡單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作。而且在家里面大多數(shù)是利用其紅外無線傳輸功能，現(xiàn)在紅外遙控在家用電器、室內(nèi)近距離（小于10米）遙控中得到了廣泛的應(yīng)用。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較?。?00mW左右），所以紅外接收二極管接收到的信號比較微弱。紅外發(fā)射端是用紅外線來傳送控制信號的，它的特點(diǎn)是有方向性、不能有阻擋、距離一般不超過7米、不受電磁干擾，電視機(jī)遙控器就是利用紅外線。功放器件的選取，采用LM386，因?yàn)樗堑蛽p耗電源所設(shè)計(jì)的功率放大器集成電路，設(shè)計(jì)簡單，在實(shí)際電路當(dāng)中易于實(shí)現(xiàn)其功能，且現(xiàn)象明顯的特點(diǎn)。

1.3 總的設(shè)計(jì)原理

紅外耳機(jī)的基本工作原理是：發(fā)射端發(fā)出紅外線，將電信號轉(zhuǎn)換成光信號發(fā)射出去，再由接收端將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過由三極管和電容等組成的自動(dòng)電平控制電路，將音頻的電信號穩(wěn)定的輸入到功放模塊中，最后由模塊驅(qū)動(dòng)耳機(jī)發(fā)聲。

2.驅(qū)動(dòng)模塊介紹

LM386是一種音頻集成功放，具有自身功耗低、更新內(nèi)鏈增益可調(diào)整、電源電壓范圍大、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)的功率放大器，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。LM386是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的音頻功率放大器，主要應(yīng)用于低電壓消費(fèi)類產(chǎn)品。為使外圍元件最少，電壓增益內(nèi)置為20。但在1腳和8腳之間增加一只外接電阻和電容，便可將電壓增益調(diào)為任意值，直至200。輸入端以地位參考，同時(shí)輸出端被自動(dòng)偏置到電源電壓的一半，在6V電源電壓下，它的靜態(tài)功耗僅為24mW，使得LM386特別適用于電池供電的場合。LM386的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。

3.紅外接收和發(fā)射模塊

3.1 紅外線接收二極管

紅外接收二極管能很好地接收紅外發(fā)光二極管發(fā)射的波長為94Onm的紅外光信號，而對于其他波長的光線則不能接收。因而保證了接收的準(zhǔn)確性和靈敏度。紅外接收電路通常由紅外接收二極管與放大電路組成，放大電路通常又由一個(gè)集成塊及若干電阻電容等元件組成，并且需要封裝在一個(gè)金屬屏蔽盒里，因而電路比較復(fù)雜，體積卻很小，還不及一個(gè)7805體積大！SFH506-38與RPM-638是一種特殊的紅外接收電路，它將紅外接收管與放大電路集成在一體，體積?。ù笮∨c一只中功率三極管相當(dāng)），密封性好，靈敏度高，并且價(jià)格低廉，市場售價(jià)只有幾元錢。它僅有三條管腳，分別是電源正極、電源負(fù)極以及信號輸出端，其工作電壓在5V左右，只要給它接上電源即是一個(gè)完整的紅外接收放大器，使用十分方便。它的主要功能包括放大，選頻，解調(diào)幾大部分，要求輸入信號需是已經(jīng)被調(diào)制的信號。經(jīng)過它的接收放大和解調(diào)會(huì)在輸出端直接輸出原始的信號。從而使電路達(dá)到最簡化！靈敏度和抗干擾性都非常好，可以說是一個(gè)接收紅外信號的理想裝置。

3.2 紅外線發(fā)光二極管

常用的紅外發(fā)光二極管（如SE303.PH303），其外形和發(fā)光二極管LED相似，發(fā)出紅外光。管壓降約1.4v，工作電流一般小于20mA。為了適應(yīng)不同的工作電壓，回路中常常串有限流電阻。

發(fā)射紅外線去控制相應(yīng)的受控裝置時(shí)，其控制的距離與發(fā)射功率成正比。為了增加紅外線的控制距離，紅外發(fā)光二極管工作于脈沖狀態(tài)，因?yàn)槊}動(dòng)光（調(diào)制光）的有效傳送距離與脈沖的峰值電流成正比，只需盡量提高峰值Ip，就能增加紅外光的發(fā)射距離。提高Ip的方法，是減小脈沖占空比，即壓縮脈沖的寬度T，一些彩電紅外遙控器，其紅外發(fā)光管的工作脈沖占空比約為1/3-1/4；一些電器產(chǎn)品紅外遙控器，其占空比是1/10。減小脈沖占空比還可使小功率紅外發(fā)光二極管的發(fā)射距離大大增加。常見的紅外發(fā)光二極管，其功率分為小功率（1mW-10mW）、中功率（20mW-50mW）和大功率（50mW-100mW以上）三大類。要使紅外發(fā)光二極管產(chǎn)生調(diào)制光，只需在驅(qū)動(dòng)管上加上一定頻率的脈沖電壓。紅外線發(fā)射與接收的方式有兩種，其一是直射式，其二是反射式。直射式指發(fā)光管和接收管相對安放在發(fā)射與受控物的兩端，中間相距一定距離；反射式指發(fā)光管與接收管并列一起，平時(shí)接收管始終無光照，只在發(fā)光管發(fā)出的紅外光線遇到反射物時(shí)，接收管收到反射回來的紅外光線才工作。

4.結(jié)論

本文給出了紅外無線耳機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理以及在硬件方面的具體實(shí)現(xiàn)。介紹的紅外無線耳機(jī)，就能夠克服由于連接線造成的煩惱，使用者可以在2-4m的范圍內(nèi)使用，而且，通常的情況下，可以接上1-4副耳機(jī)同時(shí)接聽。本系統(tǒng)的制作采用的是一個(gè)紅外無線耳機(jī)，接收端和發(fā)射端采用獨(dú)立的形式，使用時(shí)將插頭XP插入電視機(jī)、收錄機(jī)的耳機(jī)插座內(nèi)，音頻信號通過XP經(jīng)電容Cl耦合、三極管VTl放大，再由紅外發(fā)射二極管VD1和VD2向外發(fā)射載有音頻電波的紅外線。

參考文獻(xiàn)

[1]孫余凱，項(xiàng)綺明，吳明山，等.教你看懂模擬使用電路[M].北京電子工業(yè)出版社.

[2]趙健.實(shí)用聲光及無線電遙控點(diǎn)路300例[M].中國電力出版社.