LED可见光通信——实现声音信号的传输

• 设计任务

1. 通过大功率LED灯强度的变化实现30cm以上的无线通信。
2. 检测传输过程中波形的失真的程度，以及不失真的频率与幅度范围。

• 设计指标

1、 实现300Hz~3KHz（扩展8K）正弦信号（包括单频点信号或语音信号）的传输，发射和接收端均应预留测试端子，方便信号检测；

2、接收端可直接驱动8Ω负载（大功率电阻或喇叭），负载上电压大小从0~最大可调，最大不失真电压有效值＞0.4V；

3、LED发光功率应＞1W；

4、 信号传输距离>30cm，通信时LED不应有明显的闪烁。

5、5V单电源供电。

• 方案设计

1.发射原理框图

因为模拟信号较小，我们首先对其进行了放大并且舵载在直流电压上。因为LED灯的亮度会随着电压的改变而改变，所以接收端可以通过光强恢复出发送信号。LED灯在不发送信号时可以正常亮灯，发送信号时与平时的灯亮几乎没有区别。

2.接收设备系统框图：

光传感器作为输入接收设备，输入电压很小，一般为5-10mV，首先提供一个偏置电压，提高其电位，这个信号经过放大处理之后才可以利用，因此先经过前向放大5~10倍，经过一个滑动变阻器，用以调节输出音量大小。之后再经过TDA2822芯片，对原始信号进行放大，输出应达到0.4V以上，可驱动一个阻值大约8Ω的喇叭，可放出声音。

 

• 模块设计

1. 发射模块

 

因为实验条件中只给了5v的电压源，所以运放无法放大负信号，我们将信号舵载在2.5v直流电压上，则信号放大后允许的最大峰峰值为5v。

实验中放大信号运用了NE5532，放大倍数为1+R4/R5，实验中取R4为10千欧，R5为1千欧，放大倍数为11倍。

信后放大后接了一个电压跟随器，目的是为了提供小的输入阻抗。

之后为了驱动二极管，在最后设置了NPN共集放大器，提供了较大的电流来驱动二极管。

2.接收模块

发射实物图

 

 接收实物图