基于LED可见光无线音频通信系统的装置的制作方法

本实用新型涉及可见光通信技术领域，具体是一种基于led可见光无线音频通信系统的装置。

背景技术：

目前各种音响系统的信号传输主要通过有线传输的方式，无线传输的方式通过无线电波进行音频信号传输，通过可见光进行音频信号的传输比较少见。可见光信号传输可利用室内led照明系统实现信号的单向传输，室内led照明可同时兼顾照明和信号传输功能，具有成本低、无辐射、不占用无线频谱、安全节能、无电磁干扰等优点，特别是在各种音响系统的信号传输上，能保障高保真音频信号的传输，对于提升音响系统的性能具有明显的优势，除此之外，室内led照明系统实现了室内信号的全覆盖，便于灵活布置音响装置，为特殊的音响效果提供了便于实施的条件。

技术实现要素：

本实用新型公开了一种基于室内led可见光照明下的音频信号无线传输装置，以实现室内照明光覆盖范围内的可见光视距高保真传输音频信号的功能。

实现本实用新型目的的技术方案是：

基于led可见光无线音频通信系统的装置，由发送端和与发送端连接的接收端两部分组成，其中：

发送端由顺序连接的音频信号输入接口、音频放大电路、驱动电路和led阵列组成，音频信号通过音频信号输入接口输入，经过耦合电容后在三级管的基极加上和音频信号同步变化的电流，经过三极管的电流放大作用，驱动led阵列发光；

接收端由顺序连接的光电转换器、放大电路和音响系统组成，利用光敏检测元件接收发送端led阵列所产生的可见光信号，经过放大、滤波、整型电路后，将接收到的音频信号通过喇叭保真输出。

所述led阵列由n个led光源组成，每行led阵列光源与墙线的距离为1m，相邻led阵列光源距离为2m。

所述驱动电路的电流大小与led阵列的发光强度呈正比关系。

所述放大电路由前置放大电路和音频功率放大电路两部分构成。

所述光电转换器由temt6000光电模块组成，其最大光电转换效率对应波长为570nm，在10流明至1000流明的光照度范围内，其输出光电流与光照度为线性关系。

所述前置放大电路采用ne5532集成电路芯片为主要部件，电路中包括一个高通滤波器和一个低通滤波器，可以将输出信号频率限制在3.3hz~700khz之间，对电压信号进行放大，通过内置的滤波电路滤除夹杂的谐波信号，使电路噪声系数达到最小值。

本实用新型的优点是：室内照明光覆盖范围内的可见光视距高保真传输音频信号的功能；室内led照明可同时兼顾照明和音频信号传输功能；成本低、无辐射、不占用无线频谱、安全节能、无电磁干扰；室内led照明系统实现了室内音频信号的全覆盖，便于灵活布置音响装置。

附图说明

图1为本实用新型装置的结构框图；

图2为本实用新型实施例的led阵列光源布置图；

图3为本实用新型实施例的音频信号输入到调制模块分别驱动9个led阵列示意图；

图4为本实用新型实施例的发射端音频信号led调制驱动电路图；

图5为本实用新型实施例的接收端前置放大电路图；

图6为本实用新型实施例的接收端负反馈电路图；

图7为本实用新型实施例的接收端音频功率放大电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的阐述，但不是对本实用新型保护内容的限定。

实施例：

如图1所示，本实用新型基于led可见光无线音频通信系统的装置，由发送端和接收端两部分组成，发送端由音频信号输入接口、音频放大电路和阵列led及其驱动电路构成，音频信号通过音频信号输入接口输入，经过耦合电容后在三级管的基极加上和音频信号同步变化的电流，经过三极管的电流放大作用，驱动led阵列发光。接收端由光电转换器、放大电路及音响系统所组成，其中放大电路由前置放大电路、负反馈调节电路和功率放大电路两部分构成。

图2为led可见光照明模型,室内空间为6m×6m×3m，9个led阵列光源led分布于6m×6m的室内吊顶平面上，每个led阵列由3个灯珠组成。每边3个一行的led阵列光源与墙线的距离为1m、相邻led阵列光源距离为2m。

（1）发送端电路

发送端电路实现音频信号调制放大和led驱动的功能，电路如图4所示，输入的音频信号经过耦合电容c12后在三极管的基极加上和音频信号同步变化的电流，经过三极管的电流放大作用下，驱动阵列led发光。驱动电流的大小与led的发光强度呈正比关系，电路实现了音频信号对led的光调制，图4电路有相同的9个，输入音频信号同步连接到9个调制驱动电路输入端,分别驱动对应的9个led阵列光源，如图3所示。每个led阵列光源由3个灯珠组成，灯珠参数见表1，发送端部分元器件规格见表2。

表1led阵列灯珠参数

表2发送端部分元器件规格

（2）接收端电路

接收端光电转换由temt6000光电模块完成，temt6000对可见光敏感，最大光电转换效率对应波长为570nm，在10流明到1000流明的光照度范围，其输出光电流与光照度为线性关系，保证了接收到的调制可见光信号转换为光电流时信号失真可以在一定的范围内忽略不计。另外，该器件对红外光不敏感，避免了红外光噪声对接收信号的干扰，选择作为可见光接收端光电转换器可以明显提高接收信号的信噪比。

音响前置放大电路对电压信号进行放大，输出的信号在后级进行电流放大，高品质的前置放大必须加入降噪的措施，通过内置的滤波电路，可以更好的滤除夹杂的谐波信号，前置放大电路如图5所示，为实现低噪声前置放大，使电路的噪声系数达到最小值，本设计的前置放大器使电路的噪声系数大大减小，明显地提高了系统的信噪比，减少外界干扰的影响。

电路采用ne5532集成电路芯片为主要部件，它是一个双运放芯片，具有良好的噪声性能，保真度很高。电路中c1、c16可以视为一个高通滤波器，c5、c20可以视为一个低通滤波器，可以把输出信号频率限制在3.3hz~700khz之间，放大电路采用标准的正向比例放大电路r8、r9以及另一个声道的r16、r17为负反馈提供反馈信号得分压电组，控制r8、r9(或者r16、r17)的比例可以控制放大倍数。c11、c22为反馈网络的高频超前补偿电容，适当的补偿高频可以修正波形。c10、c21反馈网络对地电容，高频下这个电容可以视为通路，电路按照电阻的比例进行放大，低频下信号频率低，或者没有信号的情况下，这个电容视为断路，增益为0，有这个电容可以把直流反馈变成交流反馈。电源采用±12v，工作方式为ocl。各元器件参数如表3所示。

表3接收端前置放大器元器件规格

负反馈电路原理图如图6所示，各元器件参数如表4所示，该原理图为常见的负反馈音调调节电路，运放采用的是反向输入方式。各个电位器调节阻值增大时反馈深度增加，对输入的音频信号有衰减作用，反之则反馈深度减小，输入音频信号增强。c28、c34为消震电容。该电路可通过调节旋钮调节各个频率的音调。且输出电阻r22，r30用来分压，可防止输出短路保护芯片。

表4接收端负反馈电路元器件规格

音频功率放大器的作用是把来自前级放大器的弱信号放大，产生足够大的电流去推动扬声器发声。音频功放的主要性能指标有输出功率，频率响应，失真度，信噪比，输出阻抗，阻尼系数等。一些极品音频功放的频响已经做到0--100khz。

功率放大电路原理图如图7所示，各元器件参数如表5所示，用tda2030做成otl形式的功放。电路中的r27(150kω)与r28(4.7kω)电阻决定放大器闭环增益。r28电阻越小增益越大，但增益太大也容易导致信号失真。两个二极管接在电源与输出端之间，是防止扬声器感性负载反冲而影响音质。c34(0.1uf)电容与r29(1ω)的电阻是对感性负载(喇叭)进行相位补偿来消除自激。

表5接收端功率放大器元器件规格