Stereo-IR-Übertragungssystem SIR 1000 Teil 2/2
Aus ELVjournal
04/2007
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Das
System dient zur drahtlosen Übertragung eines Stereo-Audio-Signals
innerhalb eines Raumes mit bis zu 18 m Reichweite und kann aufgrund der
verwendeten Träger - frequenzen von 2,3 MHz und 2,8 MHz in Kombination
mit den meisten Infrarot-Kopfhörer- Systemen genutzt werden. Wenn im
Haus bereits Funk-Systeme im 868-MHz-Bereich im Einsatz sind, besteht
bei Infrarot, im Gegensatz zum Einsatz von Funk-Kopfhörern, nicht die
Gefahr, dass diese Systeme gestört werden. Beliebige Audiogeräte sind
einfach über Cinch-Buchsen anzuschließen.Schaltung des Stereo-IR-Empfängers
![Bild 6: Schaltung des Stereo-Infrarot-Empfängers Bild 6: Schaltung des Stereo-Infrarot-Empfängers](Stereo-IR-%C3%9Cbertragungssystem%20SIR%201000%20Teil%202_2%20_%20ELVjournal-Dateien/journal_pic_014.jpg)
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Bild 6: Schaltung des Stereo-Infrarot-Empfängers |
![Bild 7: Interne Stufen des Stereo-Infrarot-Empfängers Bild 7: Interne Stufen des Stereo-Infrarot-Empfängers](Stereo-IR-%C3%9Cbertragungssystem%20SIR%201000%20Teil%202_2%20_%20ELVjournal-Dateien/journal_pic_013.jpg)
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Bild 7: Interne Stufen des Stereo-Infrarot-Empfängers |
Die
Schaltung des Stereo-Infrarot-Empfängers ist in Abbildung 6
dargestellt. Auch hier kommt ein hoch integriertes IC zum Einsatz,
dessen interne Stufen in Abbildung 7 zu sehen sind. Mit Hilfe der
schnellen Infrarot-Empfangsdioden D 1 bis D 4 wird das vom Sender
abgestrahlte Infrarotlicht detektiert und in elektrische Signale
umgesetzt. Das mit L 3 bis L 5 und C 41, C 42 aufgebaute Bandpassfilter
unterdrückt Infrarot-Signalanteile, die außerhalb des gewünschten
Frequenzbereichs liegen. Über C 4 gelangt das empfangene Signal direkt
auf den Eingang eines in IC 1 integrierten rauscharmen Verstärkers (LNA,
Low-Noise-Amplifier), dessen Verstärkung 20 dB beträgt. Zur
Störunterdrückung wird der empfindliche IR-Verstärker mit einer
separaten Betriebsspannung an Pin 5 versorgt, wobei die Komponenten R 14
und C 24 zur Filterung dienen. Der Infrarot-Verstärker verfügt über
zwei identische Ausgänge, die an Pin 4 und Pin 8 zur Verfügung stehen.
Über C 5 und C 6 werden die Ausgangssignale dann auf weitere integrierte
Verstärker gekoppelt. Der Verstärker, dessen Eingang an Pin 2
zugänglich ist, ist für den rechten Stereokanal und der andere
Verstärker für den linken Stereokanal zuständig. Die typische
Verstärkung dieser Stufen liegt bei 20 dB. Das an Pin 12 anliegende
Ausgangssignal wird über C 8 auf den Bandpassfilter BPF 1 gekoppelt,
während das an Pin 44 anliegende Signal über C 10 auf den Bandpassfilter
BPF 2 gelangt. Hier werden nun die jeweiligen FM-modulierten
Trägerfrequenzen für den rechten und linken Kanal ausgefiltert. Über C 7
und C 9 gelangen die ausgefilterten Signale auf Begrenzerschaltungen
(Limitter), die für eine konstante Signalamplitude sorgen. Der
Regelungsumfang dieser Stufen beträgt 60 dB, so dass parasitäre
AM-Effekte vor der Einspeisung in die FM-Demodulatoren sicher
unterdrückt werden.Bei
den FM-Demodulatoren handelt es sich um klassische
Quadratur-Demodulatoren. Diese benötigen die Signale direkt (intern
zugeführt) und um 90° in der Phase gedreht. Für die Phasendrehung sind
die mit L 1 und L 2 aufgebauten Schwingkreise zuständig. Das
demodulierte NF-Signal des rechten Kanals steht letztendlich an Pin 36
und das demodulierte NF-Signal des linken Kanals an Pin 20 zur
Verfügung. Die Komponenten R 9, C 32 bzw. R 8, C 31 sorgen für die
erforderliche De-Emphasis. R 11 und R 15 dienen zur getrennten
Lautstärkeeinstellung für die beiden Ausgangskanäle. Von den
Schleiferabgriffen der Lautstärkeeinsteller (R 11, R 15) werden die
NF-Signale auf weitere im IC integrierte Verstärker gekoppelt, die dann
die Ausgangssignale des rechten und linken Stereokanals zur Verfügung
stellen. Über C 39, C 40 gelangen letztendlich die Signale auf die
Ausgangsbuchsen BU 1 und BU 2. Wenn am linken Kanal keine Trägerfrequenz
empfangen wird, können die Ausgangsverstärker über eine Squelch-
Funktion stummgeschaltet werden. Die Squelch-Schaltung detektiert das
breitbandige FM-Rauschen über das mit C 1 bis C 3 und R 1, R 2
aufgebaute Hochpass-RC-Filter. Der Squelch-Pegel ist dann abhängig von
der Einstellung des Trimmers R 12. Die Rampe für das „Ein- und Ausfaden“
des Audio-Signals wird durch den Kondensator C 36 bestimmt. Durch
Bestücken des Widerstands R 13 kann die Squelch-Funktion deaktiviert
werden. Die Spannungsversorgung der Empfangseinheit ist recht einfach
und unten links im Hauptschaltbild dargestellt. Eine unstabilisierte
Gleichspannung zwischen 8 V und 16 V wird an BU 3 zugeführt und gelangt
über den Schutzwiderstand R 16 auf den Pufferelko C 48 und den Eingang
des Festspannungsreglers IC 2. Am Ausgang stehen dann stabilisiert 5 V
zur Verfügung. Der Elko C 49 dient zur Pufferung und
Schwingneigungsunterdrückung und C 46, C 47 verhindern hochfrequente
Störeinflüsse. Nachbau des Stereo-IR-Senders
Der
praktische Aufbau des Infrarot-Senders ist sehr einfach, da alle
Komponenten auf einer einzigen Leiterplatte mit den Abmessungen 69,1 x
53,6 mm Platz finden. Der wesentliche Teil der Komponenten ist in
SMD-Technik ausgeführt und diese sind bereits werkseitig vorbestückt. Da
von Hand nur noch wenige Komponenten in konventioneller bedrahteter
Bauweise zu bestücken sind, ist der praktische Aufbau schnell erledigt.
Zuerst werden die beiden C-Trimmer C 41, C 42 von der Platinenoberseite
eingesetzt und an der Platinenunterseite sorgfältig verlötet. Danach
sind die Elektrolyt-Kondensatoren an der Reihe, wobei unbedingt die
korrekte Polarität zu beachten ist. Falsch gepolte Elkos können sogar
explodieren. Nach dem Einsetzen und Verlöten an der Platinenunterseite
werden die überstehenden Drahtenden mit einem scharfen Seitenschneider
direkt oberhalb der Lötstellen abgeschnitten. Die Anschlüsse der beiden
Cinch-Buchsen werden von oben durch die zugehörigen Platinenbohrungen
geführt und an der Platinenunterseite mit ausreichend Lötzinn
festgesetzt. Das Gleiche gilt auch für die DC-Buchse BU 3. Bei den
Infrarot-Sendedioden D 3 bis D 6 ist die Anodenseite (+) durch einen
längeren Anschluss gekennzeichnet. Die Anschlüsse sind polaritätsrichtig
abzuwinkeln und dann, wie auf dem Platinenfoto zu sehen, von oben durch
die zugehörigen Platinenbohrungen zu führen. Wenn das Bauteil die
korrekte Position erreicht hat, erfolgt das Verlöten an der
Platinenunterseite. Auch hier sind die überstehenden Drahtenden im
Anschluss direkt oberhalb der Lötstelle abzuschneiden. Nachdem nun die
Bestückung abgeschlossen ist, erfolgt eine gründliche Überprüfung
hinsichtlich Löt- und Bestückungsfehlern.Nachbau des Stereo-IR-Empfängers
Auch
beim IR-Empfänger sind alle SMD-Komponenten werkseitig vorbestückt.
Beim Empfänger bleiben daher auch nur wenige konventionelle Bauteile von
Hand zu verarbeiten. Hier werden zuerst die vier Infrarot-
Empfangsdioden bestückt. Die korrekte Polarität ist einfach an der
gewölbten Linse des Bauteils zu erkennen, die nach vorne weisen muss
(siehe Platinenfoto). Die überstehenden Drahtenden sind nach dem
Verlöten in der gewohnten Weise an der Platinenunterseite abzuschneiden.
Es folgen die Einstelltrimmer, die vor dem Verlöten plan auf der
Platinenoberfläche aufliegen müssen. Vorsicht! Eine zu lange
Hitzeeinwirkung auf die Bauteile ist zu vermeiden. Die Verarbeitung der
Elektrolyt-Kondensatoren, der Cinch-Buchsen und der DC-Buchse erfolgt in
der gleichen Weise wie beim Sender. Jetzt bleiben nur noch die beiden
Spulen L 1 und L 2 von der Platinenoberseite einzusetzen und an der
Platinenunterseite zu verlöten.Abgleich
Der
Abgleich des Infrarot-Audiosystems ist einfach und recht schnell
erledigt. Besonders unproblematisch ist der Abgleich, wenn das System
zusammen mit einem Infrarot- Kopfhörer eingesetzt werden soll. Zum
Abgleich wird dann zuerst die Sendeeinheit in Betrieb genommen. Um ein
Dauer-Sendesignal zu erhalten, ist zu empfehlen, durch Bestücken des
Widerstands R 28 die VOX-Funktion (Voice Operated Transmit) zu
deaktivieren. Nach Anschließen des Senders ist der Kopfhörer in Betrieb
zu nehmen und der Sendeeinheit ein Stereo-Audio-Signal zuzuführen. Mit
dem C-Trimmer C 41 wird im nächsten Arbeitsschritt der bestmögliche
Empfang des linken Kanals und mit C 42 der bestmögliche Empfang des
rechten Kanals abgeglichen. Steht kein Infrarot-Kopfhörer zur Verfügung,
ist die Sendeeinheit ohne Audio- Eingangssignale in Betrieb zu nehmen.
Die Trägerfrequenz des linken Kanals wird mit einem Frequenzzähler an C
32 gemessen und mit dem C-Trimmer C 41 auf 2,8 MHz abgeglichen. Für den
rechten Kanal ist die Trägerfrequenz an C 33 zu messen und mit C 42 auf
2,3 MHz einzustellen. Wenn keine Kompatibilität zu Infrarot-
Kopfhörer-Systemen gefordert ist, kann auf einen genauen
Frequenzabgleich der Sendeeinheit verzichtet werden. Bei Bedarf ist der
Widerstand R 28 wieder zu entfernen. Der Abgleich der Empfangseinheit
ist ebenfalls sehr einfach. Dazu wird zuerst die Versorgungsspannung
angeschlossen. Danach sind der Squelch-Einstelltrimmer an den
Linksanschlag und die beiden Lautstärke-Einstelltrimmer an den
Rechtsanschlag zu bringen. Im nächsten Schritt wird dann die
Sendeeinheit mit einem Audio-Signal und der Betriebsspannung versorgt
und in der Reichweite des Empfängers positioniert. Mit L 1 ist das
Ausgangssignal des linken Kanals und mit L 2 das Ausgangssignal des
rechten Kanals auf maximalen verzerrungsfreien Pegel einzustellen. Zu
beachten ist dabei, dass beide Kanäle die gleiche Lautstärke aufweisen
sollen.Gehäuseeinbau
![Bild 8: Die Leiterplatten sind für den Einbau in inf rarotdurchlässige Kunststoffgehäuse vorgesehen. Bild 8: Die Leiterplatten sind für den Einbau in inf rarotdurchlässige Kunststoffgehäuse vorgesehen.](Stereo-IR-%C3%9Cbertragungssystem%20SIR%201000%20Teil%202_2%20_%20ELVjournal-Dateien/journal_pic_006.jpg)
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Bild 8: Die Leiterplatten sind für den Einbau in inf rarotdurchlässige Kunststoffgehäuse vorgesehen. |
Beide
Leiterplatten sind für den Einbau in ein zweiteiliges, schraubenloses
Profil-Gehäuse aus schwarzem, infrarotdurchlässigem Kunststoff
vorgesehen. Vor dem Einbau müssen die Gehäuse auf die erforderliche
Länge gekürzt und mit den erforderlichen Bohrungen versehen werden. Da
die Gehäuse aber aus hochwertigem Polycarbonat bestehen, ist eine
problemlose Verarbeitung möglich (Abbildung 8). Mit einer Feinsäge wird
zuerst das Sendergehäuse (beide Profilhälften) auf eine Gesamtlänge von
82,2 mm und danach das Empfängergehäuse auf eine Gesamtlänge von 87,7 mm
gekürzt.![Bild 9: Erforderliche Gehäuseöffnungen für die Cinch- und DCBuchsen (identische Gehäuseöffnungen bei Sender und Empfänger) Bild 9: Erforderliche Gehäuseöffnungen für die Cinch- und DCBuchsen (identische Gehäuseöffnungen bei Sender und Empfänger)](Stereo-IR-%C3%9Cbertragungssystem%20SIR%201000%20Teil%202_2%20_%20ELVjournal-Dateien/journal_pic.jpg)
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Bild 9: Erforderliche Gehäuseöffnungen für die Cinch- und DCBuchsen (identische Gehäuseöffnungen bei Sender und Empfänger) |
Entsprechend
Abbildung 9 sind die – bei beiden Leiterplatten identischen – Gehäuse-
Durchbrüche für die Cinch- und DC-Buchsen erforderlich. Vorsicht! Es ist
unbedingt darauf zu achten, dass die Gehäuse-Durchbrüche an der
richtigen Gehäuseseite vorgenommen werden.![Bild 10: Bohrungen für die Lautstärkeund Squelch- Einstelltrimmer Bild 10: Bohrungen für die Lautstärkeund Squelch- Einstelltrimmer](Stereo-IR-%C3%9Cbertragungssystem%20SIR%201000%20Teil%202_2%20_%20ELVjournal-Dateien/journal_pic_008.jpg)
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Bild 10: Bohrungen für die Lautstärkeund Squelch- Einstelltrimmer |
Falls
die Einstelltrimmer für Squelch und Lautstärke von außen zugänglich
sein sollen, sind die entsprechenden Bohrungen im Oberteil des
Empfängergehäuses entsprechend Abbildung 10 erforderlich. Nach dem
Einsetzen der Platinen ist das Infrarot-Übertragungssystem bereits
vollständig aufgebaut und dem Betrieb steht nichts mehr entgegen.![Platinenfoto des Stereo-Infrarot-Senders mit zugehörigem Bestückungsdruck, links von der Platinenoberseite, rechts von der SMD-Seite Platinenfoto des Stereo-Infrarot-Senders mit zugehörigem Bestückungsdruck, links von der Platinenoberseite, rechts von der SMD-Seite](Stereo-IR-%C3%9Cbertragungssystem%20SIR%201000%20Teil%202_2%20_%20ELVjournal-Dateien/journal_pic_011.jpg)
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Platinenfoto
des Stereo-Infrarot-Senders mit zugehörigem Bestückungsdruck, links von
der Platinenoberseite, rechts von der SMD-Seite |
![Platinenfoto des Stereo-Infrarot-Empfängers mit zugehörigem Bestückungsdruck, links von der Platinenoberseite, rechts von der SMD-Seite Platinenfoto des Stereo-Infrarot-Empfängers mit zugehörigem Bestückungsdruck, links von der Platinenoberseite, rechts von der SMD-Seite](Stereo-IR-%C3%9Cbertragungssystem%20SIR%201000%20Teil%202_2%20_%20ELVjournal-Dateien/journal_pic_010.jpg)
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Platinenfoto
des Stereo-Infrarot-Empfängers mit zugehörigem Bestückungsdruck, links
von der Platinenoberseite, rechts von der SMD-Seite |
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