Zvukový světelný robot: 6 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

V tomto Instructable budete vyrábět zvukové světelné zařízení. Toto zařízení zapíná s hudbou jasné LED diody nebo žárovky. Hudební vstup pochází z linkového výstupu nebo výstupu z HiFi, počítače nebo mobilního telefonu.

Obvod fungující můžete vidět na videu.

Zásoby

Budete potřebovat:

- maticová deska, - chladič, - výkonový tranzistor NPN, - několik NPN BJT tranzistorů pro všeobecné použití, - dva PNP BJT obecné tranzistory, - pájka, - páječka, - zapouzdření (můžete použít papírový kelímek), - elektrická vrtačka (volitelně), - pasta pro přenos tepla, - páska, - 10 ohmový výkonový odpor, - odpor 270 ohmů, - odpor 4,7 kohm, - 2 Megohm variabilní odpor, - dva odpory 1 kohm, - dva 10 kohm odpory, - odpor 100 kohm, - 470 nF a 100 nF kondenzátory, - matice a šroub pro chladič, - několik jasných LED diod nebo dvě 1,5 V žárovky, - nůžky nebo šroubovák, - jedna dioda pro všeobecné použití.

Krok 1: Připojte chladič

Do maticové desky vyvrtejte dva otvory a připevněte chladič, jak je znázorněno na fotografii.

Krok 2: Připojte napájecí tranzistor

Připojte výkonový tranzistor PNP šroubem a pastou pro přenos tepla.

Krok 3: Vybudujte obvod

Rezistor Rc1b byl vybrán jako 10 kohm místo 1 kohm, aby se zvýšila časová konstanta nabíjení. Časová konstanta vybíjení je násobením hodnoty kondenzátoru (C1) a odporu (Rb2). Alternativou by bylo použít vyšší hodnotu kondenzátoru C1, ale to by znamenalo použití elektrolytického kondenzátoru, který není příliš spolehlivý ve srovnání s polštářovými nebo keramickými kondenzátory.

Žárovky můžete vyměnit za jasné LED diody. Pokud LED spotřebovává 10 mA s potřebným napájecím napětím 2 V, je požadovaný odpor řady Rc4 (Vs - Vled) / Iled = (3 V - 2 V) / 10 mA = 100 ohmů. Můžete zapojit další LED paralelně a snížit sériový odpor na polovinu nebo můžete dát několik LED se 100 ohmovými odpory paralelně k výkonovému tranzistoru.

Potřebujete pouze tři univerzální BJT tranzistory. Musíte si však koupit několik pro případ, že je spálíte připojením ke špatným pinům. Univerzální tranzistory jsou velmi levné.

RC4 musí být pouze výkonový odpor, pokud používáte žárovky.

Rezistor Rb1 ovládá jas žárovek nebo jasných LED diod.

Typický proudový zisk tranzistoru (proudový zisk) Beta (kolektorový proud dělený základním proudem) je 100. Tato hodnota však může být až 20 nebo až 500. Hodnota Beta je ovlivněna výrobními tolerancemi a okolní teplotou a předpětím proud.

Nyní můžeme vypočítat předpokládané minimální hodnoty Beta tranzistorů Q2, Q3 a Q4, které umožní plné nasycení:

Vs - Vbe = 3 V - 0,7 V = 2,3 V

Q2 Beta: Ic2 / Ib2 = ((Vs - Vbe) / Rb3) / ((Vs - Vbe - Vd) / Rb2)

= (2,3 V / 4, 700 ohmů) / ((2,3 V - 0,7 V) / 100 000 ohmů) = 30,585106383

Q3 Beta: Ic3 / Ib3 = ((Vs - Vbe) / Rb4) / ((Vs - Vbe) / Rb3)

= (2,3 V / 220 ohmů) / (2,3 V / 4, 700 ohmů + 3 V / 100 000 ohmů) = 20,1296041116

Uvedený proud žárovky je 0,3 A. Proto:

Q4 Beta: Ic4 / Ib4 = 0,3 A / ((Vs - Vbe) / Rb4) = 0,3 A / (2,3 V / 220 ohmů) = 28,6956521739

Tranzistory se tedy pravděpodobně nasytí.

Nyní vypočítáme mezní frekvenci filtru nízkoprůchodového napájecího zdroje RC:

fl = 1/(2*pi*Rs*Cs) = 1/(2*pi*100*(470*10^-6)) = 3,38627538493 Hz

V obvodu můžete vidět, že jsem neimplementoval RC filtr nízkoprůchodového napájecího zdroje. Tento nízkoprůchodový filtr však můžete potřebovat, pokud má vaše baterie nebo napájecí zdroj vysoký vnitřní odpor. Pokud obvod stále osciluje i s RC filtrem, zkuste paralelně s kondenzátory Cs1 a Cs2 uvést vyšší hodnoty kondenzátoru, abyste snížili mezní frekvenci dolní propusti.

Vypočítejte mezní frekvenci vstupního horního filtru:

fh = 1/(2*pi*Ri*Ci) = 1/(2*pi*1000*(470*10^-9)) = 338,627538493 Hz

Maximální mezní frekvence horního průchodu by neměla být větší než 20 Hz. Abychom tuto frekvenci snížili, můžeme buď:

1. Zvyšte hodnotu Ri. Tím se však sníží zisk obvodu.

2. Zvyšte hodnotu Ci. To je lepší volba. Můžeme dát paralelně s Ci další kondenzátor 470 nF nebo nahradit Ci bipolárním kondenzátorem 10 uF (10 000 nF). Tento nový kondenzátor je však méně spolehlivý a bude stát více peněz. Bipolární kondenzátory je obtížnější najít na webových stránkách elektronických součástek.

Krok 4: Vložte obvod do papírového kelímku nebo krabice

Vidíte, že se obvod vejde do papírového kelímku.

Žárovky jsou připevněny lepicí páskou.

Do šálku můžete udělat otvor šroubovákem nebo nůžkami pro potenciometr.

Světla budou vidět skrz pohár, když jsou zapnuté.

Krok 5: Zajistěte dráty páskou

Můžete použít jakoukoli lepicí pásku.

Krok 6: Připevněte paže a nohy

K robotu připevněte ramena a nohy pomocí 1 mm kovového drátu.

Nyní jste hotovi.