Zpětná vazba zvukového plamene: 7 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:25

Od dandroidDan GoodSledovat více od autora:

O: Miluji výrobu. Elektronika, dřevo, ocel, potraviny atd. Stavím sochy z nerezové oceli a miluji řešení všech drobných problémů na cestě - CAD až CNC, svařování, broušení, leštění a vše ostatní … Více o dandroidu »Tento návod vám ukáže jak vybudovat světelně řízený zvukový generátor. Zde jsem postavil nestabilní sochu zpětné vazby se zvukovým generátorem a svíčkou. Reproduktor nechává svíčku blikat a světlo ze svíčky moduluje signál směřující k reproduktoru. Turbulence vzduchu způsobují nestálost vztahu mezi reproduktorem a svíčkou, takže se odráží mezi různými polostabilními režimy. Obvod pro vytváření a zesilování zvuku není triviální, ale je vyroben z jednoduchých stavebních bloků. Ukážu vám, jak vytvořit světelný senzor s CdS fotorezistorem, jednoduchým předzesilovačem operačního zesilovače, oscilátorem s klasickým LM555 a 5wattovým výkonovým zesilovačem s LM1875. Můžete to udělat, pokud budete postupovat podle pokynů, Pokusím se vysvětlit detaily.

Krok 1: Věci, které potřebujete

K vytvoření tohoto projektu jsem použil spoustu věcí. Raději dostávám věci z Jameco a Radio Shack, protože jsou super pohodlné a všechno dělám na poslední chvíli. Můžete také získat vše od společnosti Digikey, nebo ať je váš oblíbený dodavatel elektroniky jakýkoli, žádné části nejsou exotické. Budete potřebovat: reproduktor. Svíčku a svícen. Drát - rád bych měl kolem dvou 3 balení drátu od rádiová bouda, jedno pevné jádro a jedno pletené. Dávám přednost měřidlu 22. Perfboard - líbí se mi deska číslo 276-150 z radioshacku, je to levné a užitečné. Napájení - navrhl jsem to s nástěnnou bradavicí Mean Well 24V 1A od Jameco. Jeden z odpovídajících konektorů budete potřebovat také v případě, že nechcete pájet napájecí zdroj přímo na desku. Elektronické komponenty - to vše získáte od Jameco. Rezistory: 2,2 x11k x15,6k x210k x422k x333k x1100k x1200k x11M Audio Taper potenciometr Fotorezistor (použil jsem Jameco #CDS003-7001) Kondenzátory: 0,1 uF x31uF x310uF x5100uF x32200uF x1 Polovodiče: MC1458 x1 (Jakýkoli univerzální operační zesilovač je v pořádku, jsou levné) LM555 x1LM7805 x1LM75 (1) Jakákoli 5V Zenerova dioda je v pořádku) 8kolíkové zásuvky DIP x2 (DIP lze těžko odstranit, pokud je omylem vyhodíte do vzduchu, nejlépe je zapojte pro každý případ. LM7805 a LM1875 jsou v TO-220s, snadněji se vytahují z v případě potřeby deska)

Krok 2: Okruh

Toto je obvod, který použijeme. Má spoustu dílů. Pokud víte, jak konstruovat obvody, a nemáte chuť číst spoustu věcí, můžete se do toho pustit. Pokud si nejste jisti, co všechny součásti dělají, pokračujte ve čtení! Napájení Celou věc spustíme z napájecího zdroje 24 V DC. Potřebujeme tolik voltů, aby byl výstup pěkný a hlasitý. LM555 zvládne pouze 18 V, než se rozběhne, takže počáteční fáze spustíme z 5 V, generované regulátorem LM7805, jak je uvedeno v poli označeném jako 5 V napájení. Napájení s označením 24 V se připojuje k hlavnímu napájecímu zdroji, napájení s označením 5 V se připojuje k výstupu LM7805. Odpojení napájení Aby obvod správně fungoval, musí být mezi napájecími zdroji a zemí dostatečně velký kapacitní odpor, zobrazený v krabici označené Supply Decoupling. Nejdůležitější je umístit několik krytů na 24V zdroj poblíž (tj. V těsné fyzické blízkosti) napájecího zdroje pro LM1875 a na 5V napájecí zdroj v blízkosti LM555. Pravděpodobně by také měly být nějaké na každé dodávce poblíž LM7805. Odpojení napájecího zdroje je jednou z těch ručně zvlněných věcí, ale pokud to neuděláte, obvod nebude fungovat. Světelný senzor Fotorezistor sulfidu kademnatého je jen odpor, jehož hodnota se mění na základě počtu fotonů, které na něj dopadnou. Nejjednodušší způsob, jak přeměnit jeho odpor na signál, je vytvořit z něj dělič napětí, jak je uvedeno v poli Senzor světla. Tento obvod je trochu komplikovanější, než by mohl být, aby se snížila šance na vytvoření zpětnovazební smyčky přes napájecí zdroj. Rezistor 1K, Zenerova dioda 5,1 V a kondenzátor 10 uF slouží k vytvoření poměrně stabilní reference 5,1 V z napájení 24 V. Místo rezistoru a diody bychom mohli použít druhý LM7805, ale je to trochu jednodušší způsob, jak do děliče napětí fotorezistoru neprochází příliš mnoho proudu. Zenerova dioda, kterou zde používám, je 1N4733, ale jakýkoli starý Zenerův 5,1V by měl fungovat dobře. Ve skutečnosti by opravdu každý Zener měl fungovat dobře, 5.1 V nemusí být přesný. Nezapomeňte namířit Zener opačným směrem, než byste použili signální diodu! Rezistor 5,6k v sérii, který jsem vybral, aby odpovídal hodnotě fotorezistoru v mírném světle, můžete změřit svůj fotorezistor a udělat to samé nebo použijte odpor několika kohmů. Napětí vycházející z děliče napětí je 5,1 V*5,6 k/(5,6 k+R (senzor)). Bude existovat ustálená hodnota založená na množství okolního světla, s kmitáním nahoře na základě množství měnícího se světla. Bias Chceme vycentrovat signál přicházející ze světelného senzoru kolem 2,5 V, abychom jej mohli zesílit co nejvíce, než dosáhne 0V nebo 5V. Dva 10k odpory v obvodu Bias generují 2,5 V a operační zesilovač zapojený podle obrázku vyrovnává signál, aby byl 2,5 V stabilní, bez ohledu na to, k čemu je připojen. Operační zesilovače v obvodech Bias a Preamp jsou každá polovina duálního operačního zesilovače MC1458. Předzesilovač Kondenzátor 10u umožňuje průchod střídavého kmitání, ale odstraňuje nominální úroveň DC a odpor 10k připojený k předpěťovému obvodu resetuje úroveň DC na 2,5V. Operační zesilovač nakonfigurovaný tak, jak je znázorněno na rezistoru 100k a 1k, zesiluje signál o (100k+1k)/(1k), nebo 101. Zisk asi nepotřebujeme, můžete zkusit obvod s menším odporem v místo 100k a zjistěte, jestli se vám líbí, jak to zní. Oscilátor Toto používá k vytvoření čtvercové vlny starý dobrý LM555. Jmenovitá frekvence je nastavena odporem 5,6k a 33k a kondenzátorem 1u podle vzorce f = 1,44/((5,6k+2*33k)*1u) = 20Hz. Oscilace přicházející z předzesilovače budou modulovat frekvenci, kterou LM555 vydává z pinu 3. Můžete zkusit změnit odpory a zjistit, co si myslíte. Hlasitost Chcete zde použít 1M logaritmický hrnec. Jednoduše se tím podle potřeby sníží amplituda signálu. Power Amp To má spoustu částí, takže se na to v dalším kroku podíváme hlouběji.

Krok 3: Obvod výkonového zesilovače

Tento obvod je trochu komplikovaný, ale opravdu šikovný, a tak jsem si řekl, že všechny části rozepíšu. LM1875 může vydat asi 30 wattů, pokud mu dáte 60 V, což je dost na to, aby skutečně způsobilo nějaké potíže. Na 24 V napájení, které používáme, bude špičkový výkon jen asi 5 W, ale to je rozhodně dost na to, aby vznikl nějaký hluk. Pokud chcete použít tento obvod s větším napájením, nemusíte nic měnit, jen se ujistěte, že váš zdroj dokáže vyvést dostatečný proud bez vznícení. Na následujících fotografiích si všimnete, že LM1875 má vždy chladič připojený k němu; to je zásadní. Bez jednoho se velmi rychle přehřeje. Do čipu vložili nějaké efektní ochranné prvky, takže pokud se přehřeje, vypne se bez poškození čipu. Pokud se vám to děje, pořiďte si větší chladič! Mimochodem, tento obvod je přímo z datového listu LM1875. AC spojka Kondenzátory AC spojky na vstupu a výstupu umožňují zvuk kroutit skrz, ale odstranit úroveň DC, jako jsme to udělali v předzesilovač. Nejnižší frekvence, kterou propouští, je určena kondenzátorem a odporem, který vidí v sérii. Protože reproduktor má nízký odpor, potřebujeme na výstupu velkou čepici. Na vstupu kondenzátor vidí předpínací síť, což je mnohem vyšší odpor, takže lze použít menší kondenzátor. Předpětí Je to stejná myšlenka jako předpěťový obvod použitý v předzesilovači, ale bez vyrovnávací paměti operačního zesilovače. Zde se můžeme dostat bez vyrovnávací paměti, protože nepřipojujeme obvod předpětí k síti zpětné vazby (odpor 1k v předzesilovači). Čepice v předpěťovém obvodu se používá k oddělení, stejným způsobem jako oddělovací čepičky napájecího zdroje. usnadněte řízení zesilovače impedanci reproduktoru. Reproduktor se chová jako odpor v sérii s induktorem, díky zapojení rezistoru a kondenzátoru paralelně s reproduktorem působí celá věc jen jako odpor. Je to složité, ale věřte mi, že to má vliv. Síť zpětné vazby Síť zpětné vazby je podobná té v předzesilovači pouze s přidaným kondenzátorem 10u. Na zvukových frekvencích působí kondenzátor jako zkrat a obvod výkonového zesilovače nám dává zisk 21. U DC se kondenzátor chová jako otevřený obvod, což nám dává zisk 1. Přechod se provádí při f = 1 /(2*pi*10k*10u)=1,59Hz.

Krok 4: Prototyp

Obvod jsem postavil na protoboardu. Pokud nějaký máte, je užitečné nejprve vyzkoušet věci tímto způsobem. Nepokoušejte se postavit prototyp tak, aby přesně odpovídal obrázkům, zkuste správně zapojit obvod. Jen jsem si myslel, že některé obrázky mohou pomoci s motivací. A ukázat, že to opravdu není tolik věcí na stavbu.

Krok 5: Rozložení na Perfboard

Snažím se nechat ležet pár desek navíc. Jsou levné. Obvykle vypracuji rozvržení jednoho perfboardu a poté jej zkopíruji na ten, který pájím. Hrnek na kávu je zde užitečný, můžete část propadnout a zůstane tam, aniž byste jej pájili dolů. Zde jsou některé obrázky mého prototypu perfboardu poté, co jsem konečně dokončil rozložení. Tyto desky mají malé tříotvorové autobusy na drátěné věci spolu. Snažím se vytvořit co nejvíce spojení s těmi. Co nejvíce ze zbývajících spojů se vytvoří přeložením vodičů součástek na zadní straně a pájením dohromady. Několik vodičů propojím s dráty na horní straně desky. Použil jsem několik více odpojovacích kondenzátorů, než bylo na schématu. Hned vedle LM7805 jsou krytky na napájení 24 V, které produkují stabilní 5 V, a další sada na napájení 24 V hned vedle LM1875, aby byla spokojená. Na 5 V napájení je třetí sada krytů.

Krok 6: Zapájejte jej

Budování konečné věci může být pomalé, ale považuji za uspokojivé mít hotový výrobek v pevném kusu a mimo protoboard. Je to také skvělý způsob, jak zdokonalit tyto pájecí schopnosti. Vždy se bojím, že pokud udělám chybu, pokazím si svou pěknou hezkou desku, ale ukazuje se, že na jedné z těchto desek můžete přepracovat téměř jakoukoli chybu, pokud budete opatrní. Vyjmutí součásti obvykle vyžaduje její zničení, ale to je v pořádku, součásti jsou levné. Jakmile je venku, můžete vyčistit pájecí nepořádek na desce pomocí pájecího knotu. Pokusil jsem se získat dostatek obrázků, abyste je mohli zkopírovat přesně, pokud chcete. Pokud je něco nejasného, pokusím se získat další obrázky, nebo můžete přijít na to, jak to rozložit sami. Na obrázku na zadní straně je horní stopa procházející středem uzemněna a spodní stopa je 24 V. LM1875 je na pravé straně a LM7805 je na levé straně.

Krok 7: Dejte to všechno dohromady

Tady mám pod první nainstalovanou druhou perfboardovou desku na ochranu kabeláže na zadní straně. K jejich oddělení jsem použil distanční vložky 1/4 palce. Světelný senzor je zapojen do svíčky a výstup jde do našeho reproduktoru. Je to tak jednoduché a šťastné.