Звуковой световой робот: 6 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

В этом руководстве вы будете изготавливать звуковое световое устройство. Это устройство включает яркие светодиоды или лампочки с музыкой. Музыкальный вход поступает через линейный или аудиовыход Hi-Fi, компьютера или мобильного телефона.

Вы можете увидеть, как работает схема на видео.

Запасы

Тебе понадобится:

- матричная плата, - радиатор, - силовой транзистор NPN, - несколько NPN BJT транзисторов общего назначения, - два PNP BJT транзистора общего назначения, - припой, - паяльник, - футляр (можно использовать бумажный стаканчик), - электродрель (по желанию), - паста теплоноситель, - Лента, - силовой резистор 10 Ом, - резистор 270 Ом, - резистор 4,7 кОм, - переменный резистор 2 МОм, - два резистора по 1 кОм, - два резистора по 10 кОм, - резистор 100 кОм, - конденсаторы 470 нФ и 100 нФ, - гайка и болт радиатора, - несколько ярких светодиодов или две лампочки на 1,5 В, - ножницы или отвертка, - один диод общего назначения.

Шаг 1: прикрепите радиатор

Просверлите два отверстия в плате матрицы и прикрепите радиатор, как показано на фото.

Шаг 2: Присоедините силовой транзистор

Закрепите силовой транзистор PNP болтом и пастой для теплопередачи.

Шаг 3: Постройте схему

Резистор Rc1b был выбран равным 10 кОм вместо 1 кОм для увеличения постоянной времени зарядки. Постоянная времени разряда - это произведение конденсатора (C1) и резистора (Rb2). Альтернативой может быть использование конденсатора C1 с большей емкостью, но это будет означать использование электролитического конденсатора, который не очень надежен по сравнению с подушками или керамическими конденсаторами.

Можно заменить лампочки на яркие светодиоды. Если светодиод потребляет 10 мА при необходимом источнике питания 2 В, требуется резистор Rc4 серии (Vs - Vled) / Iled = (3 В - 2 В) / 10 мА = 100 Ом. Вы можете подключить дополнительный светодиод параллельно и уменьшить последовательный резистор вдвое, или вы можете поставить несколько светодиодов с резисторами на 100 Ом параллельно силовому транзистору.

Вам понадобится всего три универсальных биполярных транзистора. Однако вам придется купить несколько на случай, если вы сожжете их, подключив неправильные контакты. Транзисторы общего назначения очень дешевы.

Rc4 должен быть силовым резистором, только если вы используете лампочки.

Резистор Rb1 регулирует яркость лампочек или ярких светодиодов.

Типичный коэффициент усиления по току транзистора (коэффициент усиления по току) Beta (ток коллектора, деленный на ток базы) составляет 100. Однако это значение может быть от 20 до 500. Значение Beta зависит от производственных допусков, температуры окружающей среды и смещения. Текущий.

Теперь мы можем рассчитать предполагаемые минимальные значения бета транзисторов Q2, Q3 и Q4, которые обеспечат полное насыщение:

Vs - Vbe = 3 В - 0,7 В = 2,3 В

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

= (2,3 В / 4, 700 Ом) / ((2,3 В - 0,7 В) / 100, 000 Ом) = 30,585 · 106383

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

= (2,3 В / 220 Ом) / (2,3 В / 4, 700 Ом + 3 В / 100, 000 Ом) = 20,1296041116

Указанный ток лампочки составляет 0,3 А. Следовательно:

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

Таким образом, транзисторы, скорее всего, будут насыщаться.

Теперь рассчитаем частоту среза фильтра нижних частот RC:

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

На схеме видно, что я не реализовал RC-фильтр низкочастотного источника питания. Однако вам может понадобиться этот фильтр нижних частот, если ваша батарея или источник питания имеют высокое внутреннее сопротивление. Если схема все еще колеблется даже с RC-фильтром, попробуйте подключить конденсаторы большей емкости параллельно с конденсаторами Cs1 и Cs2, чтобы уменьшить частоту отсечки нижних частот.

Рассчитайте частоту среза входного фильтра высоких частот:

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

Максимальная частота среза фильтра верхних частот не должна превышать 20 Гц. Чтобы уменьшить эту частоту, мы можем:

1. Увеличьте значение Ri. Однако это снизит коэффициент усиления схемы.

2. Увеличьте значение Ci. Это лучший вариант. Мы можем подключить дополнительный конденсатор 470 нФ параллельно с Ci или заменить Ci биполярным конденсатором 10 мкФ (10 000 нФ). Однако этот новый конденсатор менее надежен и будет стоить больше денег. Биполярные конденсаторы труднее найти на сайтах электронных компонентов.

Шаг 4. Поместите схему в бумажный стаканчик или коробку

Как видите, схема умещается в бумажном стаканчике.

Лампочки крепятся липкой лентой.

Вы можете сделать отверстие в чашке отверткой или ножницами для потенциометра.

Когда он включен, свет будет виден сквозь чашку.

Шаг 5: закрепите провода лентой

Можно использовать любую липкую ленту.

Шаг 6: прикрепите руки и ноги

Используйте металлическую проволоку 1 мм, чтобы прикрепить руки и ноги к роботу.

Теперь все готово.