Рождественская елка, чувствительная к уровню окружающего звука: 5 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Хотите новогоднюю елку, которая реагирует на уровень окружающего звука в вашей гостиной? Как насчет того, который загорается в ритме вашей любимой рождественской песни без необходимости подключения аудиовхода к самой елке? Как насчет дерева, которое реагирует на разговоры, происходящие вокруг него? Это твое дерево!

Это дерево действует как «VU-метр», как на графическом эквалайзере некоторых приемников, или как голосовой ящик KITT в сериале Knight Rider TV. Он использует простой старый электретный микрофон в качестве входа, управляющего платой твердотельного реле. Есть регулировка чувствительности, которая позволит вам настроить схему для ваших конкретных настроек, и есть переключатель байпаса, когда вы предпочитаете просто полностью включить свет. Я называю это «Моя семья устала от этого переключателя».

Ведомость материалов

Плата твердотельного реле (SSR)

• Протоборд
• Оптопары MOC3041 (или аналогичные) x 6
• BT136-600 (или аналогичные) симисторы x 6
• Резистор 150 Ом x 6
• Резистор 330 Ом x 6
• 2 клеммных разъема на печатной плате x 8
• 6 футов удлинитель x 6 (у Dollar Tree они были по 1 доллару за штуку)
• Проволочные гайки

Плата драйвера VU

• Микросхема измерителя VU AN6884
• Микросхема с четырьмя ОУ LM324
• 2N3906 Транзистор PNP x 5
• 2.2 мкФ конденсатор
• Конденсатор 0,1 мкФ
• 2 резистора 10 кОм
• Резистор 4,7 кОм
• Резистор 100кОм
• Резистор 330 кОм (и, возможно, некоторые альтернативные значения в диапазоне 40-500 кОм)
• Потенциометр 10 кОм (переменный резистор)

Разное

• Откидной пластиковый корпус
• Бочка домкрат
• Ползунковый переключатель SPDT
• Источник питания 9В

Шаг 1: плата твердотельного реле

Эта часть проекта была взята из этой замечательной инструкции по использованию рождественских гирлянд, управляемых Arduino. Подробные инструкции и схемы можно найти там. Я использовал мощные симисторы просто потому, что они лежали у меня в корзине запчастей. Вы, безусловно, можете использовать более мелкие и менее дорогие симисторы, если они вам доступны. То же и с оптопарами. Я использовал оптопары MOC3041, потому что они у меня были. Они отлично подходят для оптопар, и вы можете использовать менее дорогие, если хотите. Вы просто ведете с ними ворота симисторов.

Предупреждение по технике безопасности в порядке. Вы используете здесь сетевое питание, и это смертельно опасно. Имейте в виду, что если вы используете симистор, такой как серия BT136, монтажный язычок служит основным выводом! Не прикасайтесь к металлическому язычку, когда ваша плата SSR подключена, и внимательно прочитайте таблицы данных для всего на этой плате. Я не пытаюсь вас напугать - это безопасная и веселая сборка, но она требует подключения к сети.

Подсказка: суперклей очень хорошо и надежно закрепит синие клеммные колодки на макетной плате. Я также разместил резисторы вертикально, чтобы сэкономить место. Короче говоря, положительный сигнал на клеммах оптопары запускает симисторы и активирует все, что к ним подключено. Оптопара содержит светодиод, а входной сигнал должен иметь напряжение, превышающее прямое напряжение светодиода, но не настолько большое, чтобы обеспечивать слишком большой ток. Резисторы 330 Ом предполагают, что вы будете обеспечивать около 5-9 В.

Наконец, эта плата многоразового использования. Например, он будет хорошо взаимодействовать с Arduino.

Шаг 2: прикрепите плату SSR к коробке и добавьте шнуры

Прикрепите плату SSR к нижней части навесной коробки. Я использовал эмалированный провод, чтобы убедиться, что он далеко от сети, несмотря на то, что он изолирован. Сначала я протянул канцелярскую кнопку через удобное отверстие в макетной плате и через дно коробки. Я повторил это за пределами макетной платы, а затем пропустил кусок эмалированной проволоки в форме буквы U через отверстия и скрутил концы на дне коробки. Я повторил этот процесс для четырех углов платы SSR.

Обрежьте конец шести удлинителей, оставив не менее 30 см провода. Вы можете оставить больше шнура или даже расположить его в разные стороны. Ваши рождественские огни будут подключаться к этим розеткам, поэтому вы можете спланировать их возможное размещение на своем дереве прямо сейчас. Зарезервируйте один конец вилки для питания.

Снимите примерно 1/4 дюйма изоляции со всех шести концов розеток и со стороны штепсельной вилки.

Вырежьте или просверлите отверстия для шнуров на стороне коробки рядом с клеммами основного питания SSR. Для дополнительного душевного спокойствия я вырезал отверстия с трех сторон и оставил откидную крышку коробки, чтобы корпус оставался максимально закрытым. Завяжите узел на каждом шнуре, оставив достаточно провода, чтобы прикрепить его к клеммам. Узел предотвращает протягивание проводов без нагрузки на клеммы печатной платы.

Обратите внимание, что ваши удлинители имеют один гладкий и один ребристый провод. Гладкая проволока - это «горячая» или токоведущая проволока. Это тот, который мы будем переключать. Можно переключить ребристый нейтральный провод, и все по-прежнему будет работать. Однако безопаснее переключать горячий провод, так как он останавливает ток до того, как он попадет в цепь. Поэтому прикрепите гладкие концы ваших шести розеток к шести клеммам симистора, а гладкий конец шнура вилки - к общей клемме симистора. Также обратите внимание, что если у вас старый неполяризованный шнур (оба лезвия одинакового размера), не имеет значения, какой шнур вы присоединяете, потому что вы можете подключить его любым способом!

Соедините все нейтральные провода вместе с помощью гаек. Я отрезал несколько дополнительных кусков провода от одного из концов запасного штекера и сложил их в кучу четверок и троек, потому что очень сложно соединить 7 проводов вместе с помощью одной гайки. Обратите внимание, что вы можете связать вместе нейтральные провода розетки и прикрепить их к свободному выводу на плате SSR, а затем присоединить нейтральный провод разъема к той же клемме. Вот для чего нужен этот свободно плавающий терминал. Я решил просто связать их гайками и оставил этот терминал неиспользованным.

Поздравляю. У вас есть 6 управляемых розеток. Если вы еще этого не сделали, я настоятельно рекомендую протестировать плату SSR на этом этапе.

Шаг 3: Создайте схему драйвера

Сердцем этой схемы является микросхема AN6884. Если вы посмотрите на таблицу, вы увидите, что это всего 5 компараторов, соединенных последовательно. Эта ИС предназначена для освещения светодиодов, а не для управления другой схемой. Это именно то, что вы делаете, потому что оптопара - это просто светодиод, соединенный с фоторезистором в том же пластиковом корпусе.

Единственное предостережение: мы настроили нашу плату SSR на запуск по высоким сигналам, но AN6884 выдает низкий сигнал! Если мы подадим выход AN6884 на базы 5 транзисторов PNP, настроенных в конфигурации с общим эмиттером, мы можем инвертировать выход. Наконец, применение всех тех транзисторов PNP, которые вы, кажется, никогда не используете ни для чего другого.

Вход в AN6884 - электретный микрофон. Микрофон смещен и имеет фильтр высоких частот. Но он слишком слаб для управления AN6884, поэтому сначала мы пропустим его через один из операционных усилителей на микросхеме с четырьмя операционными усилителями LM324. Помните, что уровень усиления инвертирующего усилителя, такого как тот, что в этой схеме, определяется отношением резистора обратной связи к входному резистору. Наш входной резистор составляет 10 кОм. Я здесь немного поэкспериментировал. Сначала я попробовал резистор обратной связи на 47 кОм, но меня не устроила чувствительность схемы. В конце концов я остановился на резисторе 330 кОм. Усилитель немного качается, но я не против. Наконец, обратите внимание, что чувствительность также контролируется потенциометром 10 кОм, подключенным ко входу AN6884. Это дает вам возможность оперативно регулировать чувствительность в случае изменения уровня окружающего шума. Если вам не нравится, как индикаторы мигают с постоянным уровнем громкости, вы можете поместить несколько конденсаторов как на резисторы обратной связи, так и на входные резисторы. Однако вы должны убедиться, что они правильно сбалансированы.

Другой ключевой особенностью здесь является переключатель. Он идет в обход микрофона и подает 9 В непосредственно на вход AN6884, включая его на полную мощность. Это хорошая функция, когда вы просто хотите, чтобы свет включился после того, как новинка VU закончилась.

Шаг 4: установите все в коробке

Я установил плату драйвера сбоку от коробки, используя эмалированный провод, как и раньше. Я вырезал отверстия для домкрата и переключателя на передней части ящика. Домкрат поставлялся с гайкой для его фиксации. Я приклеил переключатель на место. Я вырезал в верхней части коробки отверстие для микрофона

Я использовал заголовки для вывода драйвера, входов питания и переключателя, чтобы упростить сборку и разборку. Это было особенно полезно, когда я все делал прототипы и настраивал.

Все протестировать.

Шаг 5: настройте свое дерево

Я использовал короткие белые гирлянды из 50 лампочек. Вы можете использовать различные цвета, дополнительную длину и т. Д. Я рекомендую использовать традиционные мини-фонари, а не светодиоды, потому что традиционные огни будут естественным образом гаснуть и загораться. Светодиоды будут внезапно включаться и выключаться, что само по себе может быть изящным эффектом.

Оберните дерево слоями, а самый нижний слой вставьте в розетку 1 и так далее.

Вы можете обернуть блок управления праздничной бумагой, чтобы сделать его менее заметным под деревом, а микрофон можно спрятать внутри большой дужки. Вам остается только объяснить своим зорким гостям, почему в розетку включен один из подарков.

"АГА!" ты говоришь. "А как насчет шестого шнура?" да. AN6884 имеет только 5 выходов, а наша плата SSR имеет шесть входов. С шестым можно делать все, что угодно. Возможно, подключите вход к 9 В и получите всегда включенный комплект. Или проигнорируйте это. Или создайте свой SSR, используя всего 5 реле. Я включил только шестой, чтобы соответствовать моей многоразовой плате. Я подумал, что будет сбивать с толку фотографии шести SSR с инструкциями по сборке для 5.