Звуковая обратная связь с пламенем: 7 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:55

От dandroidDan GoodFollow Еще от автора:

О: Я люблю фальсификацию. Электроника, дерево, сталь, еда и т. Д. Я создаю скульптуры из нержавеющей стали, и мне нравится решать все мелкие проблемы на этом пути - от САПР до ЧПУ, сварка, шлифовка, полировка и все остальное … Подробнее о dandroid »Это руководство показывает вам как построить управляемый светом звуковой генератор. Здесь я построил скульптуру с нестабильной обратной связью со звуковым генератором и свечой. Громкоговоритель заставляет свечу мерцать, а свет свечи модулирует сигнал, направляющийся к динамику. Турбулентность воздуха делает связь между динамиком и свечой неустойчивой, поэтому он колеблется между разными полустабильными режимами. Схема для создания и усиления звука нетривиальна, но состоит из простых строительных блоков. Я покажу вам, как создать датчик освещенности с фоторезистором CdS, простым предусилителем операционного усилителя, генератором с классическим LM555 и 5-ваттным усилителем мощности с LM1875. Вы можете сделать это, если будете следовать инструкциям. Попробую объяснить подробности.

Шаг 1. Что вам нужно

Я использовал кучу вещей для создания этого проекта. Я предпочитаю получать вещи от Jameco и Radio Shack, потому что они очень удобны, и я все делаю в последнюю минуту. Вы также можете получить все от Digikey или от другого поставщика электроники, ни одна из частей не является экзотикой. Вам понадобятся: динамик. Свеча и подсвечник. Провод радиорубка, одна сплошная жила и одна многожильная. Я предпочитаю 22 калибра. Перфорированная плита - мне нравится плата номер 276-150 от радиорубки, она дешевая и полезная. Источник питания - я разработал ее с помощью настенной бородавки Mean Well 24V 1A от Jameco. Вам также понадобится один из соответствующих разъемов, если вы не хотите припаивать источник питания непосредственно к плате. Компоненты электроники - все это вы можете получить у Jameco. Резисторы: 2.2 x11k x15.6k x210k x422k x333k x1100k x1200k x11M Audio Конический потенциометр Фоторезистор (я использовал Jameco # CDS003-7001) Конденсаторы: 0,1 мкФ x31 мкФ x310 мкФ x5100 мкФ x32200 мкФ x1 Полупроводники: MC1458 x1 (Подойдет любой двойной операционный усилитель общего назначения, они дешевы) LM555 x1LM7805 x1 (плюс 1LM18 Подойдет любой стабилитрон на 5 В) 8-контактные разъемы DIP x2 (DIP трудно удалить, если вы случайно взорвете их, лучше вставлять их на всякий случай. LM7805 и LM1875 находятся в TO-220, их легче вытащить из вашего плата, если необходимо..) Инструменты: паяльник и припоя, щипцы для зачистки проводов, кусачки.

Шаг 2: Схема

Это схема, которую мы будем использовать. У него куча деталей. Если вы знаете, как строить схемы, и не хотите читать кучу всякой всячины, можете продолжить и построить это. Если вы не уверены, что делают все части, продолжайте читать! Источник питания Мы собираемся запустить все это от источника питания 24 В постоянного тока. Нам нужно такое количество вольт, чтобы звук на выходе был красивым и громким. LM555 может обрабатывать только 18 В, прежде чем он сработает, поэтому мы собираемся запустить начальные этапы с напряжением 5 В, генерируемым регулятором LM7805, как показано в поле с надписью 5V Supply. Источник питания с маркировкой 24 В подключается к основному источнику питания, мощность с маркировкой 5 В подключается к выходу LM7805. Развязка источника питания Для правильной работы схемы между источниками питания и землей должна быть небольшая емкость, как показано на коробке. с надписью Supply Decoupling. Наиболее важно установить пару заглушек на источник питания 24 В рядом (т.е. в непосредственной близости от него) источника питания для LM1875 и на источник питания 5 В рядом с LM555. Вероятно, они должны быть на каждом блоке питания рядом с LM7805. Развязка источника питания - одна из тех вещей, которые нужно делать вручную, но если вы этого не сделаете, схема не будет работать. Датчик света Фоторезистор на основе сульфида кадмия - это просто резистор, значение которого изменяется в зависимости от количества фотонов, попадающих на него. Самый простой способ превратить его сопротивление в сигнал - сделать из него делитель напряжения, как показано в поле «Датчик освещенности». Эта схема немного сложнее, чем могла бы быть, чтобы уменьшить вероятность создания петли обратной связи через источник питания. Резистор 1 кОм, стабилитрон 5,1 В и конденсатор 10 мкФ используются для создания довольно стабильного опорного напряжения 5,1 В от источника питания 24 В. Мы могли бы использовать второй LM7805 вместо резистора и диода, но это немного проще, поскольку в делитель напряжения фоторезистора не поступает слишком большой ток. Я использую стабилитрон 1N4733, но любой старый стабилитрон 5.1V должен работать нормально. На самом деле, действительно любой стабилитрон должен работать нормально, 5.1V не обязательно должен быть точным. Не забудьте направить стабилитрон в противоположном направлении от того, как вы бы использовали сигнальный диод! Резистор 5,6 кОм, включенный последовательно, который я выбрал, чтобы соответствовать номиналу фоторезистора при умеренном освещении, вы можете измерить свой фоторезистор и сделать то же самое., или просто используйте резистор на пару кОм. Напряжение, выходящее из делителя напряжения, составляет 5,1 В * 5,6 к / (5,6 кОм + R (датчик)). Будет постоянное значение, основанное на количестве окружающего света, с покачиванием поверх него в зависимости от количества изменяющегося света. Bias Мы хотим центрировать сигнал, исходящий от датчика освещенности, около 2,5 В, чтобы мы могли его усилить. насколько это возможно, прежде чем он достигнет 0 В или 5 В. Два резистора 10 кОм в цепи смещения генерируют 2,5 В, а операционный усилитель, подключенный, как показано, буферизует сигнал, чтобы сделать 2,5 В устойчивыми, независимо от того, к чему он подключен. Операционные усилители в цепях смещения и предусилителя представляют собой половину двойного операционного усилителя MC1458. Конденсатор 10u пропускает колебания переменного тока, но устраняет номинальный уровень постоянного тока, а резистор 10 кОм, подключенный к цепи смещения, сбрасывает уровень постоянного тока. до 2,5 В. Операционный усилитель, сконфигурированный, как показано, с резисторами 100 кОм и 1 кОм, усиливает сигнал на (100 кОм + 1 кОм) / (1 кОм), или на 101. Нам, вероятно, не нужно такое большое усиление, вы можете попробовать схему с меньшим резистором в Поместите 100k и посмотрите, нравится ли вам, как это звучит. Осциллятор: Он использует старый добрый LM555 для создания прямоугольной волны. Номинальная частота устанавливается резистором 5,6 кОм и 33 кОм и конденсатором 1u по формуле f = 1,44 / ((5,6 кОм + 2 * 33 кОм) * 1u) = 20 Гц. Колебания, поступающие от предусилителя, будут модулировать частоту, которую LM555 выводит с вывода 3. Вы можете попробовать заменить резисторы и посмотреть, что вы думаете. Громкость: Вы хотите использовать здесь логарифмический потенциометр 1M. Это просто уменьшает амплитуду сигнала по желанию. Усилитель мощности состоит из множества частей, поэтому мы рассмотрим его более подробно на следующем шаге.

Шаг 3: Схема усилителя мощности

Эта схема немного сложна, но очень удобна, поэтому я решил разобрать все части. LM1875 может выдать около 30 Вт, если вы подадите ему 60 В, этого достаточно, чтобы действительно вызвать некоторые проблемы. При питании 24 В мы используем пиковую мощность всего около 5 Вт, но этого определенно достаточно, чтобы создать некоторый шум. Если вы хотите использовать эту схему с большим источником питания, вам не нужно ничего менять, просто убедитесь, что ваш источник питания может выдавать достаточный ток, не загораясь. На следующих фотографиях вы заметите, что LM1875 всегда имеет радиатор. прикреплен к нему; это важно. Без него он очень быстро перегреется. Они вставили в чип какие-то причудливые средства защиты, чтобы в случае перегрева он просто отключился, не повредив чип. Если это происходит с вами, приобретите радиатор большего размера! Кстати, эта схема прямо из таблицы данных LM1875. Связь по переменному току Конденсаторы связи по переменному току на входе и выходе позволяют звуку перемещаться, но убирают уровень постоянного тока, как мы это делали в предусилитель. Самая низкая частота, которую он пропускает, определяется конденсатором и сопротивлением, которое он видит последовательно. Поскольку динамик имеет низкое сопротивление, нам нужен большой конденсатор на выходе. На входе конденсатор видит цепь смещения, которая имеет гораздо более высокое сопротивление, поэтому можно использовать конденсатор меньшего размера. Это та же идея, что и схема смещения, используемая в предусилителе, но без буфера операционного усилителя. Здесь можно обойтись без буфера, потому что мы не подключаем цепь смещения к цепи обратной связи (резистор 1 кОм в предусилителе). Колпачок в цепи смещения используется для развязки, так же, как и колпачки для развязки источника питания. Развязка источника питания Не забудьте надеть колпачки на источник питания прямо рядом с микросхемой! Сеть Zobel Резистор и конденсатор, которые помогают сети Zobel. сделать сопротивление динамика более легким для усилителя. Динамик действует как резистор, соединенный последовательно с катушкой индуктивности, а включение резистора и конденсатора параллельно динамику заставляет все это действовать как просто резистор. Это сложно, но поверьте мне, это имеет значение. Сеть обратной связи Сеть обратной связи аналогична той, что используется в предусилителе, только с добавленным конденсатором 10u. На звуковых частотах конденсатор действует как короткое замыкание, а схема усилителя мощности дает нам коэффициент усиления 21. При постоянном токе конденсатор действует как разомкнутая цепь, давая нам коэффициент усиления 1. Переход осуществляется при f = 1. /(2*pi*10k*10u)=1,59Гц.

Шаг 4: прототип

Я построил схему на макетной плате. Если у вас есть такой, то сначала полезно попробовать это. Не пытайтесь собрать прототип так, чтобы он точно соответствовал изображениям, просто попытайтесь получить правильную схему. Я просто подумал, что несколько картинок могут помочь с мотивацией. И чтобы показать, что строить на самом деле не так уж и много.

Шаг 5: макет на перфорированной плите

Я стараюсь держать несколько лишних досок под рукой. Они дешевые. Обычно я разрабатываю макет на одной перфорационной плате, а затем копирую ее на ту, которую паяю. Здесь пригодится кофейная кружка, вы можете пропустить часть, и она останется там, не припаяв ее. Вот несколько фотографий моего прототипа монтажной платы после того, как я окончательно доработал макет. На этих платах есть маленькие шины с тремя отверстиями для проводов. вместе. Я стараюсь установить с ними как можно больше связей. По возможности остальные соединения выполняются путем загибания выводов компонентов на задней стороне и пайки вместе. Несколько я соединю проводами в верхней части платы. Я использовал несколько больше развязывающих конденсаторов, чем указано на схеме. Есть заглушки на источнике питания 24 В рядом с LM7805, чтобы обеспечить стабильное напряжение 5 В, и еще один набор на источнике питания 24 В рядом с LM1875, чтобы он оставался довольным. На источнике питания 5 В есть третий набор крышек.

Шаг 6: припаяйте

Создание финального продукта может быть медленным, но я нахожу удовлетворение иметь готовый продукт в виде цельного куска и вне прототипной платы. Это отличный способ отточить свои навыки пайки. Я всегда боюсь испортить свою красивую красивую плату, если сделаю ошибку, но оказывается, что вы можете исправить практически любую ошибку на одной из этих плат, если будете осторожны.. Извлечение компонента обычно включает его уничтожение, но это нормально, компоненты дешевы. Как только он исчезнет, вы можете очистить припой на плате с помощью припоя. Я попытался сделать достаточно фотографий, чтобы вы могли точно скопировать их, если хотите. Если что-то неясно, я постараюсь сделать больше снимков, или вы можете придумать, как это выложить самостоятельно. На картинке обратной стороны верхняя дорожка, проходящая через середину, является землей, а нижняя дорожка - 24 В. LM1875 находится с правой стороны, а LM7805 - с левой стороны.

Шаг 7. Соберите все вместе

Здесь у меня есть вторая перфокарта, установленная под первой, чтобы защитить проводку на задней стороне. Я использовал распорки 1/4 дюйма, чтобы удерживать их друг от друга. Датчик освещенности подключен к свече, а выход идет на наш динамик. Это так просто и весело.