HackerBox 0037: WaveRunner: 10 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Den här månaden utforskar HackerBox Hackers vågsignaler och testbäddar för ljudsignalbehandling inom digitala datormiljöer samt analoga elektroniska testinstrument. Denna instruktionsbok innehåller information om hur du kommer igång med HackerBox #0037, som kan köpas här så länge lagret räcker. Om du också vill få en sån här HackerBox direkt i din brevlåda varje månad, prenumerera på HackerBoxes.com och gå med i revolutionen!

Ämnen och inlärningsmål för HackerBox 0037:

• Installera och konfigurera GNU Octave -programvara
• Representera och manipulera vågsignaler i en dator
• Utforska ljudbehandlingsfunktionen för GNU Octave
• Par ljudsignaler mellan en dator och extern hårdvara
• Montera ljudtestbäddar med förstärkare och nivåindikatorer
• Konstruera en 1 MHz multipelvågformig signalgenerator

HackerBoxes är den månatliga prenumerationstjänsten för DIY -elektronik och datorteknik. Vi är hobbyister, tillverkare och experimenterande. Vi är drömmarnas drömmare.

HACKA PLANET

Steg 1: HackerBox 0037: Boxinnehåll

• XR2206 Signalgeneratorsats
• Laserskuren akrylhölje för signalgenerator
• Exklusivt kretskort för ljudtest
• Två LM386 ljudförstärkarsatser
• Två KA2284 ljudnivåindikatorsatser
• USB -ljudkort
• Två 40 mm 3W högtalare
• Uppsättning av Alligator Clip Leads
• Två 3,5 mm ljudkabel
• Två 3,5 mm ljudbrytningsmoduler
• microUSB Breakout -modul
• 9V batteriklämma med fat för signalgenerator
• Exklusivt dekal för molnberäkning
• Exklusiv mössa HackLife

Några andra saker som kommer att vara till hjälp:

• Lödkolv, löd och grundläggande lödverktyg
• Dator för att köra GNU Octave och annan programvara
• Ett 9V batteri
• Ett coolt huvud för den sportiga HackLife -mössan

Viktigast av allt, du behöver en känsla av äventyr, hackeranda, tålamod och nyfikenhet. Att bygga och experimentera med elektronik, samtidigt som det är mycket givande, kan vara svårt, utmanande och till och med frustrerande ibland. Målet är framsteg, inte perfektion. När du fortsätter och njuter av äventyret kan du få stor tillfredsställelse från denna hobby. Vi gillar alla att leva i HackLife, lära oss ny teknik och bygga häftiga projekt. Ta varje steg långsamt, tänk på detaljerna och var inte rädd för att be om hjälp.

Det finns en mängd information för nuvarande och potentiella medlemmar i HackerBoxes FAQ.

Steg 2: Vågor

En våg är en störning som överför energi genom materia eller rymd, med liten eller ingen associerad överföring av massa. Vågor består av svängningar eller vibrationer av ett fysiskt medium eller ett fält, runt relativt fasta platser. Ur matematikens perspektiv är vågor, som funktioner i tid och rum, en klass av signaler. (Wikipedia)

Steg 3: GNU Octave

GNU Octave -programvara är en gynnad plattform för att representera och manipulera vågformer inom en dator. Octave har ett programmeringsspråk på hög nivå som främst är avsett för numeriska beräkningar. Octave är användbart för att utföra olika numeriska experiment med ett språk som mestadels är kompatibelt med MATLAB. Som en del av GNU -projektet är Octave gratis programvara enligt villkoren i GNU General Public License. Octave är ett av de stora gratisalternativen till MATLAB, andra är Scilab och FreeMat.

Följ länken ovan för att ladda ner och installera Octave för alla operativsystem.

Handledning: Komma igång med Octave

Oktavvideotutorials från DrapsTV:

1. Introduktion och installation
2. Grundläggande funktioner
3. Ladda, spara och använda data
4. Plotta data
5. Kontrolluttalanden
6. Funktioner

Medan du inte befinner oss i vår omfattning av grundläggande vågor och ljudbehandling kan du hitta enstaka material att arbeta med i Octave genom att söka på MATLAB -ämnen som "DSP IN MATLAB" eller "NEURAL NETWORKS IN MATLAB". Det är en mycket kraftfull plattform. Kaninhålet går ganska djupt.

Steg 4: Ljudsignalgränssnitt

Ljudfrekvenssignaler som skapas i en dator kan kopplas till extern hårdvara med hjälp av högtalarutgången från ett ljudkort. På samma sätt kan mikrofoningången på ett ljudkort användas för att enkelt koppla externa ljudfrekvenssignaler till en dator.

Att använda ett USB -ljudkort är en bra idé för sådana applikationer för att förhindra att ljudkretsen på datorns moderkort skadas om något skulle gå fel. Ett par 3,5 mm audio patchkablar och 3,5 mm breakout -moduler är ganska användbara för att koppla ihop kretsar, högtalare och andra enheter med portarna på USB -ljudkortet.

Förutom användning med GNU Octave, finns det några coola projekt som flyter runt för ljudkortoscilloskop som låter dig "plotta" signaler med en tillräckligt låg frekvens för att samplas av ett mikrodatorljudkort.

Steg 5: Ljudsignaler i GNU Octave

Octave har några riktigt användbara ljudbehandlingsfunktioner.

Denna video (och andra) från Dan Prince är en bra start:

Video - Lär dig ljud DSP 1: Komma igång Att göra sinusoscillator

Video - Lär dig ljud DSP 2: Grundläggande vågformer och provtagning

Steg 6: Ljudtestbädd - två alternativ

Ljudtestbädden är användbar för audition av ljudfrekvenssignaler på två kanaler (stereo vänster, höger eller andra två signaler). För varje kanal kan en ingång på linjenivå förstärkas, visualiseras med en LED-nivåindikator och slutligen köras till en 40 mm högtalare.

MONTERINGSALTERNATIV

Ljudtestbädden kan monteras som separata kopplade moduler eller som en enda integrerad plattform. Bestäm vilket alternativ du föredrar innan du börjar montera och följ motsvarande steg i den här guiden.

FÖRSTÄRKARE

De två ljudförstärkarna är baserade på LM386 integrerad krets (wiki).

LED -NIVÅINDIKATOR

De två nivåindikatorerna är baserade på KA2284 integrerad krets (datablad).

Steg 7: Monteringsalternativ 1 - Separata moduler

När du väljer att montera ljudtestbädden som separata kopplade moduler, montera helt enkelt de två ljudförstärkarna och de två nivåindikatormodulerna som separata kit.

LJUDFÖRSTÄRKARE

• Börja med de två axiella motstånden (ej polariserade)
• R1 är 1K Ohm (brun, svart, svart, brun, brun)
• R2 är DNP (fyll inte i)
• R10 är 4,7K Ohm (gul, lila, svart, brunbrun)
• Installera sedan de två små keramiska kondensatorerna
• C5 och C8 är båda små "104" lock (ej polariserade)
• Nästa lod i 8 -stifts DIP -uttaget (notera silkscreen -orientering)
• Sätt i chipet EFTER att uttaget har lödts
• De tre elektrolytkåporna C6, C7, C9 är polariserade
• För kepsar är skuggad halvlek på silkscreen "-" bly (kort tråd)
• Lysdioden är polariserad med "+" - märkning för den långa tråden
• Löd de återstående komponenterna
• Anslut högtalaren till "SP" -rubriken
• Ström med 3-12V (exempel: micoUSB breakout för 5V)

LJUDNIVÅINDIKATOR

• Börja med de två axiella motstånden (ej polariserade)
• R1 är 100 ohm (brun, svart, svart, svart, brun)
• R2 är 10K Ohm (brun, svart, svart, röd, brun)
• KA2284 SIP (single inline package) är vinklad vid stift 1
• SIP -märkningen för silkscreen visar en låda för stift 1
• Observera att de två locken C1 och C2 är olika värden
• Matcha dem till kretskortet och orientera lång tråd till "+" hålet
• Nu är D5 röd LED, andra fyra D1-D4 är gröna
• Lysdioder är polariserade med lång tråd till "+" hål
• Trimmerpotentiometern och rubriker passar som visas
• Anslut signal som t ljudingång
• Ström med 3,5-12V (exempel: microUSB-brytning för 5V)

Steg 8: Monteringsalternativ 2 - Integrerad plattform

När du väljer att montera ljudtestbädden som en integrerad plattform, är utvalda komponenter från de fyra modulkiten (två ljudförstärkare och två nivåindikatorer) lödda till den exklusiva ljudtestkretskortet tillsammans med två 40 mm högtalare och en microUSB -brytning för 5V ström.

• Börja med de axiella motstånden (ej polariserade)
• R2 och R9 är 4,7K Ohm (gul, lila, svart, brun, brun)
• R3 och R10 är DNP (fylls inte)
• R4 är 1K Ohm (brun, svart, svart, brun, brun)
• R5 och R11 är 100 Ohm (brun, svart, svart, svart, brun)
• R6 och R12 är 10K Ohm (brun, svart, svart, röd, brun)
• Löd sedan uttagen för IC1 och IC2
• Sätt i chips EFTER uttagen är lödda
• Nästa lödning fyra små keramiklock C4, C5, C10, C11
• Keramiklocken är märkta "104" och är inte polariserade
• De nio elektrolytkåporna är polariserade med ett "+" för den långa tråden
• C1 är 1000uF
• C2 och C8 är 100uF
• C3, C6, C9, C12 är 10uF
• C7 och C13 är 2.2uF
• De elva lysdioderna är polariserade
• Den korta tråden "-" går i hålet nära cirkels platta sida
• Två röda lysdioder går till den yttersta LED -plattan i varje ände
• De fyra inre lysdioderna i rad på varje sida är gröna
• En enkel klar/blå LED (från ett förstärkarkit) är i mitten
• KA2284 SIP (single inline package) är vinklad vid stift 1
• USB -breakout ligger platt på PCB med stift genom båda korten
• 3,5 mm -uttaget, trimmarna och krukorna installeras enligt bilden
• Heta limhögtalare på PCB före lödning med trimmade ledningar
• Ström via microUSB -brytning (5V)

Steg 9: Signalgenerator

Funktionsgeneratorsatsen har en integrerad krets XR2206 (datablad) och ett laserskuret akrylhölje. Den kan generera sinus-, triangel- och kvadratvågssignaler i frekvensområdet 1-1 000 000 Hz.

Specifikationer

• Spänningsförsörjning: 9-12V DC ingång
• Vågformer: Fyrkantig, sinus och triangel
• Impedans: 600 Ohm + 10%
• Frekvens: 1Hz - 1MHz

SINUSVÅG

• Amplitud: 0 - 3V vid 9V DC ingång
• Distorsion: Mindre än 1% (vid 1 kHz)
• Flathet: +0,05 dB 1 Hz - 100 kHz

FYRKANTIG VÅG

• Amplitud: 8V (ingen belastning) vid 9V DC ingång
• Stigningstid: Mindre än 50ns (vid 1kHz)
• Falltid: Mindre än 30ns (vid 1kHz)
• Symmetri: Mindre än 5% (vid 1 kHz)

TRIANGEL WAVE

• Amplitud: 0 - 3V vid 9V DC ingång
• Linjäritet: Mindre än 1% (upp till 100kHz) 10m

Steg 10: HackLife

Tack för att du gick med i HackerBox -medlemmar över hela världen Livin 'the HackLife.

Om du har tyckt om den här instruktionsboken och vill ha en cool låda med hackbar elektronik och datatekniska projekt som faller ner i din brevlåda varje månad, var vänlig gå med i revolutionen genom att surfa över till HackerBoxes.com och prenumerera för att få vår månatliga överraskningsbox.

Nå ut och dela din framgång i kommentarerna nedan eller på HackerBoxes Facebook -sida. Hör av dig till oss om du har några frågor eller behöver hjälp med något. Tack för att du är en del av HackerBoxes!