Ljudåterkoppling: 7 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:48

Av dandroidDan GoodFölj mer av författaren:

Om: Jag älskar tillverkning. Elektronik, trä, stål, mat, etc. Jag bygger skulpturer i rostfritt stål och jag älskar att lösa alla små problem på vägen - CAD till CNC, svetsning, slipning, polering och allt annat … Mer om dandroid »Den här instruerbara visar dig hur man bygger en ljusstyrd ljudgenerator. Här har jag byggt en instabil feedbackskulptur med ljudgeneratorn och ett ljus. Högtalaren får ljuset att flimra och ljuset från ljuset modulerar signalen som riktas mot högtalaren. Luftturbulens gör förhållandet mellan högtalaren och ljuset ostadigt, så det studsar mellan olika halvstabila lägen. Kretsen för att skapa och förstärka ljudet är inte trivial, men den är gjord av enkla byggstenar. Jag ska visa dig hur du bygger en ljussensor med en CdS-fotoresistor, en enkel op-amp-förförstärkare, en oscillator med den klassiska LM555 och en 5 watt effektförstärkare med LM1875. Du kan göra det om du följer instruktionerna, Jag ska försöka förklara detaljerna.

Steg 1: Saker du behöver

Jag använde en massa saker för att göra det här projektet. Jag föredrar att skaffa saker från Jameco och Radio Shack eftersom de är superbekväma och jag gör allt i sista minuten. Du kan få allt från Digikey också, eller vad din favoritelektronikleverantör är, ingen av delarna är exotiska. Du behöver: En högtalare. Ett ljus och ljusstake. Tråd - Jag gillar att ha runt två 3 -pack med tråd från radiohack, en solid kärna och en strängad. Jag föredrar 22 gauge. Perfboard - jag gillar kortnummer 276-150 från radiohack, det är billigt och användbart. Strömförsörjning - jag konstruerade detta med Mean Well 24V 1A väggvårta från Jameco. Du behöver en av motsvarande uttag också om du inte vill löda tillförseln direkt till brädet. Elektronikkomponenter - Du kan få allt detta från Jameco. Resistorer: 2,2 x11k x15,6k x210k x422k x333k x1100k x1200k x11M Ljud Taper Potentiometer Fotoresistor (jag använde Jameco #CDS003-7001) Kondensatorer: 0.1uF x31uF x310uF x5100uF x32200uF x1 Semikonduktorer: MC1458 x1 (Alla dubbla op-amp är bra, dessa är billiga) LM555 x1LM7805 x1L18 (1) Alla 5V Zener-dioder är fina) 8-poliga DIP-uttag x2 (DIP är svåra att ta bort om du blåser ut dem av misstag, bäst att sätta i dem i fallet. LM7805 och LM1875 är i TO-220s, lättare att dra ur din om det behövs..) Verktyg: Lödkolv & lödningPliers, trådavdragare, diagonala skär

Steg 2: Kretsen

Det här är kretsen vi kommer att använda. Den har en massa delar. Om du vet hur man konstruerar kretsar och inte känner för att läsa en massa saker, kan du gå vidare och bygga detta. Om du inte är säker på vad alla delar gör, fortsätt läsa! Strömförsörjning Vi kommer att köra det hela från en 24V likström. Vi behöver så många volt för att få utsignalen fin och högljudd. LM555 klarar bara 18V innan den går i pop, så vi kommer att köra de inledande stadierna från 5V, genererade av en LM7805 -regulator som visas i rutan märkt 5V Supply. Strömmärkt 24V ansluts till huvudströmförsörjningen, strömmärkt 5V ansluts till utgången på LM7805. Frikoppling av matning För att kretsen ska fungera korrekt måste det finnas en lagom kapacitans mellan nätaggregaten och jord, som visas i rutan märkt Supply Decoupling. Det viktigaste är att sätta ett par lock på 24V -nätaggregatet nära (dvs i nära fysisk närhet till) strömförsörjningen för LM1875 och på 5V -nätaggregatet nära LM555. Förmodligen borde det finnas några på varje leverans nära LM7805 också. Strömförsörjning är en av de handvågiga sakerna, men om du inte gör det fungerar inte kretsen. Ljussensor En kadmiumsulfidfotresistor är bara ett motstånd vars värde ändras baserat på antalet fotoner som träffar den. Det enklaste sättet att förvandla dess motstånd till en signal är genom att göra en spänningsdelare ur den, som visas i ljussensorboxen. Denna krets är lite mer komplicerad än den kan behöva vara för att minska chansen att skapa en återkopplingsslinga genom strömförsörjningen. 1K -motståndet, 5.1V Zener -dioden och 10 uF -kondensatorn används för att skapa en ganska stabil 5.1V -referens från 24V -matningen. Vi skulle kunna använda en andra LM7805 istället för motståndet och dioden, men det här är ett lite enklare sätt att göra det eftersom det inte går för mycket ström in i fotoresistorns spänningsdelare. Zener -dioden jag använder här är en 1N4733, men alla gamla 5.1V Zener borde fungera bra. Egentligen borde alla Zener alls fungera bra, 5.1V behöver inte vara exakt. Glöm inte att rikta Zener i motsatt riktning från hur du skulle använda en signaldiod! 5.6k -motståndet i serie jag valde för att matcha värdet på fotoresistorn i måttligt ljus, du kan mäta din fotoresistor och göra samma sak, eller bara använda ett motstånd för ett par kohms. Spänningen som kommer ut ur spänningsdelaren är 5,1V*5,6k/(5,6k+R (sensor)). Det kommer att finnas ett stabilt värde baserat på mängden omgivande ljus, med en vickning ovanpå det baserat på mängden ljus som ändras. Bias Vi vill centrera signalen som kommer från ljussensorn runt 2,5V, så att vi kan förstärka den så mycket som möjligt innan den når 0V eller 5V. De två 10k-motstånden i förspänningskretsen genererar 2,5V, och op-amp-kabeln som visas buffrar signalen för att göra 2,5V stabil oavsett vad den är ansluten till. Op-förstärkarna i Bias- och Preamp-kretsarna är vardera hälften av en MC1458 dubbel op-amp. Förförstärkare 10u-kondensatorn låter en AC-vicka passera genom men tar bort den nominella DC-nivån och 10k-motståndet som är anslutet till förspänningskretsen återställer DC-nivån till 2,5V. Op-förstärkaren konfigurerad som visas med 100k- och 1k-motståndet förstärker signalen med (100k+1k)/(1k) eller 101. Vi behöver förmodligen inte så mycket förstärkning, du kan prova kretsen med ett mindre motstånd i plats på 100k och se om du gillar hur det låter. OscillatorDen här använder en gammal bra LM555 för att göra en fyrkantvåg. Den nominella frekvensen ställs in av motståndet 5.6k och 33k och 1u -kondensatorn enligt formeln f = 1.44/((5.6k+2*33k)*1u) = 20Hz. Oscillationer som kommer in från förförstärkaren kommer att modulera frekvensen som LM555 matar ut från stift 3. Du kan prova att ändra motstånden och se vad du tycker. Volym Du vill använda en 1M logaritmisk kruka här. Detta minskar helt enkelt signalamplituden efter önskemål. Power AmpDetta har många delar, så vi kommer att titta närmare på det i nästa steg.

Steg 3: Effektförstärkarkrets

Den här kretsen är lite komplicerad men väldigt praktisk, så jag tänkte skriva ut alla delar. LM1875 kan lägga ut cirka 30 watt om du ger den 60 V, tillräckligt för att verkligen orsaka problem. På 24 V -strömförsörjningen använder vi toppeffekten endast cirka 5 W, men det är definitivt tillräckligt för att göra lite ljud. Om du vill använda den här kretsen med ett större utbud behöver du inte ändra någonting, se bara till att din strömförsörjning kan släcka tillräckligt med ström utan att fatta eld. Du kommer att märka på de kommande bilderna att LM1875 alltid har en kylfläns fäst vid den; detta är viktigt. Det kommer att överhettas mycket snabbt utan en. De lägger några snygga skyddsgrejer i chipet så att om det överhettas stängs det bara av utan att skada chipet. Om det händer dig, skaffa dig en större kylfläns! Förresten, den här kretsen är rakt ur LM1875 -databladet. AC -koppling AC -kopplingskondensatorerna vid ingång och utgång låter ljudet vifta igenom men tar bort DC -nivån, som vi gjorde i förförstärkaren. Den lägsta frekvensen som den släpper igenom bestäms av kondensatorn och motståndet den ser i serie. Eftersom högtalaren har ett lågt motstånd behöver vi ett stort lock vid utgången. Vid ingången ser kondensatorn förspänningsnätet, vilket är ett mycket högre motstånd, så en mindre kondensator kan användas. BiasDetta är samma idé som förspänningskretsen som används i förförstärkaren, men utan op-amp-bufferten. Vi kan komma undan utan bufferten här eftersom vi inte ansluter förspänningskretsen till återkopplingsnätverket (1k -motståndet i förförstärkaren). Locket i förspänningskretsen används för avkoppling, på samma sätt som matningsfrikopplingskåporna. Tillförselavkoppling Glöm inte att sätta lock på nätaggregatet bredvid chipet! Zobel NetworkMotståndet och kondensatorn som gör att Zobel -nätverket hjälper till att göra högtalarens impedans lättare för förstärkaren att köra. Högtalaren fungerar som ett motstånd i serie med en induktor, genom att sätta motståndet och kondensatorn parallellt med högtalaren får det hela att verka mer som bara ett motstånd. Detta är knepigt, men lita på mig det gör skillnad. Återkopplingsnätverk Feedbacknätverket är som det i förförstärkaren bara med 10u kondensatorn tillagd. Vid ljudfrekvenser fungerar kondensatorn som en kortslutning, och effektförstärkarkretsen ger oss en förstärkning på 21. Vid likström fungerar kondensatorn som en öppen krets, vilket ger oss en förstärkning på 1. Övergången görs vid f = 1 /(2*pi*10k*10u)=1,59Hz.

Steg 4: Prototyp

Jag byggde kretsen på ett protoboard. Om du har en är det användbart att prova saker på det här sättet först. Försök inte att bygga prototypen för att matcha bilderna exakt, försök bara få kretsen rätt. Jag tänkte bara att några bilder kan hjälpa till med motivation. Och för att visa att det verkligen inte är så mycket saker att bygga.

Steg 5: Lägg ut på Perfboard

Jag försöker hålla några extra brädor liggande. De är billiga. Jag brukar räkna ut layouten en och en perfekt skiva och sedan kopiera den på den jag lödder. En kaffekopp är användbar här, du kan släppa igenom en del och den kommer att stanna där utan att du lödde ner den. Här är några bilder på min prototyp -perfboard när jag äntligen har slutfört layouten. tillsammans. Jag försöker göra så många som möjligt av kopplingarna till dem. Så mycket som möjligt av resten av anslutningarna görs genom att fälla över komponentledningarna på baksidan och löda ihop. Några några ska jag koppla ihop med trådar på toppen av brädet. Jag använde några fler avkopplingskondensatorer än på schemat. Det finns lock på 24 V -nätaggregatet bredvid LM7805, för att producera ett stabilt 5 V, och ett annat set på 24 V -nätaggregatet bredvid LM1875, för att hålla det lyckligt. Det finns en tredje uppsättning lock på 5 V -nätaggregatet.

Steg 6: Löd ner det

Att bygga det sista kan vara långsamt, men jag tycker det är tillfredsställande att ha den färdiga produkten i en solid bit och av från protoboardet. Det här är också ett bra sätt att finslipa lödningskunskaperna. Jag är alltid rädd för att förstöra min fina vackra bräda om jag gör ett misstag, men det visar sig att du kan omarbeta nästan alla misstag på ett av dessa brädor om du är försiktig. Att få ut komponenten innebär vanligtvis att förstöra den, men det är okej, komponenter är billiga. När det är ute kan du städa upp lödröra på brädet med lite lödväg. Jag försökte få tillräckligt med bilder så att du kan kopiera det exakt om du vill. Om något är oklart ska jag försöka få fler bilder, eller så kan du räkna ut hur du själv kan lägga ut det. På bilden på baksidan är det övre spåret som löper över mitten markerat och det nedre spåret är 24 V. LM1875 är på höger sida och LM7805 är på vänster sida.

Steg 7: Sätt ihop allt

Här har jag en andra perfboard monterad under den första för att skydda ledningarna på baksidan. Jag använde 1/4 tum distanser för att hålla dem isär. Ljussensorn är ansluten till ett ljus och utgången går till vår högtalare. Det är så enkelt och lyckligt.