Robot światła dźwiękowego: 6 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

W tej instrukcji będziesz tworzyć urządzenie dźwiękowe. To urządzenie włącza jasne diody LED lub żarówki z muzyką. Wejście muzyczne pochodzi z wyjścia liniowego lub mówienia z HiFi, komputera lub telefonu komórkowego.

Możesz zobaczyć obwód działający na filmie.

Kieszonkowe dzieci

Będziesz potrzebować:

- tablica matrycowa, - radiator, - tranzystor mocy NPN, - kilka tranzystorów NPN BJT ogólnego przeznaczenia, - dwa tranzystory ogólnego przeznaczenia PNP BJT, - lut, - lutownica, - obudowa (można użyć papierowego kubka), - wiertarka elektryczna (opcja), - pasta termoprzewodząca, - taśma, - rezystor mocy 10 omów, - rezystor 270 omów, - rezystor 4,7 kΩ, - Rezystor zmienny 2 megaomy, - dwa rezystory 1 kΩ, - dwa rezystory 10 kΩ, - rezystor 100 kΩ, - kondensatory 470 nF i 100 nF, - nakrętka i śruba do radiatora, - kilka jasnych diod LED lub dwie żarówki 1,5 V, - nożyczki lub śrubokręt, - jedna dioda ogólnego przeznaczenia.

Krok 1: Zamocuj radiator

Wywierć dwa otwory w płycie matrycy i przymocuj radiator, jak pokazano na zdjęciu.

Krok 2: Podłącz tranzystor mocy

Zamocuj tranzystor mocy PNP śrubą i pastą termoprzewodzącą.

Krok 3: Zbuduj obwód

Rezystor Rc1b został wybrany jako 10 kΩ zamiast 1 kΩ, aby zwiększyć stałą czasu ładowania. Stała czasowa rozładowania jest iloczynem wartości kondensatora (C1) i rezystora (Rb2). Alternatywą byłoby użycie kondensatora o wyższej wartości C1, ale oznaczałoby to użycie kondensatora elektrolitycznego, który nie jest zbyt niezawodny w porównaniu z kondensatorami poduszkowymi lub ceramicznymi.

Żarówki można zastąpić jasnymi diodami LED. Jeśli dioda LED pobiera 10 mA przy wymaganym zasilaniu 2 V, wymaganym rezystorem szeregowym Rc4 jest (Vs - Vled) / Iled = (3 V - 2 V) / 10 mA = 100 omów. Możesz umieścić dodatkową diodę LED równolegle i zmniejszyć rezystor szeregowy o połowę lub możesz umieścić kilka diod z rezystorami 100-omowymi równolegle do tranzystora mocy.

Potrzebujesz tylko trzech tranzystorów BJT ogólnego przeznaczenia. Musisz jednak kupić kilka na wypadek, gdybyś je spalił, podłączając do niewłaściwych pinów. Tranzystory ogólnego przeznaczenia są bardzo tanie.

Rc4 musi być tylko rezystorem mocy, jeśli używasz żarówek.

Rezystor Rb1 kontroluje jasność żarówek lub jasnych diod LED.

Typowe wzmocnienie prądu tranzystora (wzmocnienie prądu) Beta (prąd kolektora podzielony przez prąd bazy) wynosi 100. Jednak wartość ta może wynosić nawet 20 lub nawet 500. Na wartość Beta mają wpływ tolerancje produkcyjne oraz temperatura otoczenia i polaryzacja obecny.

Możemy teraz obliczyć założone minimalne wartości Beta tranzystorów Q2, Q3 i Q4, które pozwolą na pełne nasycenie:

Vs - Vbe = 3 V - 0,7 V = 2,3 V

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

= (2,3 V / 4 700 omów) / ((2,3 V - 0,7 V) / 100 000 omów) = 30.585106383

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

= (2,3 V / 220 omów) / (2,3 V / 4 700 omów + 3 V / 100 000 omów) = 20.1296041116

Podany prąd żarówki wynosi 0,3 A. Dlatego:

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

W ten sposób tranzystory najprawdopodobniej się nasycą.

Teraz obliczamy częstotliwość odcięcia filtra dolnoprzepustowego zasilania RC:

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

W obwodzie widać, że nie zaimplementowałem filtra dolnoprzepustowego zasilania RC. Filtr dolnoprzepustowy może być jednak potrzebny, jeśli bateria lub źródło zasilania mają wysoką rezystancję wewnętrzną. Jeśli obwód nadal oscyluje nawet z filtrem RC, spróbuj umieścić wyższe wartości kondensatora równolegle z kondensatorami Cs1 i Cs2, aby zmniejszyć częstotliwość odcięcia dolnoprzepustowego.

Oblicz częstotliwość odcięcia wejściowego filtra górnoprzepustowego:

fh = 1/(2*pi*Ri*Ci) = 1/(2*pi*1000*(470*10^-9)) = 338.627538493 Hz

Maksymalna częstotliwość odcięcia górnoprzepustowego nie powinna przekraczać 20 Hz. Aby zmniejszyć tę częstotliwość, możemy:

1. Zwiększ wartość Ri. Zmniejszy to jednak wzmocnienie obwodu.

2. Zwiększ wartość Ci. To lepsza opcja. Możemy umieścić dodatkowy kondensator 470 nF równolegle z Ci lub zastąpić Ci kondensatorem bipolarnym 10 uF (10 000 nF). Jednak ten nowy kondensator jest mniej niezawodny i będzie kosztował więcej pieniędzy. Kondensatory bipolarne są trudniejsze do znalezienia na stronach z podzespołami elektronicznymi.

Krok 4: Włóż obwód do papierowego kubka lub pudełka

Widać, że obwód mieści się w papierowym kubku.

Żarówki są przymocowane taśmą klejącą.

Możesz zrobić otwór w kubku śrubokrętem lub nożyczkami na potencjometr.

Po włączeniu światła będą widoczne przez kielich.

Krok 5: Zabezpiecz przewody taśmą

Możesz użyć dowolnej taśmy klejącej.

Krok 6: Zamocuj ręce i nogi

Użyj metalowego drutu o średnicy 1 mm, aby przymocować ramiona i nogi do robota.

Teraz skończyłeś.