Dźwiękowe sprzężenie zwrotne płomienia: 7 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:34

Autor: dandroidDan GoodFollow Więcej autora:

O: Uwielbiam fabrykację. Elektronika, drewno, stal, żywność itp. Buduję rzeźby ze stali nierdzewnej i uwielbiam rozwiązywać wszystkie małe problemy po drodze - od CAD do CNC, spawanie, szlifowanie, polerowanie i całą resztę… Więcej o dandroid » Ta instrukcja pokazuje Ci jak zbudować generator dźwięku sterowany światłem. Tutaj zbudowałem niestabilną rzeźbę sprzężenia zwrotnego z generatorem dźwięku i świecą. Głośnik sprawia, że świeca migocze, a światło świecy moduluje sygnał kierowany do głośnika. Turbulencje powietrza powodują, że relacja między głośnikiem a świecą jest niestabilna, więc odbija się ona między różnymi trybami półstabilnymi. Obwód do tworzenia i wzmacniania dźwięku nie jest trywialny, ale składa się z prostych elementów konstrukcyjnych. Pokażę Ci, jak zbudować czujnik światła z fotorezystorem CdS, prostym przedwzmacniaczem operacyjnym, oscylatorem z klasycznym LM555 i 5 watowym wzmacniaczem mocy z LM1875. Możesz to zrobić, jeśli będziesz postępować zgodnie z instrukcjami, Spróbuję wyjaśnić szczegóły.

Krok 1: Rzeczy, których potrzebujesz

Do stworzenia tego projektu użyłem wielu rzeczy. Wolę dostawać rzeczy od Jameco i Radio Shack, ponieważ są bardzo wygodne i robię wszystko na ostatnią chwilę. Możesz również dostać wszystko od Digikey, lub jakikolwiek inny jest twój ulubiony dostawca elektroniki, żadna z części nie jest egzotyczna. Będziesz potrzebować: głośnika. świecy i świecznika. budka radiowa, jeden solidny rdzeń i jeden linka. Preferuję 22 gauge. Perfboard - podoba mi się płytka numer 276-150 z radio shack, jest tania i użyteczna. Zasilanie - zaprojektowałem to z brodawką ścienną Mean Well 24V 1A firmy Jameco. Potrzebujesz jednego z odpowiednich gniazd również, jeśli nie chcesz lutować zasilania bezpośrednio do płyty. Komponenty elektroniczne - Możesz je wszystkie uzyskać od Jameco. Rezystory: 2,2 x11k x15,6k x210k x422k x333k x1100k x1200k x11M Audio Potencjometr stożkowyFotorezystor (użyłem Jameco #CDS003-7001)Kondensatory:0.1uF x31uF x310uF x5100uF x32200uF x1Półprzewodniki:MC1458 x1 (każdy uniwersalny podwójny wzmacniacz operacyjny jest w porządku, są tanie)LM555 x1LM7805 x1LM1875x1 (plus ciepło Każda dioda Zenera 5 V jest w porządku) 8-pinowe gniazda DIP x2 (DIP są trudne do usunięcia, jeśli przypadkowo je wysadzisz, najlepiej je podłączyć na wszelki wypadek. LM7805 i LM1875 są w TO-220, łatwiej je wyciągnąć z w razie potrzeby deska..) Narzędzia: lutownica i lutownica Szczypce, ściągacze izolacji, przecinaki ukośne

Krok 2: Obwód

To jest obwód, którego użyjemy. Ma mnóstwo części. Jeśli wiesz, jak konstruować obwody i nie masz ochoty czytać mnóstwa rzeczy, możesz to zbudować. Jeśli nie jesteś pewien, co robią wszystkie części, czytaj dalej! Zasilanie Zamierzamy uruchomić całość z zasilacza 24 V DC. Potrzebujemy tylu woltów, aby uzyskać ładne i głośne wyjście. LM555 może obsłużyć tylko 18 V, zanim pęknie, więc zamierzamy uruchomić początkowe stopnie 5 V, generowane przez regulator LM7805, jak pokazano w polu oznaczonym 5 V Zasilanie. Zasilanie oznaczone jako 24 V jest podłączone do głównego źródła zasilania, zasilanie oznaczone jako 5 V podłącza się do wyjścia LM7805. Oddzielenie zasilania Aby obwód działał prawidłowo, musi być zapewniona odpowiednia pojemność między zasilaczami a uziemieniem, pokazana w pudełku oznaczony jako Supply Decoupling. Najważniejsze jest umieszczenie kilku nasadek na zasilaniu 24 V w pobliżu (tj. w bliskiej odległości fizycznej) zasilacza LM1875 i na zasilaniu 5 V w pobliżu LM555. Prawdopodobnie powinno być też trochę na każdej dostawie w pobliżu LM7805. Odsprzęganie zasilania to jedna z tych rzeczy, które można ręcznie falować, ale jeśli tego nie zrobisz, obwód nie będzie działał. Czujnik światła Fotorezystor z siarczku kadmu to po prostu rezystor, którego wartość zmienia się w zależności od liczby trafiających w niego fotonów. Najłatwiejszym sposobem przekształcenia jego rezystancji w sygnał jest wykonanie z niego dzielnika napięcia, jak pokazano w polu czujnika światła. Ten obwód jest nieco bardziej skomplikowany, niż może być, aby zmniejszyć ryzyko powstania pętli sprzężenia zwrotnego przez zasilacz. Rezystor 1K, dioda Zenera 5,1 V i kondensator 10 uF służą do stworzenia dość stabilnego odniesienia 5,1 V z zasilania 24 V. Moglibyśmy użyć drugiego LM7805 zamiast rezystora i diody, ale jest to nieco prostszy sposób, ponieważ do dzielnika napięcia fotorezystora nie płynie zbyt dużo prądu. Dioda Zenera, której tutaj używam, to 1N4733, ale każdy stary Zener 5,1 V powinien działać poprawnie. Właściwie każdy Zener powinien działać dobrze, 5.1V nie musi być dokładny. Nie zapomnij skierować Zenera w przeciwnym kierunku niż w przypadku diody sygnałowej! Rezystor 5,6k z serii, który wybrałem, aby dopasować wartość fotorezystora w umiarkowanym świetle, możesz zmierzyć fotorezystor i zrobić to samo lub po prostu użyj rezystora o wartości kilku kiloomów. Napięcie wychodzące z dzielnika napięcia wynosi 5,1 V*5,6 k/(5,6 k+R (czujnik)). Będzie stała wartość oparta na ilości światła otoczenia, z poruszaniem się na górze w zależności od ilości zmieniającego się światła. Odchylenie Chcemy wyśrodkować sygnał pochodzący z czujnika światła wokół 2,5 V, abyśmy mogli go wzmocnić jak najwięcej, zanim osiągnie 0V lub 5V. Dwa rezystory 10k w obwodzie Bias generują napięcie 2,5 V, a okablowany wzmacniacz operacyjny buforuje sygnał, aby zapewnić stabilność 2,5 V niezależnie od tego, do czego jest podłączony. Wzmacniacze operacyjne w obwodach biasu i przedwzmacniacza są połową podwójnego wzmacniacza operacyjnego MC1458. Przedwzmacniacz Kondensator 10U umożliwia przepływ prądu przemiennego, ale usuwa nominalny poziom DC, a rezystor 10k podłączony do obwodu polaryzacji resetuje poziom DC do 2,5V. Wzmacniacz operacyjny skonfigurowany jak pokazano z rezystorami 100k i 1k wzmacnia sygnał o (100k+1k)/(1k) lub 101. Prawdopodobnie nie potrzebujemy tak dużego wzmocnienia, możesz wypróbować obwód z mniejszym rezystorem w miejsce 100k i zobacz, czy podoba ci się, jak to brzmi. Oscylator Używa starego dobrego LM555 do tworzenia fali prostokątnej. Częstotliwość znamionowa jest ustawiana przez rezystory 5,6k i 33k oraz kondensator 1u według wzoru f=1,44/((5,6k+2*33k)*1u) = 20Hz. Oscylacje pochodzące z przedwzmacniacza będą modulować częstotliwość, którą LM555 wyprowadza z pinu 3. Możesz spróbować zmienić rezystory i zobaczyć, co myślisz. GłośnośćChcesz użyć tutaj 1M logarytmicznego potencjometru. To po prostu zmniejsza amplitudę sygnału zgodnie z potrzebami. Wzmacniacz mocyMa wiele części, więc przyjrzymy się temu dokładniej w następnym kroku.

Krok 3: Obwód wzmacniacza mocy

Ten obwód jest trochę skomplikowany, ale bardzo przydatny, więc pomyślałem, że opiszę wszystkie części. LM1875 może zgasić około 30 watów, jeśli dasz mu 60 V, wystarczająco dużo, aby naprawdę sprawić kłopoty. Na zasilaniu 24 V, którego używamy, szczytowa moc wyjściowa będzie tylko około 5 W, ale to zdecydowanie wystarczy, aby trochę hałasu. Jeśli chcesz zastosować ten układ z większym zasilaczem, nie musisz niczego zmieniać, tylko upewnij się, że Twój zasilacz może zgasić wystarczający prąd bez zapalenia. Na kolejnych zdjęciach zauważysz, że LM1875 zawsze ma radiator dołączony do tego; to jest niezbędne. Bez niego bardzo szybko się przegrzeje. Umieścili w chipie trochę fantazyjnych elementów ochronnych, aby w przypadku przegrzania po prostu wyłączał się bez uszkodzenia chipa. Jeśli tak się dzieje, zdobądź większy radiator! Przy okazji, ten obwód pochodzi prosto z arkusza danych LM1875. przedwzmacniacz. Najniższa częstotliwość, jaką przepuszcza, jest określana przez kondensator i rezystancję, którą widzi szeregowo. Ponieważ głośnik ma niską rezystancję, potrzebujemy dużej czapki na wyjściu. Na wejściu kondensator widzi sieć polaryzacji, która ma znacznie wyższą rezystancję, więc można zastosować mniejszy kondensator. Bias Jest to ten sam pomysł, co obwód polaryzacji zastosowany w przedwzmacniaczu, ale bez bufora wzmacniacza operacyjnego. Tutaj możemy obejść się bez bufora, ponieważ nie podłączamy obwodu biasu do sieci sprzężenia zwrotnego (rezystor 1k w przedwzmacniaczu). Nasadka w obwodzie polaryzacji służy do odsprzęgania, w taki sam sposób, jak nasadki odsprzęgające zasilanie. Oddzielenie zasilania Nie zapomnij umieścić zaślepek na zasilaczu tuż obok chipa!Sieć ZobelRezystor i kondensator, dzięki którym sieć Zobel pomaga sprawiają, że impedancja głośnika jest łatwiejsza do napędzania wzmacniacza. Głośnik działa jak rezystor połączony szeregowo z cewką indukcyjną, umieszczenie rezystora i kondensatora równolegle z głośnikiem sprawia, że całość działa bardziej jak zwykły rezystor. To trudne, ale uwierz mi, że robi różnicę. Sieć sprzężenia zwrotnego Sieć sprzężenia zwrotnego jest podobna do tej w przedwzmacniaczu, tylko z dodanym kondensatorem 10U. Przy częstotliwościach audio kondensator działa jak zwarcie, a obwód wzmacniacza mocy daje nam wzmocnienie 21. Przy DC kondensator działa jak obwód otwarty, dając nam wzmocnienie 1. Przejście jest wykonywane przy f=1 /(2*pi*10k*10u)=1,59 Hz.

Krok 4: Prototyp

Zbudowałem obwód na płycie prototypowej. Jeśli masz taki, warto najpierw wypróbować różne rzeczy w ten sposób. Nie próbuj budować prototypu dokładnie tak, aby pasował do rysunków, po prostu spróbuj uzyskać prawidłowy obwód. Po prostu pomyślałem, że kilka zdjęć może pomóc w motywacji. I pokazać, że tak naprawdę nie jest tak dużo do zbudowania.

Krok 5: Ułóż na płycie perforowanej

Staram się trzymać kilka dodatkowych desek leżących dookoła. Są tanie. Zwykle wypracowuję układ jednej płyty perforowanej, a potem kopiuję ją na tę, którą lutuję. Kubek do kawy jest tutaj przydatny, możesz wrzucić część i pozostanie tam bez lutowania. Oto kilka zdjęć mojej prototypowej płyty perforowanej po ostatecznym sfinalizowaniu układu. Te deski mają małe trzyotworowe szyny do podłączenia elementów razem. Staram się nawiązać z nimi jak najwięcej połączeń. Większość pozostałych połączeń jest wykonywana przez zagięcie wyprowadzeń komponentów z tyłu i lutowanie razem. Kilka podciągnę razem z przewodami na górze płytki. Zastosowałem kilka więcej kondensatorów odsprzęgających niż było na schemacie. Istnieją zaślepki na zasilaniu 24 V tuż obok LM7805, aby wytworzyć stabilne 5 V, a drugi zestaw na zasilaniu 24 V tuż obok LM1875, aby był szczęśliwy. Na zasilaniu 5 V jest trzeci zestaw zaślepek.

Krok 6: Przylutuj

Budowanie ostatecznej rzeczy może być powolne, ale uważam, że satysfakcjonujący jest gotowy produkt w solidnym kawałku i poza płytą prototypową. To świetny sposób na doskonalenie umiejętności lutowania. Zawsze boję się zepsuć moją ładną płytkę, jeśli popełnię błąd, ale okazuje się, że możesz przerobić prawie każdy błąd na jednej z tych płyt, jeśli będziesz ostrożny. Wyjęcie komponentu zwykle wiąże się z jego zniszczeniem, ale to dobrze, komponenty są tanie. Gdy się skończy, możesz posprzątać bałagan lutowniczy na płytce za pomocą knota lutowniczego. Próbowałem uzyskać wystarczającą ilość zdjęć, abyś mógł to dokładnie skopiować, jeśli chcesz. Jeśli coś jest niejasne, postaram się uzyskać więcej zdjęć, lub sam wymyślisz, jak to ułożyć. Na zdjęciu z tyłu górny szlak biegnący przez środek jest szlifowany, a dolny szlak to 24 V. LM1875 znajduje się po prawej stronie, a LM7805 po lewej stronie.

Krok 7: Złóż wszystko razem

Tutaj mam drugą płytę perforowaną zamontowaną pod pierwszą, aby zabezpieczyć okablowanie z tyłu. Użyłem przekładek 1/4 cala, aby je rozdzielić. Czujnik światła jest podłączony do świecy, a wyjście trafia do naszego głośnika. To takie proste i szczęśliwe.