HackerBox 0037: WaveRunner - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Deze maand verkennen HackerBox-hackers golfsignalen en testbedden voor audiosignaalverwerking in digitale computeromgevingen en analoge elektronische testinstrumenten. Deze Instructable bevat informatie om aan de slag te gaan met HackerBox #0037, die hier kan worden gekocht zolang de voorraad strekt. Als u ook maandelijks zo'n HackerBox in uw mailbox wilt ontvangen, schrijf u dan in op HackerBoxes.com en doe mee aan de revolutie!

Onderwerpen en leerdoelen voor HackerBox 0037:

• Installeer en configureer GNU Octave-software
• Vertegenwoordigen en manipuleren van golfsignalen binnen een computer
• Ontdek de audioverwerkingsfunctionaliteit van GNU Octave
• Koppel audiosignalen tussen een computer en externe hardware
• Monteer audiotestbedden met behulp van versterkers en niveau-indicatoren
• Bouw een signaalgenerator van 1 MHz met meerdere golfvormen

HackerBoxes is de maandelijkse abonnementsservice voor doe-het-zelf-elektronica en computertechnologie. Wij zijn hobbyisten, makers en experimenteerders. Wij zijn de dromers van dromen.

HACK DE PLANEET

Stap 1: HackerBox 0037: Inhoud van de doos

• XR2206 Signaalgeneratorset
• Lasergesneden acrylbehuizing voor signaalgenerator
• Exclusieve Audio Testbed PCB
• Twee LM386 audioversterkerkits
• Twee KA2284 audioniveau-indicatorkits
• USB-geluidskaart
• Twee 40 mm 3 W luidsprekers
• Set krokodillenklemmen
• Twee 3,5 mm audio-patchkabels
• Twee 3,5 mm audio breakout-modules
• microUSB Breakout-module
• 9V batterijclip met vat voor signaalgenerator
• Exclusieve Cloud Computing-sticker
• Exclusieve HackLife-beaniemuts

Enkele andere dingen die nuttig zullen zijn:

• Soldeerbout, soldeer en standaard soldeergereedschappen
• Computer voor het uitvoeren van GNU Octave en andere software
• Eén 9V-batterij
• Een cool hoofd voor sportieve HackLife Beanie Hat

Het belangrijkste is dat je gevoel voor avontuur, hackergeest, geduld en nieuwsgierigheid nodig hebt. Het bouwen van en experimenteren met elektronica, hoewel zeer de moeite waard, kan soms lastig, uitdagend en zelfs frustrerend zijn. Het doel is vooruitgang, niet perfectie. Als je volhoudt en geniet van het avontuur, kan er veel voldoening uit deze hobby worden gehaald. We genieten allemaal van het leven in HackLife, het leren van nieuwe technologie en het bouwen van coole projecten. Neem elke stap langzaam, let op de details en wees niet bang om hulp te vragen.

Er is een schat aan informatie voor huidige en toekomstige leden in de HackerBoxes FAQ.

Stap 2: golven

Een golf is een storing die energie door materie of ruimte transporteert, met weinig of geen bijbehorende overdracht van massa. Golven bestaan uit oscillaties of trillingen van een fysiek medium of een veld, rond relatief vaste locaties. Vanuit het perspectief van de wiskunde zijn golven, als functies van tijd en ruimte, een klasse van signalen. (Wikipedia)

Stap 3: GNU Octave

GNU Octave-software is een favoriet platform voor het weergeven en manipuleren van golfvormen binnen een computer. Octave beschikt over een programmeertaal op hoog niveau die voornamelijk bedoeld is voor numerieke berekeningen. Octave is handig voor het uitvoeren van verschillende numerieke experimenten met behulp van een taal die grotendeels compatibel is met MATLAB. Als onderdeel van het GNU-project is Octave gratis software onder de voorwaarden van de GNU General Public License. Octave is een van de belangrijkste gratis alternatieven voor MATLAB, andere zijn Scilab en FreeMat.

Volg de bovenstaande link om Octave voor elk besturingssysteem te downloaden en te installeren.

Zelfstudie: Aan de slag met Octave

Octave video-tutorials van DrapsTV:

1. Introductie & Setup
2. Basishandelingen
3. Gegevens laden, opslaan en gebruiken
4. Gegevens plotten
5. Controleverklaringen
6. Functies

Hoewel het hier buiten ons bereik van basisgolven en audioverwerking valt, kun je verbazingwekkend materiaal vinden om aan te werken in Octave door MATLAB-onderwerpen te zoeken, zoals "DSP IN MATLAB" of "NEURAL NETWORKS IN MATLAB". Het is een zeer krachtig platform. Het konijnenhol gaat behoorlijk diep.

Stap 4: Audiosignaalinterface

Audiofrequentiesignalen die binnen een computer zijn gemaakt, kunnen worden gekoppeld aan externe hardware met behulp van de luidsprekeruitgang van een geluidskaart. Evenzo kan de microfooningang van een geluidskaart worden gebruikt om eenvoudig externe audiofrequentiesignalen in een computer te koppelen.

Het gebruik van een USB-geluidskaart is een goed idee voor dergelijke toepassingen om schade aan het audiocircuit van het moederbord van uw computer te voorkomen als er iets misgaat. Een paar audio-patchkabels van 3,5 mm en breakout-modules van 3,5 mm zijn heel handig voor het koppelen van circuits, luidsprekers en dergelijke met de poorten op de USB-geluidskaart.

Naast gebruik met GNU Octave, zijn er enkele coole projecten rondzweven voor geluidskaartoscilloscopen waarmee je signalen van een voldoende lage frequentie kunt "plotten" om te worden gesampled door een geluidskaart van een microcomputer.

Stap 5: Audiosignalen in GNU Octave

Octave heeft een aantal echt nuttige audioverwerkingsfunctionaliteit.

Deze video (en andere) van Dan Prince zijn een goed begin:

Video - Leer audio DSP 1: Aan de slag met het maken van sinusoscillator

Video - Leer audio DSP 2: basisgolfvormen en bemonstering

Stap 6: Audio-testbed - twee opties

Het Audio Testbed is handig voor het beluisteren van audiofrequentiesignalen op twee kanalen (stereo links, rechts of twee andere signalen). Voor elk kanaal kan een ingang op lijnniveau worden versterkt, gevisualiseerd door een LED-niveau-indicator en uiteindelijk naar een 40 mm-audioluidspreker worden gestuurd.

MONTAGE OPTIES

Het audiotestbed kan worden samengesteld als afzonderlijke gekoppelde modules of als één geïntegreerd platform. Bepaal welke optie u verkiest voordat u met de montage begint en volg de overeenkomstige stap in deze handleiding.

VERSTERKER

De twee audioversterkers zijn gebaseerd op de LM386 geïntegreerde schakeling (wiki).

LED NIVEAU-INDICATOR

De twee niveau-indicatoren zijn gebaseerd op de KA2284 geïntegreerde schakeling (gegevensblad).

Stap 7: Montageoptie 1 - Afzonderlijke modules

Wanneer u ervoor kiest om het audiotestbed als afzonderlijke gekoppelde modules te monteren, monteert u eenvoudig de twee audioversterkers en twee niveau-indicatormodules als afzonderlijke kits.

GELUIDSVERSTERKER

• Begin met de twee axiale weerstanden (niet gepolariseerd)
• R1 is 1K Ohm (bruin, zwart, zwart, bruin, bruin)
• R2 is DNP (niet invullen)
• R10 is 4,7K Ohm (geel, paars, zwart, bruinbruin)
• Installeer vervolgens de twee kleine keramische condensatoren
• C5 en C8 zijn beide kleine "104" doppen (niet gepolariseerd)
• Soldeer vervolgens in de 8-pins DIP-aansluiting (let op zeefdrukoriëntatie)
• Plaats de chip NADAT de socket is gesoldeerd!
• De drie elektrolytische doppen C6, C7, C9 zijn gepolariseerd
• Voor doppen is de gearceerde helft op zeefdruk "-" lood (korte draad)
• De LED is gepolariseerd met "+" markering voor de lange draad
• Soldeer de overige componenten
• Sluit de luidspreker aan op de "SP"-header
• Voeding met 3-12V (voorbeeld: micoUSB breakout voor 5V)

AUDIONIVEAU-INDICATOR

• Begin met de twee axiale weerstanden (niet gepolariseerd)
• R1 is 100 Ohm (bruin, zwart, zwart, zwart, bruin)
• R2 is 10K Ohm (bruin, zwart, zwart, rood, bruin)
• De KA2284 SIP (single inline package) staat onder een hoek van pin 1
• De SIP-markering voor de zeefdruk toont een vakje voor pin 1
• Merk op dat de twee hoofdletters C1 en C2 verschillende waarden zijn
• Match ze met de PCB en oriënteer de lange draad naar het "+" gat
• Nu is D5 een rode LED, de andere vier D1-D4 zijn groen
• LED's zijn gepolariseerd met lange draad naar "+" gat
• De trimmer potentiometer en headers passen zoals afgebeeld
• Sluit signaal aan zoals t audio-ingang
• Voeding met 3,5-12V (voorbeeld: microUSB breakout voor 5V)

Stap 8: Montageoptie 2 - Geïntegreerd platform

Wanneer u ervoor kiest om het audiotestbed als een geïntegreerd platform te monteren, worden geselecteerde componenten uit de vier modulekits (twee audioversterkers en twee niveau-indicatoren) gesoldeerd aan de exclusieve audiotestbed-PCB, samen met twee 40 mm-luidsprekers en een microUSB-breakout voor 5V-voeding.

• Begin met de axiale weerstanden (niet gepolariseerd)
• R2 en R9 zijn 4,7K Ohm (geel, paars, zwart, bruin, bruin)
• R3 en R10 zijn DNP (niet invullen)
• R4 is 1K Ohm (bruin, zwart, zwart, bruin, bruin)
• R5 en R11 zijn 100 Ohm (bruin, zwart, zwart, zwart, bruin)
• R6 en R12 zijn 10K Ohm (bruin, zwart, zwart, rood, bruin)
• Soldeer vervolgens de sockets voor IC1 en IC2
• Plaats chips NADAT de sockets zijn gesoldeerd
• Soldeer vervolgens vier kleine keramische kapjes C4, C5, C10, C11
• De keramische doppen zijn gemarkeerd met "104" en zijn niet gepolariseerd
• De negen elektrolytische doppen zijn gepolariseerd met een "+" voor de lange draad
• C1 is 1000uF
• C2 en C8 zijn 100uF
• C3, C6, C9, C12 zijn 10uF
• C7 en C13 zijn 2.2uF
• De elf LED's zijn gepolariseerd
• De korte draad "-" gaat in het gat bij de platte kant van de cirkel
• Twee rode LED's gaan naar de buitenste LED-pad aan elk uiteinde
• De vier binnenste LED's aan elke kant zijn groen
• Een enkele heldere/blauwe LED (van een Amp Kit) is in het midden
• De KA2284 SIP (single inline package) staat onder een hoek van pin 1
• De USB-breakout ligt plat op PCB met pinnen door beide kaarten
• De 3,5 mm-aansluiting, trimmers en potten worden geïnstalleerd zoals op het bord wordt getoond
• Heetlijm luidsprekers op PCB voorafgaand aan het solderen met getrimde leads
• Voeding via microUSB breakout (5V)

Stap 9: Signaalgenerator

De functiegeneratorset is voorzien van een XR2206 geïntegreerd circuit (gegevensblad) en een lasergesneden behuizing van acryl. Het is in staat om sinus-, driehoek- en blokgolf-uitgangssignalen te genereren in het frequentiebereik van 1-1, 000, 000 Hz.

Specificaties:

• Spanningsvoorziening: 9-12V DC-ingang
• Golfvormen: vierkant, sinus en driehoek
• Impedantie: 600 Ohm + 10%
• Frequentie: 1Hz – 1MHz

SINUS

• Amplitude: 0 – 3V bij 9V DC-ingang
• Vervorming: Minder dan 1% (bij 1kHz)
• Vlakheid: +0.05dB 1Hz – 100kHz

VIERKANTE GOLF

• Amplitude: 8V (onbelast) bij 9V DC-ingang
• Stijgtijd: Minder dan 50ns (bij 1kHz)
• Herfsttijd: Minder dan 30ns (bij 1kHz)
• Symmetrie: Minder dan 5% (bij 1kHz)

DRIEHOEK GOLF

• Amplitude: 0 – 3V bij 9V DC-ingang
• Lineariteit: Minder dan 1% (tot 100kHz) 10m

Stap 10: HackLife

Bedankt dat je lid bent geworden van HackerBox-leden over de hele wereld Livin' the HackLife.

Als je deze Instructable leuk vond en elke maand een coole doos met hackbare elektronica- en computertechnologieprojecten in je mailbox wilt hebben, neem dan deel aan de revolutie door naar HackerBoxes.com te surfen en je te abonneren om onze maandelijkse verrassingsbox te ontvangen.

Reik uit en deel uw succes in de opmerkingen hieronder of op de HackerBoxes Facebook-pagina. Laat het ons zeker weten als je vragen hebt of ergens hulp bij nodig hebt. Bedankt dat je deel uitmaakt van HackerBoxes!