Audio Flame-feedback: 7 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:20

Door dandroidDan GoodVolg meer door de auteur:

Over: Ik hou van fabricage. Elektronica, hout, staal, voedsel, enz. Ik bouw roestvrijstalen sculpturen en ik hou ervan om alle kleine problemen onderweg op te lossen - CAD naar CNC, lassen, slijpen, polijsten en al de rest … Meer over dandroid »Dit instructable laat je zien hoe een lichtgestuurde geluidsgenerator te bouwen. Hier heb ik een onstabiele feedbacksculptuur gebouwd met de geluidsgenerator en een kaars. De luidspreker laat de kaars flikkeren en het licht van de kaars moduleert het signaal dat naar de spreker wordt gestuurd. Luchtturbulentie maakt de relatie tussen de luidspreker en de kaars onstabiel, zodat deze heen en weer springt tussen verschillende semi-stabiele modi. Het circuit om het geluid te creëren en te versterken is niet triviaal, maar het is gemaakt van eenvoudige bouwstenen. Ik zal je laten zien hoe je een lichtsensor bouwt met een CdS-fotoweerstand, een eenvoudige op-amp-voorversterker, een oscillator met de klassieke LM555 en een 5 watt-eindversterker met de LM1875. Je kunt het doen als je de instructies volgt, Ik zal proberen de details uit te leggen.

Stap 1: Spullen die je nodig hebt

Ik heb een heleboel dingen gebruikt om dit project te maken. Ik haal het liefst spullen van Jameco en Radio Shack omdat ze super handig zijn en ik alles op het laatste moment doe. Je kunt ook alles van Digikey krijgen, of wat je favoriete elektronicaleverancier ook is, geen van de onderdelen is exotisch. Je hebt nodig: een luidspreker. radiohut, een vaste kern en een gestrande. Ik geef de voorkeur aan 22 gauge. Perfboard - Ik hou van het bord nummer 276-150 van radio shack, het is goedkoop en handig. Voeding - ik heb dit ontworpen met de Mean Well 24V 1A wall wart van Jameco. Je hebt ook een van de bijbehorende aansluitingen nodig als je de voeding niet rechtstreeks op het bord wilt solderen. Elektronische componenten - Je kunt deze allemaal bij Jameco krijgen. Weerstanden: 2,2 x11k x15.6k x210k x422k x333k x1100k x1200k x11M Audio Taper Potentiometer Fotoweerstand (ik gebruikte Jameco # CDS003-7001) Condensatoren: 0.1uF x31uF x310uF x5100uF x32200uF x1Halfgeleiders:MC1458 x1 (Elke algemene dubbele op-amp is prima, deze zijn goedkoop)LM555 x1LM7805 x1LM1875 x1 (plus heats) Elke 5V Zener-diode is prima) 8-pins DIP-aansluitingen x2 (DIP's zijn moeilijk te verwijderen als u ze per ongeluk opblaast, het beste kunt u ze aansluiten voor het geval dat. De LM7805 en LM1875 zijn in TO-220's, gemakkelijker uit uw board indien nodig..)Gereedschap:Soldeerbout & soldeertang, draadstrippers, zijkniptangen

Stap 2: Het circuit

Dit is het circuit dat we zullen gebruiken. Het heeft een heleboel onderdelen. Als je weet hoe je circuits moet bouwen en geen zin hebt om een heleboel dingen te lezen, kun je doorgaan en dit bouwen. Als je niet zeker weet wat alle onderdelen doen, lees dan verder! Voeding We gaan het hele ding op een 24V DC-voeding gebruiken. We hebben zoveel volt nodig om de output lekker luid te krijgen. De LM555 kan alleen 18V aan voordat hij gaat knallen, dus we gaan de beginfasen uitvoeren op 5V, gegenereerd door een LM7805-regelaar zoals weergegeven in de doos met het label 5V Supply. Voeding met het label 24V wordt aangesloten op de hoofdvoeding, voeding met het label 5V wordt aangesloten op de uitgang van de LM7805. Voedingsontkoppeling Om het circuit goed te laten werken, moet er een behoorlijke capaciteit zijn tussen de voedingen en de aarde, zoals weergegeven in de doos gelabeld Supply Ontkoppeling. Het belangrijkste is om een paar doppen op de 24V-voeding in de buurt van (d.w.z. in de directe fysieke nabijheid van) de voeding voor de LM1875 en op de 5V-voeding in de buurt van de LM555 te plaatsen. Waarschijnlijk zou er ook wat op elke voeding in de buurt van de LM7805 moeten zijn. Ontkoppeling van de voeding is een van die handgolvende dingen, maar als je het niet doet, zal het circuit niet werken. Lichtsensor Een cadmiumsulfide-fotoweerstand is slechts een weerstand waarvan de waarde verandert op basis van het aantal fotonen dat erop valt. De eenvoudigste manier om de weerstand in een signaal om te zetten, is door er een spanningsdeler van te maken, zoals weergegeven in het vak Lichtsensor. Dit circuit is iets ingewikkelder dan het zou moeten zijn om de kans op het creëren van een feedbacklus door de voeding te verkleinen. De 1K weerstand, 5,1V Zenerdiode en 10uF condensator worden gebruikt om een redelijk stabiele 5,1V referentie te creëren uit de 24V voeding. We zouden een tweede LM7805 kunnen gebruiken in plaats van de weerstand en diode, maar dit is een wat eenvoudigere manier om het te doen, omdat er niet te veel stroom naar de fotoresistor-spanningsdeler gaat. De Zener-diode die ik hier gebruik is een 1N4733, maar elke oude 5.1V Zener zou goed moeten werken. Eigenlijk zou elke Zener prima moeten werken, de 5.1V hoeft niet exact te zijn. Vergeet niet om de Zener in de tegenovergestelde richting te richten van hoe u een signaaldiode zou gebruiken! De 5,6k-weerstand in serie die ik heb gekozen om overeen te komen met de waarde van de fotoweerstand bij matig licht, u kunt uw fotoweerstand meten en hetzelfde doen, of gebruik gewoon een weerstand van een paar kohm. De spanning die uit de spanningsdeler komt is 5,1 V * 5,6 k / (5,6 k + R (sensor)). Er zal een constante waarde zijn op basis van de hoeveelheid omgevingslicht, met een wiebel er bovenop op basis van de hoeveelheid licht die verandert. Bias We willen het signaal van de lichtsensor centreren rond 2,5 V, zodat we het kunnen versterken zoveel mogelijk voordat het 0V of 5V bereikt. De twee 10k-weerstanden in het Bias-circuit genereren 2,5 V, en de op-amp bedraad zoals weergegeven buffert het signaal om de 2,5 V stabiel te maken, ongeacht waar deze op is aangesloten. De op-amps in de Bias- en de Preamp-circuits zijn elk de helft van een MC1458 dual op-amp. Preamp De 10u-condensator laat een AC-wiggle door, maar verwijdert het nominale DC-niveau, en 10k-weerstand aangesloten op het bias-circuit reset het DC-niveau tot 2,5V. De op-amp geconfigureerd zoals weergegeven met de 100k en 1k weerstand versterkt het signaal met (100k+1k)/(1k), of 101. We hebben waarschijnlijk niet zoveel versterking nodig, je kunt het circuit proberen met een kleinere weerstand in plaats van de 100k en kijk of je het leuk vindt hoe het klinkt. Oscillator Dit gebruikt een goede oude LM555 om een blokgolf te maken. De nominale frequentie wordt ingesteld door de 5,6k en 33k weerstand en de 1u condensator volgens de formule f=1,44/((5.6k+2*33k)*1u) = 20Hz. Oscillaties die van de voorversterker komen, moduleren de frequentie die de LM555 uitvoert vanaf pin 3. Je kunt proberen de weerstanden te veranderen en zien wat je denkt. Volume Je wilt hier een logaritmische pot van 1 M gebruiken. Dit vermindert eenvoudig de signaalamplitude zoals gewenst. Power AmpDit heeft veel onderdelen, dus we zullen er in de volgende stap dieper op ingaan.

Stap 3: Eindversterkercircuit

Dit circuit is een beetje ingewikkeld, maar erg handig, dus ik dacht dat ik alle onderdelen zou spellen. De LM1875 kan zo'n 30 Watt leveren als je hem 60 V geeft, genoeg om echt problemen te veroorzaken. Op de 24 V-voeding die we gebruiken zal het piekvermogen slechts ongeveer 5 W zijn, maar dat is zeker genoeg om wat geluid te maken. Als je dit circuit met een grotere voeding wilt gebruiken, hoef je niets te veranderen, zorg er alleen voor dat je voeding voldoende stroom kan leveren zonder vlam te vatten. Je zult op de komende foto's zien dat de LM1875 altijd een koellichaam heeft eraan gehecht; dit is essentieel. Het zal zonder een zeer snel oververhitten. Ze hebben wat luxe beschermingsmateriaal in de chip gedaan, zodat als deze oververhit raakt, deze gewoon wordt uitgeschakeld zonder de chip te beschadigen. Als dat je overkomt, koop dan een grotere koelplaat! Trouwens, dit circuit komt rechtstreeks uit het LM1875-gegevensblad. de voorversterker. De laagste frequentie die hij doorlaat, wordt bepaald door de condensator en de weerstand die hij in serie ziet. Omdat de luidspreker een lage weerstand heeft, hebben we een grote dop aan de uitgang nodig. Aan de ingang ziet de condensator het voorspanningsnetwerk, dat een veel hogere weerstand heeft, dus een kleinere condensator kan worden gebruikt. Bias Dit is hetzelfde idee als het biascircuit dat in de voorversterker wordt gebruikt, maar zonder de op-amp-buffer. We kunnen hier wegkomen zonder de buffer omdat we het biascircuit niet verbinden met het feedbacknetwerk (de 1k-weerstand in de voorversterker). De dop in het biascircuit wordt gebruikt voor ontkoppeling, op dezelfde manier als de voedingsontkoppelingsdoppen. VoedingsontkoppelingVergeet niet om doppen op de voeding direct naast de chip te plaatsen! Zobel Network De weerstand en condensator die het Zobel Network helpen om maken de impedantie van de luidspreker gemakkelijker voor de versterker om aan te sturen. De luidspreker werkt als een weerstand in serie met een inductor, door de weerstand en condensator parallel aan de luidspreker te plaatsen, werkt het geheel meer als een weerstand. Dit is lastig, maar geloof me, het maakt een verschil. Feedbacknetwerk Het feedbacknetwerk is hetzelfde als dat in de voorversterker, alleen met de toegevoegde 10u-condensator. Bij audiofrequenties werkt de condensator als een kortsluiting, en het circuit van de eindversterker geeft ons een winst van 21. Bij DC werkt de condensator als een open circuit, wat ons een winst van 1 geeft. De overgang wordt gemaakt bij f = 1 /(2*pi*10k*10u)=1.59Hz.

Stap 4: Prototype

Ik bouwde het circuit op een protoboard. Als je er een hebt, is het handig om dingen eerst op deze manier uit te proberen. Probeer het prototype niet te bouwen zodat het exact overeenkomt met de afbeeldingen, maar probeer het circuit goed te krijgen. Ik dacht dat sommige foto's misschien zouden helpen met de motivatie. En om te laten zien dat het eigenlijk niet zo heel veel is om te bouwen.

Stap 5: Lay-out op perfboard

Ik probeer een paar extra boards rond te laten slingeren. Ze zijn goedkoop. Ik werk meestal de lay-out uit op een perfboard en kopieer het dan op degene die ik aan het solderen ben. Een koffiemok is hier handig, je kunt er een deel doorheen laten vallen en het blijft daar zonder dat je het vast soldeert. Hier zijn enkele foto's van mijn prototype perfboard nadat ik eindelijk de lay-out heb voltooid. samen. Ik probeer daar zoveel mogelijk verbindingen mee te maken. De overige verbindingen worden zoveel mogelijk gemaakt door de componentdraden aan de achterkant om te vouwen en aan elkaar te solderen. Een paar zal ik aan elkaar verbinden met draden aan de bovenkant van het bord. Ik heb een paar meer ontkoppelcondensatoren gebruikt dan op het schema. Er zijn doppen op de 24 V-voeding direct naast de LM7805, om een stabiele 5 V te produceren, en een andere set op de 24 V-voeding naast de LM1875, om hem tevreden te houden. Er zit een derde set doppen op de 5 V-voeding.

Stap 6: Soldeer het neer

Het bouwen van het laatste ding kan traag zijn, maar ik vind het bevredigend om het eindproduct in een solide stuk en buiten het protoboard te hebben. Dit is ook een geweldige manier om die soldeervaardigheden aan te scherpen. Ik ben altijd bang om mijn mooie mooie bord te verknoeien als ik een fout maak, maar het blijkt dat je bijna elke fout op een van deze borden kunt herwerken als je voorzichtig bent. Als je het onderdeel eruit haalt, moet je het meestal vernietigen, maar dat geeft niet, onderdelen zijn goedkoop. Als het eenmaal uit is, kun je de soldeerrommel op het bord opruimen met een soldeerlont. Ik heb geprobeerd genoeg foto's te maken zodat je het precies kunt kopiëren als je wilt. Als er iets niet duidelijk is, zal ik proberen meer foto's te maken, of je kunt zelf uitzoeken hoe je het moet indelen. Op de foto van de achterkant is het bovenste spoor dat over het midden loopt geslepen en het onderste spoor is 24 V. LM1875 is aan de rechterkant en de LM7805 is aan de linkerkant.

Stap 7: Zet het allemaal bij elkaar

Hier heb ik een tweede perfboard gemonteerd onder de eerste om de bedrading aan de achterkant te beschermen. Ik gebruikte 1/4 inch spacers om ze uit elkaar te houden. De lichtsensor is aangesloten op een kaars en de output gaat naar onze speaker. Het is zo eenvoudig en gelukkig.