Audio-Flammen-Feedback - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:23

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Über: Ich liebe Fabrikation. Elektronik, Holz, Stahl, Lebensmittel usw. Ich baue Edelstahlskulpturen und liebe es, all die kleinen Probleme auf dem Weg zu lösen - CAD zu CNC, Schweißen, Schleifen, Polieren und alles andere … Mehr über Dandroid » Dieses anweisbare zeigt Ihnen wie man einen lichtgesteuerten Tongenerator baut. Hier habe ich eine instabile Feedback-Skulptur mit dem Soundgenerator und einer Kerze gebaut. Der Lautsprecher lässt die Kerze flackern und das Licht der Kerze moduliert das Signal für den Lautsprecher. Luftturbulenzen machen die Beziehung zwischen Lautsprecher und Kerze instabil, sodass sie zwischen verschiedenen halbstabilen Modi hin und her springt. Die Schaltung zur Erzeugung und Verstärkung des Klangs ist nicht trivial, sondern besteht aus einfachen Bausteinen. Ich zeige Ihnen, wie Sie einen Lichtsensor mit einem CdS-Fotowiderstand, einen einfachen Operationsverstärker-Vorverstärker, einen Oszillator mit dem klassischen LM555 und eine 5-Watt-Endstufe mit dem LM1875 bauen. Sie können es tun, wenn Sie die Anweisungen befolgen, Ich werde versuchen, die Details zu erklären.

Schritt 1: Sachen, die Sie brauchen

Ich habe eine Menge Zeug verwendet, um dieses Projekt zu machen. Ich ziehe es vor, Sachen von Jameco und Radio Shack zu bekommen, weil sie super praktisch sind und ich alles in letzter Minute erledige. Sie können auch alles von Digikey bekommen, oder was auch immer Ihr Lieblingselektroniklieferant ist, keines der Teile ist exotisch. Sie benötigen: Einen Lautsprecher. Eine Kerze und einen Kerzenhalter. Draht - Ich habe gerne etwa zwei 3er-Packs Draht von Radio Shack, einen festen Kern und einen verseilten. Ich bevorzuge 22 Gauge. Perfboard - Ich mag die Platinennummer 276-150 von Radio Shack, es ist billig und nützlich. Netzteil - Ich habe dies mit der Mean Well 24V 1A Wandwarze von Jameco entworfen. Sie benötigen eine der entsprechenden Buchsen auch, wenn Sie die Stromversorgung nicht direkt auf die Platine löten möchten. Elektronikkomponenten - Sie erhalten alle diese von Jameco. Widerstände:2.2 x11k x15.6k x210k x422k x333k x1100k x1200k x11M Audio Taper PotentiometerPhotowiderstand (ich habe Jameco #CDS003-7001)Kondensatoren:0,1uF x31uF x310uF x5100uF x32200uF x1Halbleiter:MC1458 x1 (Jeder universelle Doppel-Operationsverstärker ist in Ordnung, diese sind billig)LM555 x1LM7805 x1LM1875 x1 (plus Wärmeträger) Jede 5-V-Zener-Diode ist in Ordnung) 8-polige DIP-Buchsen x2 (DIPs sind schwer zu entfernen, wenn Sie sie versehentlich sprengen, am besten nur für den Fall Platine bei Bedarf..)Werkzeuge:Lötkolben & Lötzangen, Abisolierzangen, Seitenschneider

Schritt 2: Die Schaltung

Dies ist die Schaltung, die wir verwenden werden. Es hat eine Menge Teile. Wenn Sie wissen, wie man Schaltungen baut, und keine Lust hat, eine Menge Zeug zu lesen, können Sie dies bauen. Wenn Sie sich nicht sicher sind, was alle Teile tun, lesen Sie weiter!StromversorgungWir werden das Ganze mit einer 24V-DC-Stromversorgung betreiben. Wir brauchen so viele Volt, um die Ausgabe schön und laut zu bekommen. Der LM555 kann nur 18V verarbeiten, bevor er knallt, daher werden wir die Anfangsstufen mit 5V betreiben, die von einem LM7805-Regler erzeugt werden, wie in der Box mit der Bezeichnung 5V Supply gezeigt. Die mit 24 V gekennzeichnete Stromversorgung wird an die Hauptstromversorgung angeschlossen, die mit 5 V gekennzeichnete Stromversorgung wird an den Ausgang des LM7805 angeschlossen. Versorgungsentkopplung Damit die Schaltung ordnungsgemäß funktioniert, muss zwischen den Netzteilen und Masse eine angemessene Kapazität vorhanden sein, die in der Box gezeigt wird mit der Bezeichnung Versorgungsentkopplung. Am wichtigsten ist es, ein paar Kappen auf die 24-V-Versorgung in der Nähe (d. h. in unmittelbarer Nähe) der Stromversorgung für den LM1875 und auf die 5-V-Versorgung in der Nähe des LM555 zu setzen. Wahrscheinlich sollte es auch in der Nähe des LM7805 einige auf jeder Versorgung geben. Die Entkopplung der Stromversorgung ist eines dieser handwelligen Dinge, aber wenn Sie es nicht tun, funktioniert die Schaltung nicht. Lichtsensor Ein Cadmiumsulfid-Fotowiderstand ist nur ein Widerstand, dessen Wert sich abhängig von der Anzahl der auf ihn treffenden Photonen ändert. Der einfachste Weg, seinen Widerstand in ein Signal umzuwandeln, besteht darin, einen Spannungsteiler daraus zu machen, wie in der Lichtsensorbox gezeigt. Diese Schaltung ist etwas komplizierter als es sein müsste, um die Möglichkeit zu verringern, eine Rückkopplungsschleife durch die Stromversorgung zu erzeugen. Der 1K-Widerstand, die 5.1-V-Zener-Diode und der 10 uF-Kondensator werden verwendet, um eine ziemlich stabile 5.1-V-Referenz aus der 24-V-Versorgung zu erzeugen. Wir könnten einen zweiten LM7805 anstelle des Widerstands und der Diode verwenden, aber dies ist etwas einfacher, da nicht zu viel Strom in den Spannungsteiler des Fotowiderstands fließt. Die Zener-Diode, die ich hier verwende, ist eine 1N4733, aber jeder alte 5.1-V-Zener sollte gut funktionieren. Eigentlich sollte wirklich jeder Zener funktionieren, der 5.1V muss nicht genau sein. Vergessen Sie nicht, den Zener in die entgegengesetzte Richtung zu zeigen, als Sie eine Signaldiode verwenden würden! Der 5,6k-Widerstand in Reihe habe ich ausgewählt, um den Wert des Fotowiderstands bei mäßigem Licht anzupassen. Sie können Ihren Fotowiderstand messen und dasselbe tun, oder verwenden Sie einfach einen Widerstand von ein paar kOhm. Die aus dem Spannungsteiler kommende Spannung beträgt 5,1 V * 5,6 k / (5,6 k + R (Sensor)). Es wird ein konstanter Wert basierend auf der Menge des Umgebungslichts angezeigt, mit einem Wackeln darüber, basierend auf der Menge des sich ändernden Lichts. BiasWir möchten das vom Lichtsensor kommende Signal um 2,5 V zentrieren, damit wir es verstärken können so viel wie möglich, bevor es 0V oder 5V erreicht. Die beiden 10k-Widerstände in der Bias-Schaltung erzeugen 2,5 V, und der wie gezeigt verdrahtete Operationsverstärker puffert das Signal, um die 2,5 V stabil zu machen, unabhängig davon, womit er verbunden ist. Die Operationsverstärker in den Bias- und Preamp-Schaltungen sind jeweils die Hälfte eines MC1458-Dual-Op-Amp. PreampDer 10u-Kondensator lässt ein AC-Wackeln durch, entfernt jedoch den nominalen DC-Pegel, und ein an die Bias-Schaltung angeschlossener 10k-Widerstand setzt den DC-Pegel zurück auf 2,5V. Der wie gezeigt mit dem 100k- und 1k-Widerstand konfigurierte Operationsverstärker verstärkt das Signal um (100k+1k)/(1k) oder 101. Wir brauchen wahrscheinlich nicht so viel Verstärkung, Sie können die Schaltung mit einem kleineren Widerstand in. ausprobieren Stelle der 100k und schau, ob es dir gefällt, wie es klingt. OscillatorThis verwendet einen guten alten LM555, um eine Rechteckwelle zu erzeugen. Die Nennfrequenz wird durch den 5,6k- und 33k-Widerstand und den 1u-Kondensator nach der Formel f=1,44/((5,6k+2*33k)*1u) = 20Hz eingestellt. Vom Vorverstärker eingehende Schwingungen modulieren die Frequenz, die der LM555 von Pin 3 ausgibt. Sie können versuchen, die Widerstände zu ändern und sehen, was Sie denken. Dies reduziert einfach die Signalamplitude wie gewünscht. Power AmpDies hat viele Teile, daher werden wir uns im nächsten Schritt genauer damit befassen.

Schritt 3: Leistungsverstärkerschaltung

Diese Schaltung ist ein wenig kompliziert, aber sehr praktisch, also dachte ich, ich würde alle Teile buchstabieren. Der LM1875 kann etwa 30 Watt abgeben, wenn Sie ihm 60 V geben, genug, um wirklich einige Probleme zu verursachen. Bei der 24-V-Versorgung, die wir verwenden, beträgt die Spitzenleistung nur etwa 5 W, aber das reicht definitiv aus, um etwas Rauschen zu erzeugen. Wenn Sie diese Schaltung mit einer größeren Versorgung verwenden möchten, müssen Sie nichts ändern, stellen Sie nur sicher, dass Ihre Versorgung genug Strom abgeben kann, ohne sich zu entzünden. Auf den kommenden Fotos werden Sie feststellen, dass der LM1875 immer einen Kühlkörper hat angehängt an; dies ist unabdingbar. Ohne wird es sehr schnell überhitzt. Sie haben einige ausgefallene Schutzmaterialien in den Chip gesteckt, damit er bei Überhitzung einfach abschaltet, ohne den Chip zu beschädigen. Wenn Ihnen das passiert, besorgen Sie sich einen größeren Kühlkörper! Übrigens ist diese Schaltung direkt aus dem LM1875-Datenblatt. AC-KopplungDie AC-Kopplungskondensatoren am Eingang und Ausgang lassen das Audio durchwackeln, aber entfernen Sie den DC-Pegel, wie wir es in der Vorverstärker. Die niedrigste Frequenz, die es durchlässt, wird durch den Kondensator und den Widerstand bestimmt, den er in Reihe sieht. Da der Lautsprecher einen niedrigen Widerstand hat, brauchen wir eine große Kappe am Ausgang. Am Eingang sieht der Kondensator das Vorspannungsnetzwerk, das einen viel höheren Widerstand aufweist, sodass ein kleinerer Kondensator verwendet werden kann. BiasDies ist die gleiche Idee wie die im Vorverstärker verwendete Vorspannungsschaltung, jedoch ohne den Operationsverstärkerpuffer. Wir können hier ohne den Puffer auskommen, weil wir die Vorspannungsschaltung nicht mit dem Rückkopplungsnetzwerk (dem 1k-Widerstand im Vorverstärker) verbinden. Die Kappe in der Bias-Schaltung wird zur Entkopplung verwendet, genauso wie die Entkopplungskappen für die Versorgung machen die Impedanz des Lautsprechers für den Verstärker einfacher zu steuern. Der Lautsprecher verhält sich wie ein Widerstand in Reihe mit einer Induktivität. Wenn Sie den Widerstand und den Kondensator parallel zum Lautsprecher schalten, verhält sich das Ganze eher wie ein Widerstand. Das ist schwierig, aber glauben Sie mir, es macht einen Unterschied. Feedback-Netzwerk Das Feedback-Netzwerk ist wie das im Vorverstärker, nur mit dem hinzugefügten 10u-Kondensator. Bei Audiofrequenzen verhält sich der Kondensator wie ein Kurzschluss, und die Endstufenschaltung gibt uns eine Verstärkung von 21. Bei DC verhält sich der Kondensator wie ein offener Stromkreis, was uns eine Verstärkung von 1 gibt. Der Übergang erfolgt bei f=1 /(2*pi*10k*10u)=1,59Hz.

Schritt 4: Prototyp

Ich habe die Schaltung auf einem Protoboard aufgebaut. Wenn Sie einen haben, ist es nützlich, die Dinge zuerst auf diese Weise auszuprobieren. Versuchen Sie nicht, den Prototypen so zu bauen, dass er genau den Bildern entspricht, sondern versuchen Sie einfach, die Schaltung richtig hinzubekommen. Ich dachte nur, ein paar Bilder könnten bei der Motivation helfen. Und um zu zeigen, dass es wirklich nicht viel zu bauen ist.

Schritt 5: Auf Perfboard auslegen

Ich versuche, ein paar zusätzliche Bretter herumliegen zu lassen. Sie sind billig. Normalerweise erarbeite ich das Layout eines Perfboards und kopiere es dann auf das, das ich löte. Eine Kaffeetasse ist hier nützlich, Sie können ein Teil durchfallen lassen und es bleibt dort, ohne dass Sie es festlöten müssen. Hier sind einige Bilder von meinem Prototypen-Perfboard, nachdem ich das Layout endgültig fertiggestellt habe zusammen. Ich versuche, so viele Verbindungen wie möglich zu diesen herzustellen. Die restlichen Verbindungen werden so weit wie möglich durch Umklappen der Bauteilanschlüsse auf der Rückseite und Verlöten hergestellt. Ein paar werde ich zusammen mit Drähten auf der Oberseite der Platine verdrahten. Ich habe ein paar mehr Entkopplungskondensatoren verwendet als auf dem Schaltplan. Es gibt Kappen an der 24 V-Versorgung direkt neben dem LM7805, um stabile 5 V zu erzeugen, und ein weiteres Set an der 24 V-Versorgung direkt neben dem LM1875, um es glücklich zu machen. Es gibt einen dritten Satz Kappen auf der 5-V-Versorgung.

Schritt 6: Löten Sie es unten

Der Bau des Endprodukts kann langsam sein, aber ich finde es befriedigend, das fertige Produkt in einem soliden Stück und außerhalb des Protoboards zu haben. Dies ist auch eine großartige Möglichkeit, diese Lötfähigkeiten zu verbessern. Ich habe immer Angst, mein schönes hübsches Board zu vermasseln, wenn ich einen Fehler mache, aber es stellt sich heraus, dass Sie fast jeden Fehler auf einem dieser Boards nachbessern können, wenn Sie vorsichtig sind. Um die Komponente herauszuholen, muss sie normalerweise zerstört werden, aber das ist in Ordnung, Komponenten sind billig. Sobald es heraus ist, können Sie das Lötmittel auf der Platine mit etwas Lötdocht aufräumen. Ich habe versucht, genug Bilder zu bekommen, damit Sie es genau kopieren können, wenn Sie möchten. Bei Unklarheiten versuche ich weitere Bilder zu machen, oder Sie können selbst herausfinden, wie Sie es auslegen können. Auf dem Bild der Rückseite ist die obere Leiterbahn, die über die Mitte verläuft, geschliffen und die untere Leiterbahn ist 24 V LM1875 ist auf der rechten Seite und LM7805 ist auf der linken Seite.

Schritt 7: Setzen Sie alles zusammen

Hier habe ich ein zweites Perfboard unter dem ersten montiert, um die Verkabelung auf der Rückseite zu schützen. Ich benutzte 1/4 Zoll Abstandshalter, um sie auseinander zu halten. Der Lichtsensor ist mit einer Kerze verdrahtet und der Ausgang geht an unseren Lautsprecher. Es ist so einfach und glücklich.