HackerBox 0037: WaveRunner: 10 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Bulan ini, HackerBox Hacker mengeksplorasi sinyal gelombang dan pengujian pemrosesan sinyal audio dalam lingkungan komputasi digital serta instrumen uji elektronik analog. Instruksi ini berisi informasi untuk memulai dengan HackerBox #0037, yang dapat dibeli di sini selama persediaan masih ada. Juga, jika Anda ingin menerima HackerBox seperti ini langsung di kotak surat Anda setiap bulan, silakan berlangganan di HackerBoxes.com dan bergabunglah dengan revolusi!

Topik dan Tujuan Pembelajaran HackerBox 0037:

• Instal dan konfigurasikan perangkat lunak GNU Octave
• Mewakili dan memanipulasi sinyal gelombang di dalam komputer
• Jelajahi fungsionalitas pemrosesan audio GNU Octave
• Menggabungkan sinyal audio antara komputer dan perangkat keras eksternal
• Merakit testbed audio menggunakan amplifier dan indikator level
• Bangun generator sinyal multi-gelombang 1MHz

HackerBoxes adalah layanan kotak berlangganan bulanan untuk elektronik DIY dan teknologi komputer. Kami adalah penghobi, pembuat, dan eksperimen. Kami adalah pemimpi mimpi.

HACK PLANET

Langkah 1: HackerBox 0037: Isi Kotak

• Kit Generator Sinyal XR2206
• Kandang Akrilik Potong Laser untuk Generator Sinyal
• PCB Audio Testbed Eksklusif
• Dua Kit Penguat Audio LM386
• Dua Kit Indikator Level Audio KA2284
• Kartu Suara USB
• Dua Speaker 3W 40mm
• Set Ujung Klip Buaya
• Dua Kabel Patch Audio 3.5mm
• Dua Modul Audio Breakout 3.5mm
• Modul Breakout microUSB
• Klip Baterai 9V dengan Barel untuk Generator Sinyal
• Stiker Komputasi Awan Eksklusif
• Topi Beanie HackLife Eksklusif

Beberapa hal lain yang akan membantu:

• Besi solder, solder, dan alat solder dasar
• Komputer untuk menjalankan GNU Octave dan perangkat lunak lainnya
• Satu Baterai 9V
• Satu kepala keren untuk olahraga HackLife Beanie Hat

Yang terpenting, Anda akan membutuhkan rasa petualangan, semangat hacker, kesabaran, dan rasa ingin tahu. Membangun dan bereksperimen dengan elektronik, meskipun sangat bermanfaat, terkadang bisa rumit, menantang, dan bahkan membuat frustrasi. Tujuannya adalah kemajuan, bukan kesempurnaan. Ketika Anda bertahan dan menikmati petualangan, banyak kepuasan dapat diperoleh dari hobi ini. Kita semua menikmati HackLife, mempelajari teknologi baru, dan membangun proyek-proyek keren. Ambil setiap langkah dengan perlahan, perhatikan detailnya, dan jangan takut untuk meminta bantuan.

Ada banyak informasi untuk anggota saat ini, dan calon, di FAQ HackerBoxes.

Langkah 2: Gelombang

Gelombang adalah gangguan yang mentransfer energi melalui materi atau ruang, dengan sedikit atau tanpa transfer massa terkait. Gelombang terdiri dari osilasi atau getaran dari media fisik atau bidang, di sekitar lokasi yang relatif tetap. Dari perspektif matematika, gelombang, sebagai fungsi ruang dan waktu, adalah kelas sinyal. (Wikipedia)

Langkah 3: Oktaf GNU

Perangkat lunak GNU Octave adalah platform yang disukai untuk mewakili dan memanipulasi bentuk gelombang di dalam komputer. Octave memiliki bahasa pemrograman tingkat tinggi yang terutama ditujukan untuk perhitungan numerik. Oktaf berguna untuk melakukan berbagai eksperimen numerik menggunakan bahasa yang sebagian besar kompatibel dengan MATLAB. Sebagai bagian dari Proyek GNU, Octave adalah perangkat lunak bebas di bawah persyaratan Lisensi Publik Umum GNU. Octave adalah salah satu alternatif gratis utama untuk MATLAB, selain Scilab dan FreeMat.

Ikuti tautan di atas untuk mengunduh dan menginstal Oktaf untuk OS apa pun.

Tutorial: Memulai dengan Oktaf

Tutorial Video Oktaf dari DrapsTV:

1. Pendahuluan & Pengaturan
2. Operasi Dasar
3. Memuat, Menyimpan, dan Menggunakan Data
4. Merencanakan Data
5. Pernyataan Kontrol
6. Fungsi

Sementara di luar lingkup kami di sini gelombang dasar dan pemrosesan audio, Anda dapat menemukan beberapa materi yang menakjubkan untuk dikerjakan di Oktaf dengan mencari mata pelajaran MATLAB seperti "DSP IN MATLAB" atau "JARINGAN SARAF DI MATLAB". Ini adalah platform yang sangat kuat. Lubang kelinci cukup dalam.

Langkah 4: Antarmuka Sinyal Audio

Sinyal frekuensi audio yang dibuat di dalam komputer dapat digabungkan ke perangkat keras eksternal menggunakan output speaker dari kartu suara. Demikian pula, input mikrofon dari kartu suara dapat digunakan untuk dengan mudah memasangkan sinyal frekuensi audio eksternal ke komputer.

Menggunakan kartu suara USB adalah ide bagus untuk aplikasi semacam itu untuk mencegah kerusakan sirkuit audio motherboard komputer Anda jika terjadi kesalahan. Beberapa kabel patch audio 3,5 mm dan modul breakout 3,5 mm cukup berguna untuk menghubungkan sirkuit, speaker, dan os lainnya dengan port pada kartu suara USB.

Selain digunakan dengan GNU Oktaf, ada beberapa proyek keren yang beredar untuk Osiloskop Kartu Suara yang memungkinkan Anda "memplot" sinyal dengan frekuensi yang cukup rendah untuk diambil sampelnya oleh kartu suara komputer mikro.

Langkah 5: Sinyal Audio di GNU Oktaf

Octave memiliki beberapa fungsi pemrosesan audio yang sangat berguna.

Video ini (dan lainnya) dari Dan Prince adalah awal yang baik:

Video - Pelajari Audio DSP 1: Memulai Membuat Osilator Sinus

Video - Pelajari Audio DSP 2: Bentuk Gelombang Dasar dan Pengambilan Sampel

Langkah 6: Audio Testbed - Dua Pilihan

Audio Testbed berguna untuk mengaudisi sinyal frekuensi audio pada dua saluran (stereo Kiri, Kanan, atau dua sinyal lainnya). Untuk setiap saluran, input level garis dapat diperkuat, divisualisasikan oleh indikator level LED, dan akhirnya didorong ke speaker audio 40mm.

OPSI PERAKITAN

Testbed audio dapat dirakit sebagai modul gabungan terpisah atau sebagai platform terintegrasi tunggal. Putuskan opsi mana yang Anda sukai sebelum memulai perakitan dan ikuti langkah yang sesuai dalam panduan ini.

AMPLIFIER

Kedua amplifier audio didasarkan pada sirkuit terpadu LM386 (wiki).

INDIKATOR TINGKAT LED

Dua indikator level didasarkan pada sirkuit terpadu KA2284 (lembar data).

Langkah 7: Opsi Perakitan 1 - Modul Terpisah

Saat memilih untuk merakit testbed audio sebagai modul gabungan terpisah, cukup rakit dua amplifier audio dan dua modul indikator level sebagai kit terpisah.

PENGAMPLIA AUDIO

• Mulailah dengan dua resistor aksial (tidak terpolarisasi)
• R1 adalah 1K Ohm (coklat, hitam, hitam, coklat, coklat)
• R2 adalah DNP (tidak diisi)
• R10 adalah 4.7K Ohm (kuning, ungu, hitam, coklat coklat)
• Selanjutnya pasang dua kapasitor keramik kecil
• C5 dan C8 keduanya kecil "104" topi (tidak terpolarisasi)
• Solder berikutnya di soket DIP 8pin (perhatikan orientasi silkscreen)
• Masukkan chip SETELAH soket telah disolder
• Tiga tutup elektrolit C6, C7, C9 terpolarisasi
• Untuk topi, setengah yang diarsir pada sablon adalah timah "-" (kabel pendek)
• LED terpolarisasi dengan tanda "+" untuk kabel panjang
• Solder komponen yang tersisa
• Hubungkan speaker ke header "SP"
• Daya dengan 3-12V (contoh: micoUSB breakout untuk 5V)

INDIKATOR TINGKAT AUDIO

• Mulailah dengan dua resistor aksial (tidak terpolarisasi)
• R1 adalah 100 Ohm (coklat, hitam, hitam, hitam, coklat)
• R2 adalah 10K Ohm (coklat, hitam, hitam, merah, coklat)
• KA2284 SIP (paket inline tunggal) miring pada pin 1
• Penandaan SIP untuk sablon menunjukkan kotak untuk pin 1
• Perhatikan bahwa dua tutup C1 dan C2 adalah nilai yang berbeda
• Cocokkan dengan PCB dan arahkan kabel panjang ke lubang "+"
• Sekarang D5 adalah LED merah, empat D1-D4 lainnya berwarna hijau
• LED terpolarisasi dengan kabel panjang ke lubang "+"
• Potensiometer dan tajuk pemangkas pas seperti yang ditunjukkan
• Hubungkan sinyal seperti input audio t
• Daya dengan 3.5-12V (contoh: microUSB breakout untuk 5V)

Langkah 8: Opsi Perakitan 2 - Platform Terintegrasi

Saat memilih untuk merakit testbed audio sebagai platform terintegrasi, komponen tertentu dari empat kit modul (dua amplifier audio dan dua indikator level) disolder ke PCB audio testbed eksklusif bersama dengan dua speaker 40mm dan breakout microUSB untuk daya 5V.

• Mulailah dengan resistor aksial (tidak terpolarisasi)
• R2 dan R9 adalah 4.7K Ohm (kuning, ungu, hitam, coklat, coklat)
• R3 dan R10 adalah DNP (jangan diisi)
• R4 adalah 1K Ohm (coklat, hitam, hitam, coklat, coklat)
• R5 dan R11 adalah 100 Ohm (coklat, hitam, hitam, hitam, coklat)
• R6 dan R12 adalah 10K Ohm (coklat, hitam, hitam, merah, coklat)
• Selanjutnya solder soket untuk IC1 dan IC2
• Masukkan chip SETELAH soket disolder
• Selanjutnya solder empat tutup keramik kecil C4, C5, C10, C11
• Tutup keramik ditandai "104" dan tidak terpolarisasi
• Sembilan tutup Elektrolit terpolarisasi dengan "+" untuk kabel panjang
• C1 adalah 1000uF
• C2 dan C8 adalah 100uF
• C3, C6, C9, C12 adalah 10uF
• C7 dan C13 adalah 2.2uF
• Kesebelas LED terpolarisasi
• Kawat pendek "-" masuk ke lubang di dekat sisi datar lingkaran
• Dua LED merah menuju ke pad LED terluar di setiap ujungnya
• Empat LED bagian dalam yang berjajar di setiap sisi berwarna hijau
• LED jernih/biru (dari satu Kit Amp) ada di tengah
• KA2284 SIP (paket inline tunggal) miring pada pin 1
• Penembusan USB terletak rata di PCB dengan pin melalui kedua papan
• Jack 3,5 mm, pemangkas, dan pot dipasang seperti yang ditunjukkan pada papan
• Speaker lem panas ke PCB sebelum menyolder dengan ujung yang dipangkas
• Daya melalui pelarian microUSB (5V)

Langkah 9: Generator Sinyal

Function Generator Kit dilengkapi dengan Sirkuit Terpadu XR2206 (lembar data) dan penutup akrilik yang dipotong laser. Ia mampu menghasilkan sinyal output Sinus, Segitiga, dan Gelombang Persegi dalam rentang frekuensi 1-1, 000, 000 Hz.

spesifikasi

• Pasokan Tegangan: Input DC 9-12V
• Bentuk gelombang: Kotak, Sinus & Segitiga
• Impedansi: 600 Ohm + 10%
• Frekuensi: 1Hz – 1MHz

GELOMBANG SINUS

• Amplitudo: 0 – 3V pada input 9V DC
• Distorsi: Kurang dari 1% (pada 1kHz)
• Kerataan: +0,05dB 1Hz – 100kHz

GELOMBANG KOTAK

• Amplitudo: 8V (tanpa beban) pada input 9V DC
• Waktu Naik: Kurang dari 50ns (pada 1kHz)
• Waktu Musim Gugur: Kurang dari 30ns (pada 1kHz)
• Simetri: Kurang dari 5% (pada 1kHz)

GELOMBANG SEGITIGA

• Amplitudo: 0 – 3V pada input 9V DC
• Linearitas: Kurang dari 1% (hingga 100kHz) 10m

Langkah 10: HackLife

Terima kasih telah bergabung dengan anggota HackerBox di seluruh dunia Livin' the HackLife.

Jika Anda menikmati Instruksi ini dan ingin memiliki kotak keren berisi proyek elektronik dan teknologi komputer yang dapat diretas setiap bulan, silakan bergabung dengan revolusi dengan menjelajahi HackerBoxes.com dan berlangganan untuk menerima kotak kejutan bulanan kami.

Jangkau dan bagikan kesuksesan Anda di komentar di bawah atau di Halaman Facebook HackerBoxes. Tentu saja beri tahu kami jika Anda memiliki pertanyaan atau butuh bantuan dengan apa pun. Terima kasih telah menjadi bagian dari HackerBox!