Umpan Balik Api Audio: 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:59

Oleh dandroidDan GoodIkuti Lainnya oleh penulis:

Tentang: Saya suka fabrikasi. Elektronik, kayu, baja, makanan, dll. Saya membuat patung baja tahan karat dan saya suka memecahkan semua masalah kecil di sepanjang jalan - CAD ke CNC, pengelasan, penggilingan, pemolesan, dan lainnya… Lebih lanjut Tentang dandroid » Instruksi ini menunjukkan kepada Anda cara membuat generator suara yang dikendalikan cahaya. Di sini saya telah membuat patung umpan balik yang tidak stabil dengan generator suara dan lilin. Speaker membuat lilin berkedip dan cahaya dari lilin memodulasi sinyal menuju speaker. Turbulensi udara membuat hubungan antara speaker dan lilin tidak stabil, sehingga memantul di antara mode semi-stabil yang berbeda. Sirkuit untuk membuat dan memperkuat suara bukanlah hal yang sepele, tetapi terbuat dari blok bangunan sederhana. Saya akan menunjukkan cara membuat sensor cahaya dengan fotoresistor CdS, preamp op-amp sederhana, osilator dengan LM555 klasik, dan penguat daya 5 watt dengan LM1875. Anda dapat melakukannya jika mengikuti petunjuk, Saya akan mencoba menjelaskan detailnya.

Langkah 1: Barang yang Anda Butuhkan

Saya menggunakan banyak hal untuk membuat proyek ini. Saya lebih suka mendapatkan barang dari Jameco dan Radio Shack karena mereka sangat nyaman dan saya melakukan semuanya pada menit terakhir. Anda juga bisa mendapatkan semuanya dari Digikey, atau apa pun pemasok elektronik favorit Anda, tidak ada suku cadang yang eksotis. Anda memerlukan: Speaker. Lilin dan tempat lilin. Kawat - Saya ingin memiliki sekitar dua bungkus 3 kawat dari gubuk radio, satu inti padat dan satu terdampar. Saya lebih suka 22 gauge. Perfboard - Saya suka papan nomor 276-150 dari radio shack, murah dan berguna. Power supply - Saya mendesain ini dengan kutil dinding Mean Well 24V 1A dari Jameco. Anda akan memerlukan salah satu jack yang sesuai juga jika Anda tidak ingin menyolder suplai langsung ke board. Komponen elektronik - Anda bisa mendapatkan semua ini dari Jameco. Resistors:2.2 x11k x15.6k x210k x422k x333k x1100k x1200k x11M Audio Taper PotentiometerPhotoresistor (Saya menggunakan Jameco #CDS003-7001)Kapasitor:0.1uF x31uF x310uF x5100uF x32200uF x1Semikonduktor:MC1458 x1 (Op-amp ganda tujuan umum apa pun baik-baik saja, ini murah)LM555 x1LM7805 x1LM1875 x1 (ditambah heatsink x1N473375 x1 (ditambah heatsink x1N473375 x1) Dioda Zener 5V apa pun baik-baik saja) Soket DIP 8-pin x2 (DIP sulit dilepas jika Anda meledakkannya secara tidak sengaja, sebaiknya soket untuk berjaga-jaga. LM7805 dan LM1875 berada di TO-220s, lebih mudah untuk ditarik keluar dari Anda papan jika perlu..) Alat: Besi Solder & solder Tang, penari telanjang kawat, pemotong diagonal

Langkah 2: Sirkuit

Ini adalah sirkuit yang akan kita gunakan. Itu punya banyak bagian. Jika Anda tahu cara membuat sirkuit dan tidak ingin membaca banyak hal, Anda dapat melanjutkan dan membuatnya. Jika Anda tidak yakin apa yang dilakukan semua bagian, lanjutkan membaca! Catu DayaKita akan menjalankan semuanya dari catu daya 24V DC. Kami membutuhkan volt sebanyak itu untuk mendapatkan output yang bagus dan keras. LM555 hanya dapat menangani 18V sebelum meledak, jadi kita akan menjalankan tahap awal dari 5V, yang dihasilkan oleh regulator LM7805 seperti yang ditunjukkan pada kotak berlabel 5V Supply. Daya berlabel 24V terhubung ke catu daya utama, daya berlabel 5V terhubung ke output LM7805. Supply DecouplingAgar rangkaian dapat berjalan dengan baik, perlu ada sedikit kapasitansi antara catu daya dan ground, yang ditunjukkan dalam kotak berlabel Pemisahan Pasokan. Yang paling penting adalah meletakkan beberapa tutup pada suplai 24V di dekat (yaitu di dekat secara fisik dengan) catu daya untuk LM1875 dan pada suplai 5V di dekat LM555. Mungkin harus ada beberapa pada setiap pasokan di dekat LM7805 juga. Pemisahan catu daya adalah salah satu dari hal-hal yang bergelombang, tetapi jika Anda tidak melakukannya, rangkaian tidak akan berfungsi. Sensor Cahaya Fotoresistor kadmium sulfida hanyalah resistor yang nilainya berubah berdasarkan jumlah foton yang mengenainya. Cara termudah untuk mengubah resistansinya menjadi sinyal adalah dengan membuat pembagi tegangan darinya, seperti yang ditunjukkan pada kotak Sensor Cahaya. Sirkuit ini sedikit lebih rumit daripada yang seharusnya untuk mengurangi kemungkinan membuat loop umpan balik melalui catu daya. Resistor 1K, dioda Zener 5.1V dan kapasitor 10 uF digunakan untuk membuat referensi 5.1V yang cukup stabil dari suplai 24V. Kita dapat menggunakan LM7805 kedua sebagai pengganti resistor dan dioda, tetapi ini adalah cara yang sedikit lebih sederhana untuk melakukannya karena tidak terlalu banyak arus yang masuk ke pembagi tegangan fotoresistor. Dioda Zener yang saya gunakan di sini adalah 1N4733, tetapi Zener 5.1V lama harus berfungsi dengan baik. Sebenarnya, semua Zener seharusnya bekerja dengan baik, 5.1V tidak harus persis. Jangan lupa arahkan Zener ke arah yang berlawanan dari cara Anda menggunakan dioda sinyal! Resistor 5.6k seri yang saya pilih untuk mencocokkan nilai fotoresistor dalam cahaya sedang, Anda dapat mengukur fotoresistor Anda dan melakukan hal yang sama, atau cukup gunakan resistor beberapa kohms. Tegangan yang keluar dari pembagi tegangan adalah 5.1V*5.6k/(5.6k+R(sensor)). Akan ada nilai tetap berdasarkan jumlah cahaya sekitar, dengan goyangan di atasnya berdasarkan jumlah perubahan cahaya. BiasKami ingin memusatkan sinyal yang berasal dari sensor cahaya sekitar 2.5V, sehingga kami dapat memperkuatnya sebanyak mungkin sebelum mencapai 0V atau 5V. Dua resistor 10k di rangkaian Bias menghasilkan 2.5V, dan kabel op-amp seperti yang ditunjukkan menyangga sinyal untuk membuat 2.5V stabil terlepas dari apa yang terhubung. Op-amp di rangkaian Bias dan Preamp masing-masing setengah dari op-amp ganda MC1458. Preamp Kapasitor 10u memungkinkan AC bergoyang melewati tetapi menghilangkan level DC nominal, dan resistor 10k yang terhubung ke rangkaian bias mengatur ulang level DC menjadi 2.5V. Op-amp yang dikonfigurasi seperti yang ditunjukkan dengan resistor 100k dan 1k menguatkan sinyal dengan (100k+1k)/(1k), atau 101. Kita mungkin tidak membutuhkan penguatan sebanyak ini, Anda dapat mencoba rangkaian dengan resistor yang lebih kecil di tempat 100k dan lihat apakah Anda suka suaranya. OscillatorIni menggunakan LM555 tua yang bagus untuk membuat gelombang persegi. Frekuensi nominal diatur oleh resistor 5.6k dan 33k dan kapasitor 1u sesuai dengan rumus f=1.44/((5.6k+2*33k)*1u) = 20Hz. Osilasi yang datang dari preamp akan memodulasi frekuensi keluaran LM555 dari pin 3. Anda dapat mencoba mengubah resistor dan melihat apa yang Anda pikirkan. VolumeAnda ingin menggunakan pot logaritmik 1M di sini. Ini hanya mengurangi amplitudo sinyal seperti yang diinginkan. Power AmpIni memiliki banyak bagian, jadi kita akan melihatnya lebih dalam di langkah berikutnya.

Langkah 3: Sirkuit Penguat Daya

Sirkuit ini sedikit rumit tetapi sangat berguna, jadi saya pikir saya akan menjelaskan semua bagiannya. LM1875 dapat mengeluarkan sekitar 30 Watt jika Anda memberikannya 60 V, cukup untuk menyebabkan beberapa masalah. Pada suplai 24 V kami menggunakan output puncak hanya sekitar 5 W, tapi itu pasti cukup untuk membuat beberapa kebisingan. Jika Anda ingin menggunakan sirkuit ini dengan pasokan yang lebih besar, Anda tidak perlu mengubah apa pun, pastikan pasokan Anda dapat memadamkan arus yang cukup tanpa terbakar. Anda akan melihat di foto yang akan datang bahwa LM1875 selalu memiliki heatsink melekat padanya; ini penting. Ini akan menjadi terlalu panas dengan sangat cepat tanpa satu. Mereka menaruh beberapa barang perlindungan mewah di dalam chip sehingga jika terlalu panas, chip akan mati tanpa merusak chip. Jika itu terjadi pada Anda, dapatkan heatsink yang lebih besar! Omong-omong, sirkuit ini langsung keluar dari lembar data LM1875. Kopling AC Kapasitor Kopling AC di input dan output membiarkan audio bergoyang tetapi lepaskan level DC, seperti yang kita lakukan di preamp. Frekuensi terendah yang dilewatinya ditentukan oleh kapasitor dan resistansi yang dilihatnya secara seri. Karena speaker memiliki resistansi rendah, kita membutuhkan batasan besar pada output. Pada input, kapasitor melihat jaringan bias, yang merupakan resistansi yang jauh lebih tinggi, sehingga kapasitor yang lebih kecil dapat digunakan. BiasIni adalah ide yang sama dengan rangkaian bias yang digunakan pada preamp, tetapi tanpa buffer op-amp. Kita bisa lolos tanpa buffer di sini karena kita tidak menghubungkan rangkaian bias ke jaringan umpan balik (resistor 1k di preamp). Tutup pada rangkaian bias digunakan untuk decoupling, dengan cara yang sama seperti tutup decoupling suplai. Supply DecouplingJangan lupa untuk meletakkan tutup pada power supply tepat di sebelah chip!Zobel NetworkResistor dan kapasitor yang membuat Zobel Network membantu untuk membuat impedansi speaker lebih mudah untuk amplifier untuk mengemudi. Speaker bertindak seperti resistor secara seri dengan induktor, menempatkan resistor dan kapasitor secara paralel dengan speaker membuat semuanya bertindak lebih seperti resistor. Ini rumit, tapi percayalah itu membuat perbedaan. Jaringan Umpan Balik Jaringan umpan balik seperti yang ada di preamp hanya dengan kapasitor 10u ditambahkan. Pada frekuensi audio, kapasitor bertindak seperti korsleting, dan rangkaian power amp memberi kita penguatan 21. Pada DC, kapasitor bertindak seperti rangkaian terbuka, memberi kita penguatan 1. Transisi dilakukan pada f=1 /(2*pi*10k*10u)=1,59Hz.

Langkah 4: Prototipe

Saya membangun sirkuit di atas protoboard. Jika Anda memilikinya, akan berguna untuk mencoba hal-hal dengan cara ini terlebih dahulu. Jangan mencoba membuat prototipe agar sama persis dengan gambar, coba saja untuk mendapatkan sirkuit yang benar. Saya hanya berpikir beberapa gambar mungkin membantu dengan motivasi. Dan untuk menunjukkan bahwa sebenarnya tidak banyak hal yang perlu dibangun.

Langkah 5: Lay Out di Perfboard

Saya mencoba untuk menyimpan beberapa papan tambahan tergeletak di sekitar. Mereka murah. Saya biasanya akan mengerjakan tata letak satu perfboard dan kemudian menyalinnya pada yang saya solder. Cangkir kopi berguna di sini, Anda dapat menjatuhkan sebagian dan akan tetap di sana tanpa Anda menyoldernya. Berikut adalah beberapa gambar perfboard prototipe saya setelah saya akhirnya menyelesaikan tata letak. Papan ini memiliki bus tiga lubang kecil untuk menghubungkan barang-barang bersama. Saya mencoba membuat sebanyak mungkin koneksi dengan mereka. Sebisa mungkin sisa sambungan dibuat dengan melipat kabel komponen di bagian belakang dan menyolder bersama-sama. Beberapa saya akan menghubungkannya dengan kabel di bagian atas papan. Saya menggunakan beberapa kapasitor decoupling daripada yang ada di skema. Ada tutup pada suplai 24 V tepat di sebelah LM7805, untuk menghasilkan 5 V yang stabil, dan satu set lagi pada suplai 24 V tepat di sebelah LM1875, untuk membuatnya tetap bahagia. Ada set ketiga tutup pada suplai 5 V.

Langkah 6: Solder Turun

Membangun hal terakhir bisa lambat, tetapi saya merasa puas memiliki produk jadi dalam potongan yang solid dan lepas dari protoboard. Ini adalah cara yang bagus untuk mengasah keterampilan menyolder juga. Saya selalu takut mengacaukan papan cantik saya yang bagus jika saya membuat kesalahan, tetapi ternyata Anda dapat mengerjakan ulang hampir semua kesalahan di salah satu papan ini jika Anda berhati-hati. Mengeluarkan komponen biasanya melibatkan penghancuran, tapi tidak apa-apa, komponen itu murah. Setelah keluar, Anda dapat membersihkan kekacauan solder di papan dengan beberapa sumbu solder. Saya mencoba untuk mendapatkan gambar yang cukup sehingga Anda dapat menyalinnya persis jika Anda mau. Jika ada yang tidak jelas saya akan mencoba untuk mendapatkan lebih banyak gambar, atau Anda dapat mencari cara untuk meletakkannya sendiri. Pada gambar bagian belakang, jejak atas yang melintang di tengah adalah tanah dan jejak bawah adalah 24 V. LM1875 di sisi kanan dan LM7805 di sisi kiri.

Langkah 7: Gabungkan Semuanya

Di sini saya memiliki perfboard kedua yang dipasang di bawah yang pertama untuk melindungi kabel di bagian belakang. Saya menggunakan spacer 1/4 inci untuk memisahkannya. Sensor cahaya dihubungkan ke lilin dan output masuk ke speaker kami. Ini sangat sederhana dan bahagia.