Árvore de Natal sensível ao nível de som ambiente: 5 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Quer uma árvore de Natal que reaja ao nível do som ambiente na sua sala? Que tal um que se ilumine com a batida de sua música de Natal favorita, sem a necessidade de executar uma entrada de áudio na própria árvore? Que tal uma árvore que reage no tempo com as conversas que acontecem ao seu redor? Esta é a sua árvore!

Esta árvore atua como um "medidor VU", como os do equalizador gráfico de alguns receptores, ou como a caixa de voz do KITT na série de TV Knight Rider. Ele usa um velho microfone de eletreto como entrada para uma placa de relé de estado sólido. Há um ajuste de sensibilidade que permitirá que você personalize o circuito para sua configuração particular, e há um interruptor de bypass para quando você preferir apenas ter as luzes totalmente acesas. Eu o chamo de "Minha família está cansada disso".

Lista de Materiais

Placa de relé de estado sólido (SSR)

• Protoboard
• MOC3041 (ou equivalente) optoacopladores x 6
• BT136-600 (ou equivalente) triacs x 6
• Resistor 150Ω x 6
• Resistor 330Ω x 6
• 2 conectores de placa PC terminal x 8
• Cabo de extensão de 6 pés x 6 (Dollar Tree tinha isso por US $ 1 cada)
• Porcas de arame

Placa de driver VU

• AN6884 VU meter IC
• LM324 quad op-amp IC
• 2N3906 transistor PNP x 5
• 2.2uf capacitor
• Capacitor 0.1uf
• 10kΩ resistor x 2
• Resistor de 4,7kΩ
• Resistor 100kΩ
• Resistor de 330kΩ (e possivelmente alguns valores alternativos na faixa de 40-500kΩ)
• Potenciômetro de 10kΩ (resistor variável)

Diversos

• Caixa de plástico articulada
• Macaco de barril
• Chave deslizante SPDT
• Fonte de alimentação 9V

Etapa 1: placa de relé de estado sólido

Esta parte do projeto foi tirada deste excelente Arduino conduzido por luzes de Natal Instructable. Instruções detalhadas e esquemas podem ser encontrados lá. Usei triacs robustos simplesmente porque os tinha na minha caixa de peças. Você certamente pode usar triacs menores e mais baratos se eles estiverem disponíveis. O mesmo acontece com os optoacopladores. Usei optoacopladores MOC3041 porque os tinha. Eles são robustos para optoacopladores e você pode usar os mais baratos, se desejar. Você está apenas conduzindo os portões dos triacs com eles.

Um aviso de segurança está em ordem. Você está usando energia elétrica aqui, e é mortal. Lembre-se de que se você usar um triac como a série BT136, a guia de montagem funciona como um terminal principal! Não toque na aba de metal quando sua placa SSR estiver conectada e leia cuidadosamente as planilhas de dados de tudo nesta placa. Não estou tentando assustá-lo - é uma construção segura e divertida, mas envolve a rede elétrica.

Como dica, a supercola irá prender muito bem e fortemente os blocos de terminais azuis ao protoboard. Também coloquei meus resistores verticalmente para economizar espaço. Resumindo, um sinal positivo para os terminais do optoacoplador acionará os triacs e ativará qualquer coisa ligada a eles. Um optoacoplador contém um LED, e o sinal de entrada deve ter uma voltagem maior do que a voltagem direta do LED, mas não tão grande a ponto de fornecer uma corrente excessivamente grande. Os resistores de 330Ω presumem que você fornecerá cerca de 5-9V.

Finalmente, esta placa é reutilizável. Ele terá uma interface agradável com um Arduino, por exemplo.

Etapa 2: Anexe a placa SSR à caixa e adicione cabos

Afixe a placa SSR na parte inferior da caixa com dobradiças. Usei um fio esmaltado, garantindo que não ficasse perto da rede elétrica, apesar de ser isolado. Primeiro pressionei uma tachinha através de um orifício de protoboard conveniente e através do fundo da caixa. Repeti isso fora do protoboard e, em seguida, passei um pedaço de arame esmaltado em forma de U pelos orifícios e torci as pontas no fundo da caixa. Repeti esse processo para os quatro cantos da placa SSR.

Corte a extremidade do soquete de seus seis cabos de extensão, deixando pelo menos 30 cm de fio. Você pode deixar mais, ou mesmo escalonar os comprimentos do cabo. Suas luzes de Natal serão conectadas a esses soquetes, então você pode querer planejar agora a sua eventual colocação em sua árvore. Reserve uma extremidade do plugue para alimentação.

Retire cerca de 1/4 de polegada do isolamento de todas as seis extremidades do soquete e da extremidade reservada do plugue.

Corte ou faça furos para os cabos na lateral da caixa adjacente aos terminais de alimentação principais do SSR. Para maior tranquilidade, cortei meus orifícios em três lados e deixei uma aba da caixa para manter a caixa o mais fechada possível. Dê um nó em cada cabo, deixando fio suficiente para prender aos terminais. O nó evita que os fios sejam puxados sem forçar a conexão nos terminais da placa do PC.

Observe que os cabos de extensão têm um fio liso e um fio com nervuras. O fio liso é o fio "quente" ou condutor de corrente. Este é o que estaremos trocando. Você pode trocar o fio neutro com nervuras e tudo ainda funcionará. No entanto, é mais seguro trocar o fio quente, pois isso interrompe o fluxo de corrente antes que ela entre no circuito. Portanto, conecte as extremidades lisas de seus seis soquetes aos seis terminais do triac e conecte a extremidade lisa do cabo do plugue ao terminal comum do triac. Observe também que se você tiver um cabo não polarizado mais antigo (ambas as lâminas do mesmo tamanho), não importa qual cabo você conecte, porque você pode conectá-lo de qualquer maneira!

Conecte todos os fios neutros juntos usando porcas de fio. Cortei alguns pedaços adicionais de fio de uma das pontas do plugue sobressalente e agrupei as coisas em quatro e três, porque é muito difícil conectar 7 fios usando uma única porca de fio. Observe que você pode agrupar os fios neutros do soquete e conectá-los ao terminal livre na placa SSR e, em seguida, conectar o fio neutro da extremidade do plugue ao mesmo terminal. É para isso que existe esse terminal flutuante. Optei por apenas amarrá-los com nozes e não usei esse terminal.

Parabéns. Você sabe que tem 6 tomadas de energia controláveis. Se você ainda não fez isso, eu recomendo testar a placa SSR neste momento.

Etapa 3: construir o circuito do driver

O coração deste circuito é o IC AN6884. Se você olhar a folha de dados, verá que são apenas 5 comparadores em série. Este IC é projetado para acender LEDs, não para controlar outro circuito. É exatamente isso o que você está fazendo, porque o optoacoplador é simplesmente um LED acoplado a um fotorresistor na mesma embalagem de plástico.

A única ressalva é que configuramos nossa placa SSR para disparar em sinais altos, mas o AN6884 emite um sinal baixo! Se alimentarmos a saída do AN6884 nas bases de 5 transistores PNP configurados na configuração de emissor comum, podemos inverter a saída. Finalmente, um uso para todos aqueles transistores PNP que você parece nunca usar para mais nada.

A entrada para o AN6884 é um microfone de eletreto. O microfone é polarizado e filtrado em passa-altas. Mas ele é muito fraco para acionar o AN6884, então primeiro o executamos em um dos amplificadores operacionais no chip LM324 com amplificador operacional quádruplo. Lembre-se de que o nível de amplificação de um amplificador inversor como o deste circuito é determinado pela relação entre o resistor de feedback e o resistor de entrada. Nosso resistor de entrada é de 10kΩ. Experimentei um pouco aqui. Eu tentei inicialmente um resistor de feedback de 47kΩ, mas não estava satisfeito com a sensibilidade do circuito. Acabei escolhendo um resistor de 330kΩ. O amplificador oscila um pouco, mas não me importo. Finalmente, observe que a sensibilidade também é controlada pelo potenciômetro de 10kΩ conectado à entrada do AN6884. Isso dá a você algum controle de sensibilidade instantâneo no caso de alteração do nível de ruído ambiente. Se você não gosta de como as luzes piscam em um nível de volume constante, você pode colocar alguns capacitores nos resistores de feedback e de entrada. Você vai querer ter certeza de que eles estão devidamente equilibrados, no entanto.

A outra característica importante aqui é o switch. Ele ignora o microfone e alimenta 9 V diretamente para a entrada do AN6884, ligando-o totalmente. Esse é um bom recurso para quando você quiser que as luzes acendam, depois que a novidade do VU acabar.

Etapa 4: monte tudo na caixa

Montei a placa do driver ao lado da caixa usando arame esmaltado como antes. Eu cortei buracos para o macaco e o interruptor na frente da caixa. O macaco veio com uma porca para prendê-lo. Eu colei o interruptor com cola quente no lugar. Eu cortei um buraco no topo da caixa para o microfone

Usei cabeçalhos para a saída do driver, as entradas de energia e o switch para tornar a montagem e desmontagem mais fácil. Isso foi especialmente útil porque criei um protótipo e ajustei tudo.

Teste tudo.

Etapa 5: Configure sua árvore

Usei cordas curtas de 50 lâmpadas em branco. Você pode usar várias cores, comprimentos adicionais, etc. Eu recomendo usar miniluzes tradicionais em vez de LEDs porque as luzes tradicionais irão acender e apagar naturalmente. Os LEDs ligam e desligam abruptamente, o que pode ser um bom efeito por si só.

Enrole a árvore em camadas e conecte a camada mais baixa na saída 1 e assim por diante.

Você pode embrulhar a caixa de controle em papel festivo para torná-la menos visível sob sua árvore e pode esconder o microfone dentro de um grande laço. Você só precisa explicar aos seus convidados mais atentos por que um dos presentes está conectado.

"AHA!" você diz. "E quanto ao sexto cordão?" sim. O AN6884 tem apenas 5 saídas e nossa placa SSR tem seis entradas. Você pode fazer o que quiser com o sexto. Talvez conecte a entrada a 9V e tenha um aparelho que está sempre ligado. Ou ignore. Ou construa seu SSR com apenas 5 relés. Incluí apenas o sexto para ser consistente com a minha placa reutilizável. Achei que seria confuso fornecer fotos de seis SSRs com instruções de construção para 5.