Feedback do Audio Flame: 7 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:40

Por dandroidDan GoodFollow Mais do autor:

Sobre: Eu amo fabricação. Eletrônica, madeira, aço, comida, etc. Eu construo esculturas de aço inoxidável e adoro resolver todos os pequenos problemas ao longo do caminho - CAD para CNC, soldagem, esmerilhamento, polimento e todo o resto … Mais sobre dandroid »Este instrutível mostra a você como construir um gerador de som controlado por luz. Aqui, construí uma escultura de feedback instável com o gerador de som e uma vela. O alto-falante faz a vela piscar e a luz da vela modula o sinal dirigido ao alto-falante. A turbulência do ar torna a relação entre o alto-falante e a vela instável, então ela oscila entre os diferentes modos semi-estáveis. O circuito para criar e amplificar o som não é trivial, mas é feito de blocos de construção simples. Vou mostrar como construir um sensor de luz com um fotorresistor CdS, um pré-amplificador op-amp simples, um oscilador com o LM555 clássico e um amplificador de potência de 5 watts com o LM1875. Você pode fazer isso se seguir as instruções, Vou tentar explicar os detalhes.

Etapa 1: Coisas que você precisa

Usei um monte de coisas para fazer este projeto. Eu prefiro pegar coisas do Jameco e da Radio Shack porque são super convenientes e eu faço tudo no último minuto. Você pode obter tudo da Digikey também, ou de qualquer que seja o seu fornecedor favorito de eletrônicos, nenhuma das peças é exótica. Você precisará de: Um alto-falante. Uma vela e um porta-velas. Fio - gosto de ter cerca de dois pacotes de 3 fios da Radio Shack, um núcleo sólido e um encalhado. Eu prefiro calibre 22. Perfboard - Eu gosto da placa número 276-150 da Radio Shack, é barata e útil. Fonte de alimentação - Eu projetei isso com a verruga de parede Mean Well 24V 1A da Jameco. Você também precisará de um dos conectores correspondentes se não quiser soldar o suprimento diretamente na placa. Componentes eletrônicos - você pode obter todos esses no Jameco. Resistors: 2.2 x11k x15.6k x210k x422k x333k x1100k x1200k x11M Áudio Potenciômetro cônicoFotoresistor (eu usei Jameco # CDS003-7001) Capacitores: 0,1uF x31uF x310uF x5100uF x32200uF x1Semicondutores: MC1458 x1 (qualquer amplificador operacional duplo de uso geral é bom, eles são baratos) LM555 x1LM7805 x1LM18751 x1 Qualquer diodo Zener de 5V serve) soquetes DIP de 8 pinos x2 (DIPs são difíceis de remover se você explodi-los acidentalmente, melhor soquete-los para o caso. O LM7805 e o LM1875 são em TO-220s, mais fáceis de puxar para fora de seu placa se necessário..) Ferramentas: Ferro de soldar e alicates de solda, descascadores de fio, cortadores diagonais

Etapa 2: o circuito

Este é o circuito que usaremos. Tem um monte de peças. Se você sabe como construir circuitos e não tem vontade de ler um monte de coisas, pode ir em frente e construir isso. Se você não tem certeza do que todas as peças estão fazendo, continue lendo! Fonte de alimentaçãoVamos operar tudo com uma fonte de alimentação de 24 Vcc. Precisamos dessa quantidade de volts para obter uma saída boa e alta. O LM555 só consegue lidar com 18 V antes de explodir, então vamos operar os estágios iniciais de 5 V, gerado por um regulador LM7805, conforme mostrado na caixa rotulada Fonte de 5 V. A alimentação rotulada de 24 V se conecta à fonte de alimentação principal, a alimentação rotulada de 5 V se conecta à saída do LM7805. Desacoplamento da fonte Para que o circuito funcione corretamente, será necessário haver um pouco de capacitância entre as fontes de alimentação e o aterramento, mostrado na caixa rotulado de dissociação de abastecimento. O mais importante é colocar algumas tampas na fonte de 24 V perto (ou seja, na proximidade física) da fonte de alimentação para o LM1875 e na fonte de 5 V perto do LM555. Provavelmente deve haver algum em cada fonte perto do LM7805 também. O desacoplamento da fonte de alimentação é uma daquelas coisas que agitam as mãos, mas se você não fizer isso, o circuito não funcionará. Sensor de luz Um fotorresistor de sulfeto de cádmio é apenas um resistor cujo valor muda com base no número de fótons que o atingem. A maneira mais fácil de transformar sua resistência em sinal é criando um divisor de tensão com ela, conforme mostrado na caixa Sensor de luz. Este circuito é um pouco mais complicado do que deveria ser para reduzir a chance de criar um loop de feedback através da fonte de alimentação. O resistor de 1K, diodo Zener de 5,1 V e capacitor de 10 uF são usados para criar uma referência de 5,1 V razoavelmente estável a partir da fonte de 24 V. Poderíamos usar um segundo LM7805 no lugar do resistor e do diodo, mas esta é uma maneira um pouco mais simples de fazer isso, já que não há muita corrente indo para o divisor de tensão do fotorresistor. O diodo Zener que estou usando aqui é um 1N4733, mas qualquer Zener 5.1V antigo deve funcionar bem. Na verdade, qualquer Zener deve funcionar bem, o 5.1V não precisa ser exato. Não se esqueça de apontar o Zener na direção oposta de como você usaria um diodo de sinal! O resistor de 5,6k em série que escolhi para corresponder ao valor do fotorresistor em luz moderada, você pode medir seu fotorresistor e fazer o mesmo, ou apenas use um resistor de alguns kohms. A tensão que sai do divisor de tensão é 5,1 V * 5,6 k / (5,6 k + R (sensor)). Haverá um valor constante com base na quantidade de luz ambiente, com um movimento em cima dele com base na quantidade de mudança de luz. Queremos centralizar o sinal proveniente do sensor de luz em torno de 2,5 V, para que possamos amplificá-lo tanto quanto possível antes de atingir 0V ou 5V. Os dois resistores de 10k no circuito de polarização geram 2,5 V, e o amplificador operacional conectado conforme mostrado armazena o sinal para tornar o 2,5 V estável, independentemente de onde ele está conectado. Os amplificadores operacionais nos circuitos de polarização e pré-amplificador são cada metade de um amplificador operacional duplo MC1458. PreampO capacitor de 10u permite a passagem de um wiggle AC, mas remove o nível DC nominal, e o resistor de 10k conectado ao circuito de polarização redefine o nível DC a 2,5 V. O op-amp configurado como mostrado com o resistor de 100k e 1k amplifica o sinal em (100k + 1k) / (1k) ou 101. Provavelmente não precisamos de tanto ganho, você pode tentar o circuito com um resistor menor em lugar dos 100k e veja se você gosta de como soa. OscillatorThis usa um bom e velho LM555 para fazer uma onda quadrada. A frequência nominal é definida pelo resistor de 5,6k e 33k e o capacitor de 1u de acordo com a fórmula f = 1,44 / ((5,6k + 2 * 33k) * 1u) = 20Hz. As oscilações vindas do pré-amplificador modularão a frequência de saída do LM555 no pino 3. Você pode tentar alterar os resistores e ver o que pensa. VolumeVocê deseja usar um potenciômetro logarítmico de 1M aqui. Isso simplesmente reduz a amplitude do sinal conforme desejado. Power AmpThis tem muitas partes, portanto, vamos examiná-lo com mais profundidade na próxima etapa.

Etapa 3: circuito amplificador de potência

Este circuito é um pouco complicado, mas muito prático, então pensei em explicar todas as partes. O LM1875 pode produzir cerca de 30 Watts se você fornecer 60 V, o suficiente para realmente causar alguns problemas. Na fonte de 24 V que estamos usando, a saída de pico será de apenas 5 W, mas isso é definitivamente o suficiente para fazer algum ruído. Se você quiser usar este circuito com uma fonte maior, você não precisa mudar nada, apenas certifique-se de que sua fonte pode fornecer corrente suficiente sem pegar fogo. Você notará nas próximas fotos que o LM1875 sempre tem um dissipador de calor apegado a ele; isso é essencial. Ele vai superaquecer muito rapidamente sem um. Eles colocaram alguns dispositivos de proteção sofisticados no chip de forma que, se ele superaquecer, ele desligue sem danificar o chip. Se isso está acontecendo com você, consiga um dissipador de calor maior! A propósito, este circuito vem direto da folha de dados do LM1875. Acoplamento CAOs capacitores de acoplamento CA na entrada e na saída permitem que o áudio se mova, mas remova o nível CC, como fizemos em o pré-amplificador. A frequência mais baixa que ele deixa passar é determinada pelo capacitor e pela resistência que ele vê em série. Como o alto-falante é de baixa resistência, precisamos de um grande limite na saída. Na entrada, o capacitor vê a rede de polarização, que é uma resistência muito maior, então um capacitor menor pode ser usado. BiasEsta é a mesma ideia do circuito de polarização usado no pré-amplificador, mas sem o buffer do amplificador operacional. Podemos escapar sem o buffer aqui porque não estamos conectando o circuito de polarização à rede de feedback (o resistor de 1k no pré-amplificador). A tampa do circuito de polarização é usada para desacoplamento, da mesma forma que as tampas de desacoplamento da fonte. Desacoplamento da fonte Não se esqueça de colocar as tampas na fonte de alimentação ao lado do chip! Rede ZobelO resistor e capacitor que fazem a Rede Zobel ajudam a tornar a impedância do alto-falante mais fácil para o amplificador dirigir. O alto-falante atua como um resistor em série com um indutor, colocando o resistor e o capacitor em paralelo com o alto-falante faz com que tudo aja mais como um resistor. Isso é complicado, mas acredite em mim, faz diferença. Rede de feedbackA rede de feedback é como a do pré-amplificador, apenas com o capacitor de 10U adicionado. Nas frequências de áudio, o capacitor atua como um curto-circuito, e o circuito do amplificador de potência nos dá um ganho de 21. Em CC, o capacitor atua como um circuito aberto, nos dando um ganho de 1. A transição é feita em f = 1 /(2*pi*10k*10u)=1.59Hz.

Etapa 4: protótipo

Eu construí o circuito em um protoboard. Se você tiver um, é útil tentar as coisas desta maneira primeiro. Não tente construir o protótipo para corresponder exatamente às imagens, apenas tente acertar o circuito. Achei que algumas fotos poderiam ajudar na motivação. E para mostrar que não é tanta coisa para construir.

Etapa 5: Layout no Perfboard

Tento manter algumas pranchas extras espalhadas. Eles são baratos. Normalmente, vou trabalhar no layout de uma placa de perfuração e, em seguida, copiá-lo na que estou soldando. Uma caneca de café é útil aqui, você pode soltar uma parte e ela ficará lá sem você soldá-la. Aqui estão algumas fotos do meu protótipo de perfboard depois que eu finalmente finalizei o layout. Essas placas têm pequenos barramentos de três furos para conectar coisas juntos. Tento fazer o maior número possível de conexões com eles. Tanto quanto possível, o resto das conexões são feitas dobrando os terminais dos componentes na parte traseira e soldando-os juntos. Alguns irei conectar com fios na parte superior da placa. Usei mais alguns capacitores de desacoplamento do que estavam no esquema. Há tampas na fonte de 24 V bem ao lado do LM7805, para produzir 5 V estáveis, e outro conjunto na fonte de 24 V ao lado do LM1875, para mantê-lo feliz. Há um terceiro conjunto de tampas na fonte de 5 V.

Etapa 6: Solde

Construir o produto final pode ser lento, mas acho satisfatório ter o produto acabado em uma peça sólida e fora do protoboard. Esta é uma ótima maneira de aprimorar essas habilidades de soldagem também. Sempre tenho medo de bagunçar minha bela placa se cometer um erro, mas acontece que você pode refazer quase qualquer erro em uma dessas placas se for cuidadoso. Tirar o componente geralmente envolve destruí-lo, mas tudo bem, os componentes são baratos. Depois de retirado, você pode limpar a sujeira da solda na placa com um pouco de pavio de solda. Tentei conseguir fotos suficientes para que você possa copiá-las exatamente se quiser. Se algo não estiver claro, tentarei obter mais fotos, ou você mesmo pode descobrir como fazer o layout. Na foto do verso, o traço superior cruzando o meio é o solo e o traço inferior é 24 V. LM1875 está no lado direito e o LM7805 está no lado esquerdo.

Etapa 7: Junte tudo isso

Aqui eu tenho um segundo perfboard montado sob o primeiro para proteger a fiação na parte traseira. Usei espaçadores de 1/4 de polegada para mantê-los separados. O sensor de luz é conectado a uma vela e a saída vai para o nosso alto-falante. É tão simples e feliz.