Feedback di fiamma audio: 7 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:06

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A proposito: amo la fabbricazione. Elettronica, legno, acciaio, cibo, ecc. Costruisco sculture in acciaio inossidabile e amo risolvere tutti i piccoli problemi lungo il percorso: da CAD a CNC, saldatura, molatura, lucidatura e tutto il resto… Maggiori informazioni su dandroid » Questo istruibile ti mostra come costruire un generatore di suoni controllato dalla luce. Qui ho costruito una scultura di feedback instabile con il generatore di suoni e una candela. L'altoparlante fa tremolare la candela e la luce della candela modula il segnale diretto all'altoparlante. La turbolenza dell'aria rende la relazione tra l'altoparlante e la candela instabile, quindi rimbalza tra diverse modalità semi-stabili. Il circuito per creare e amplificare il suono non è banale, ma è fatto di semplici mattoni. Ti mostrerò come costruire un sensore di luce con una fotoresistenza CdS, un semplice preamplificatore operazionale, un oscillatore con il classico LM555 e un amplificatore di potenza da 5 watt con l'LM1875. Puoi farlo se segui le istruzioni, Cercherò di spiegare i dettagli.

Passaggio 1: cose di cui hai bisogno

Ho usato un sacco di cose per realizzare questo progetto. Preferisco ricevere roba da Jameco e Radio Shack perché sono super convenienti e faccio tutto all'ultimo minuto. Puoi anche ottenere tutto da Digikey, o qualunque sia il tuo fornitore di elettronica preferito, nessuna delle parti è esotica. Avrai bisogno di: Un altoparlante. Una candela e un portacandele. Cavo: mi piace avere circa due pacchi da 3 di cavi baracca radio, un nucleo solido e uno incagliato. Preferisco il calibro 22. Perfboard: mi piace la scheda numero 276-150 della radio shack, è economica e utile. Alimentatore: l'ho progettato con la verruca da parete Mean Well 24V 1A di Jameco. Avrai bisogno di uno dei jack corrispondenti anche se non vuoi saldare l'alimentazione direttamente alla scheda. Potenziometro conicoFotoresistore (ho usato Jameco # CDS003-7001) Condensatori: 0.1uF x31uF x310uF x5100uF x32200uF x1 Semiconduttori: MC1458 x1 (Qualsiasi amplificatore operazionale doppio per uso generale va bene, questi sono economici) LM555 x1LM7805 x1LM1875 x1 (più dissipatore di calore 1) Qualsiasi diodo Zener da 5 V va bene) Prese DIP a 8 pin x2 (I DIP sono difficili da rimuovere se li fai esplodere accidentalmente, meglio inserirli per ogni evenienza. L'LM7805 e l'LM1875 sono in TO-220, più facili da estrarre dal tuo scheda se necessario..)Strumenti:Saldatore e saldatorePinze, spellafili, tronchesi diagonali

Passaggio 2: il circuito

Questo è il circuito che useremo. Ha un mucchio di parti. Se sai come costruire circuiti e non hai voglia di leggere un sacco di cose, puoi andare avanti e costruire questo. Se non sei sicuro di cosa stiano facendo tutte le parti, continua a leggere! Alimentatore Eseguiremo il tutto con un alimentatore da 24 V CC. Abbiamo bisogno di così tanti volt per ottenere un'uscita piacevole e rumorosa. L'LM555 può gestire solo 18V prima che si spezzi, quindi eseguiremo le fasi iniziali di 5V, generate da un regolatore LM7805 come mostrato nella casella etichettata 5V Supply. L'alimentazione etichettata 24 V si collega all'alimentazione principale, l'alimentazione etichettata 5 V si collega all'uscita dell'LM7805. Disaccoppiamento dell'alimentazione Affinché il circuito funzioni correttamente, sarà necessario che ci sia un po' di capacità tra gli alimentatori e la terra, come mostrato nella scatola etichettato Disaccoppiamento alimentazione. La cosa più importante è mettere un paio di tappi sull'alimentazione a 24 V vicino (cioè in prossimità fisica) all'alimentatore per l'LM1875 e sull'alimentazione a 5 V vicino all'LM555. Probabilmente ce ne dovrebbero essere anche su ogni fornitura vicino all'LM7805. Il disaccoppiamento dell'alimentatore è una di quelle cose da fare a mano, ma se non lo fai, il circuito non funzionerà. Sensore di luce Una fotoresistenza al solfuro di cadmio è solo una resistenza il cui valore cambia in base al numero di fotoni che la colpiscono. Il modo più semplice per trasformare la sua resistenza in un segnale è ricavarne un divisore di tensione, come mostrato nella casella Sensore di luce. Questo circuito è un po' più complicato di quanto dovrebbe essere per ridurre la possibilità di creare un circuito di retroazione attraverso l'alimentatore. Il resistore da 1K, il diodo Zener da 5,1 V e il condensatore da 10 uF vengono utilizzati per creare un riferimento da 5,1 V abbastanza stabile dall'alimentazione a 24 V. Potremmo usare un secondo LM7805 al posto del resistore e del diodo, ma questo è un modo un po' più semplice per farlo poiché non c'è troppa corrente che entra nel partitore di tensione della fotoresistenza. Il diodo Zener che sto usando qui è un 1N4733, ma qualsiasi vecchio Zener da 5.1V dovrebbe funzionare bene. In realtà, qualsiasi Zener dovrebbe funzionare bene, il 5.1V non deve essere esatto. Non dimenticare di puntare lo Zener nella direzione opposta rispetto a come useresti un diodo di segnale! Il resistore da 5,6 k in serie che ho scelto per corrispondere al valore del fotoresistenza in condizioni di luce moderata, puoi misurare il tuo fotoresistenza e fare lo stesso, o semplicemente usa un resistore di un paio di kohm. La tensione in uscita dal partitore di tensione è 5.1V*5.6k/(5.6k+R(sensor)). Ci sarà un valore fisso basato sulla quantità di luce ambientale, con un movimento sopra di esso in base alla quantità di luce che cambia. Bias Vogliamo centrare il segnale proveniente dal sensore di luce intorno a 2,5 V, in modo da poterlo amplificare il più possibile prima che raggiunga 0V o 5V. I due resistori da 10k nel circuito Bias generano 2,5 V e l'amplificatore operazionale cablato come mostrato bufferizza il segnale per rendere stabile il 2,5 V indipendentemente da ciò a cui è collegato. Gli amplificatori operazionali nei circuiti di polarizzazione e preamplificatore sono ciascuna metà di un doppio amplificatore operazionale MC1458. Preamplificatore Il condensatore da 10u consente il passaggio di un'oscillazione CA ma rimuove il livello CC nominale e il resistore da 10k collegato al circuito di polarizzazione ripristina il livello CC a 2,5V. L'amplificatore operazionale configurato come mostrato con il resistore da 100k e 1k amplifica il segnale di (100k+1k)/(1k) o 101. Probabilmente non abbiamo bisogno di così tanto guadagno, puoi provare il circuito con un resistore più piccolo in posto dei 100k e vedi se ti piace come suona. Oscillatore Questo usa un buon vecchio LM555 per fare un'onda quadra. La frequenza nominale è fissata dal resistore da 5,6k e 33k e dal condensatore da 1u secondo la formula f=1,44/((5.6k+2*33k)*1u) = 20Hz. Le oscillazioni provenienti dal preamplificatore modulano la frequenza che l'LM555 emette dal pin 3. Puoi provare a cambiare i resistori e vedere cosa ne pensi. Volume Qui vuoi usare un potenziometro logaritmico da 1 M. Questo riduce semplicemente l'ampiezza del segnale come desiderato. Amplificatore di potenza Questo ha molte parti, quindi lo esamineremo in modo più approfondito nel passaggio successivo.

Passaggio 3: circuito dell'amplificatore di potenza

Questo circuito è un po' complicato ma molto utile, quindi ho pensato di precisare tutte le parti. L'LM1875 può emettere circa 30 Watt se gli dai 60 V, abbastanza per causare davvero qualche problema. Sull'alimentazione a 24 V che stiamo usando, l'uscita di picco sarà solo di circa 5 W, ma è sicuramente sufficiente per fare un po' di rumore. Se vuoi usare questo circuito con un alimentatore più grande, non devi cambiare nulla, assicurati solo che il tuo alimentatore possa erogare abbastanza corrente senza prendere fuoco. Noterai nelle prossime foto che l'LM1875 ha sempre un dissipatore di calore allegato ad esso; questo è essenziale. Si surriscalda molto rapidamente senza uno. Hanno messo alcune cose di protezione fantasiose nel chip in modo che se si surriscalda si spegne senza danneggiare il chip. Se ti sta succedendo, prendi un dissipatore di calore più grande! A proposito, questo circuito è uscito direttamente dalla scheda tecnica dell'LM1875. il preamplificatore. La frequenza più bassa che lascia passare è determinata dal condensatore e dalla resistenza che vede in serie. Poiché l'altoparlante è a bassa resistenza, abbiamo bisogno di un grande tappo in uscita. All'ingresso, il condensatore vede la rete di polarizzazione, che è una resistenza molto più alta, quindi è possibile utilizzare un condensatore più piccolo. Bias Questa è la stessa idea del circuito di polarizzazione utilizzato nel preamplificatore, ma senza il buffer dell'amplificatore operazionale. Possiamo cavarcela senza il buffer qui perché non stiamo collegando il circuito di polarizzazione alla rete di feedback (il resistore da 1k nel preamplificatore). Il cappuccio nel circuito di polarizzazione viene utilizzato per il disaccoppiamento, allo stesso modo dei cappucci di disaccoppiamento dell'alimentazione. Disaccoppiamento dell'alimentazioneNon dimenticare di mettere i cappucci sull'alimentatore proprio accanto al chip!Rete ZobelIl resistore e il condensatore che rendono la rete Zobel aiutano a rendere l'impedenza dell'altoparlante più facile da pilotare per l'amplificatore. L'altoparlante si comporta come un resistore in serie con un induttore, mettendo il resistore e il condensatore in parallelo con l'altoparlante fa sì che il tutto si comporti più come un semplice resistore. Questo è complicato, ma credetemi fa la differenza. Rete di feedbackLa rete di feedback è come quella del preamplificatore solo con il condensatore da 10u aggiunto. Alle frequenze audio, il condensatore si comporta come un cortocircuito e il circuito dell'amplificatore di potenza ci dà un guadagno di 21. In CC, il condensatore si comporta come un circuito aperto, dandoci un guadagno di 1. La transizione avviene a f=1 /(2*pi*10k*10u)=1,59Hz.

Passaggio 4: prototipo

Ho costruito il circuito su una scheda prototipi. Se ne hai uno, è utile provare prima le cose in questo modo. Non cercare di costruire il prototipo in modo che corrisponda esattamente alle immagini, cerca solo di ottenere il circuito giusto. Ho solo pensato che alcune foto potessero aiutare con la motivazione. E per dimostrare che non c'è davvero così tanta roba da costruire.

Passaggio 5: disponi su Perfboard

Cerco di tenere qualche tavola in più in giro. Sono economici. Di solito elaboro il layout one one perfboard e poi lo copio su quello che sto saldando. Una tazza da caffè è utile qui, puoi far cadere una parte e rimarrà lì senza che tu la saldi. Ecco alcune immagini del mio prototipo di perfboard dopo che ho finalmente finalizzato il layout. Queste schede hanno piccoli bus a tre fori per collegare le cose insieme. Cerco di fare il maggior numero possibile di collegamenti con quelli. Il più possibile del resto delle connessioni viene effettuato piegando i cavi dei componenti sul retro e saldando insieme. Alcuni li collegherò insieme con i fili sulla parte superiore della scheda. Ho usato alcuni condensatori di disaccoppiamento in più rispetto allo schema. Ci sono cappucci sull'alimentazione a 24 V proprio accanto all'LM7805, per produrre un 5 V stabile, e un altro set sull'alimentazione a 24 V proprio accanto all'LM1875, per mantenerlo felice. C'è un terzo set di cappucci sull'alimentazione a 5 V.

Passaggio 6: saldarlo

Costruire la cosa finale può essere lento, ma trovo soddisfacente avere il prodotto finito in un pezzo solido e fuori dalla scheda prototipi. Questo è un ottimo modo per affinare anche quelle abilità di saldatura. Ho sempre paura di rovinare la mia bella tavola carina se commetto un errore, ma si scopre che puoi rielaborare quasi tutti gli errori su una di queste tavole se stai attento. Tirare fuori il componente di solito implica distruggerlo, ma va bene, i componenti sono economici. Una volta che è uscito, puoi ripulire il pasticcio di saldatura sulla scheda con uno stoppino per saldatura. Ho cercato di ottenere abbastanza immagini in modo da poterlo copiare esattamente se lo desideri. Se qualcosa non è chiaro cercherò di ottenere più immagini, oppure puoi capire come disporlo tu stesso. Nell'immagine del retro, la traccia superiore che attraversa il centro è macinata e la traccia inferiore è 24 V. LM1875 è sul lato destro e LM7805 è sul lato sinistro.

Passaggio 7: metti tutto insieme

Qui ho una seconda perfboard montata sotto la prima per proteggere il cablaggio sul retro. Ho usato distanziali da 1/4 di pollice per tenerli separati. Il sensore di luce è collegato a una candela e l'uscita va al nostro altoparlante. È così semplice e felice.