Дыбыстық визуализация, екілік сағат және FM қабылдағышы бар үстел күшейткіші: 8 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Маған күшейткіштер ұнайды, мен бүгін жақында жасаған төмен қуатты үстел күшейткішімен бөлісемін. Мен жасаған күшейткіштің бірнеше қызықты ерекшеліктері бар. Оның екілік сағаты бар, ол уақыт пен күнді бере алады және аудио спектр анализаторы деп аталатын дыбысты елестете алады. Сіз оны MP3 қабылдағышы немесе FM қабылдағышы ретінде пайдалана аласыз. Егер сізге менің сағаттық күшейткішім ұнайтын болса, онда өзіңіздің көшірмеңізді жасау үшін төмендегі қадамдарды орындаңыз.

1 -қадам: Күшейткіштің дизайны бойынша жақсы кеңестер

Дыбыссыз дыбыс схемасын жобалау тіпті тәжірибелі дизайнерге де қиын. Сондықтан дизайнды жақсарту үшін сіз бірнеше кеңестерді ұстануыңыз керек.

Қуат

Дауыс зорайтқыш күшейткіштер әдетте жүйенің негізгі кернеуінен тікелей жұмыс істейді және салыстырмалы түрде жоғары токты қажет етеді. Іздегі қарсылық күшейткіштің кернеуін төмендететін кернеудің төмендеуіне әкеледі және жүйеде шығын қуаты. Ізге төзімділік қоректену тогының қалыпты ауытқуын кернеудің ауытқуына айналдырады. Өнімділікті жоғарылату үшін барлық күшейткіш қуат көздерінің қысқа кең іздерін қолданыңыз.

Жерге қосу

Жерге қосу құрылғының потенциалына жүйемен қол жеткізілетінін анықтауда маңызды рөл атқарады. Нашар жерлендірілген жүйе жоғары бұрмалануға, шуылға, айқасуға және РЖ сезімталдығына ие болуы мүмкін. Жүйені жерге тұйықтауға қанша уақыт бөлу керек деген сұрақ туындаса да, жерге тұйықтаудың мұқият жасалған схемасы көптеген мәселелердің туындауына жол бермейді.

Кез келген жүйеде жер екі мақсатқа қызмет етуі керек. Біріншіден, бұл құрылғыға ағатын барлық токтардың қайтару жолы. Екіншіден, бұл сандық және аналогтық тізбектер үшін тірек кернеуі. Жердің барлық нүктелеріндегі кернеу бірдей болса, жерге қосу қарапайым жаттығу болар еді. Іс жүзінде бұл мүмкін емес. Барлық сымдар мен іздер шектеулі қарсылыққа ие. Бұл дегеніміз, жер арқылы ағып жатқан кезде сәйкес кернеудің төмендеуі болады. Кез келген сым контуры индукторды құрайды. Бұл ток аккумулятордан жүктемеге және аккумуляторға оралған сайын ағымдағы жолда индуктивтілік болады дегенді білдіреді. Индуктивтілік жоғары жиіліктегі жерге кедергісін арттырады.

Белгілі бір қосымша үшін ең жақсы жер жүйесін жобалау қарапайым міндет емес, бірақ кейбір жалпы нұсқаулар барлық жүйелерге қолданылады.

1. Цифрлық тізбектер үшін үздіксіз жер ұшағын орнатыңыз: Жердегі жазықтықтағы цифрлық ток бастапқы сигнал алған бағыт бойынша жүруге бейім. Бұл жол ток үшін ең кіші контур аймағын жасайды, осылайша антенна әсерлері мен индуктивтілікті азайтады. Барлық цифрлық сигналдық іздердің тиісті жер жолы бар болуын қамтамасыз етудің ең жақсы әдісі - сигнал қабатына тікелей іргелес қабатта үздіксіз жер жазықтығын орнату. Бұл қабат цифрлық сигнал ізімен бірдей аумақты қамтуы керек және оның үзіліссіздігінде мүмкіндігінше аз үзіліс болуы керек. Жердегі жазықтықтағы барлық үзілістер, соның ішінде виас, жер тогының идеалдыға қарағанда үлкен ілмекпен ағуына әкеледі, осылайша сәулелену мен шуды күшейтеді.
2. Жердегі токтарды бөлек ұстаңыз: Цифрлық токтардың аналогтық тізбектерге шу қосуын болдырмау үшін цифрлық және аналогтық тізбектер үшін жерге тұйықталатын токтарды ажырату қажет. Мұны істеудің ең жақсы әдісі - компоненттерді дұрыс орналастыру. Егер барлық аналогтық және цифрлық схемалар ПХД -нің бөлек бөліктеріне орналастырылса, жердегі токтар табиғи түрде оқшауланатын болады. Бұл жақсы жұмыс істеуі үшін аналогтық бөлімде ПХД барлық қабаттарында тек аналогтық схемалар болуы керек.
3. Аналогтық тізбектер үшін жұлдызды жерге тұйықтау техникасын қолданыңыз: Аудио күшейткіштер салыстырмалы түрде үлкен токтарды тартуға бейім, олар жүйеде өздерінің де, басқа да жердегі сілтемелерге теріс әсер етуі мүмкін. Бұл мәселенің алдын алу үшін, күшейткіштің көпірлік негіздері мен құлаққаптар ұясының жерге қосылуының арнайы қайтару жолдарын қамтамасыз етіңіз. Оқшаулау бұл токтардың жердегі жазықтықтың басқа бөліктерінің кернеуіне әсер етпестен батареяға кері ағуына мүмкіндік береді. Есіңізде болсын, бұл арнайы қайтару жолдары цифрлық сигнал іздері бойынша бағытталмауы керек, себебі олар цифрлық қайтарымды токтарды бөгеуі мүмкін.
4. Айналым конденсаторларының тиімділігін жоғарылату: Барлық дерлік құрылғыларға лездік ток беру үшін айналып өтетін конденсаторлар қажет. Конденсатор мен құрылғының қоректендіру түйреуіші арасындағы индуктивтілікті азайту үшін, осы конденсаторларды айналып өтетін қоректену штифіне мүмкіндігінше жақын орналастырыңыз. Кез келген индуктивтілік айналма конденсатордың тиімділігін төмендетеді. Сол сияқты, конденсатордың жоғары жиілікті кедергісін азайту үшін конденсатор жерге тұйықталуы керек. Конденсатордың жер бетін ізбен бағыттауға емес, жерге жазықтыққа тікелей қосыңыз.
5. Пайдалы емес PCB аймағын жермен су басу: екі мыс бір -біріне жақындаған сайын олардың арасында шағын сыйымдылықтық муфталар пайда болады. Сигнал іздеріне жақын жердегі су тасқыны арқылы сигналдық желілердегі қажетсіз жоғары жиілікті энергия сыйымдылық муфтасы арқылы жерге түсуі мүмкін.

Қуат көздерін, трансформаторды және шулы цифрлық тізбектерді дыбыстық схемадан аулақ ұстауға тырысыңыз. Аудио схема үшін бөлек жерге қосылымды қолданыңыз және аудио схемасы үшін жер ұшақтарын пайдаланбағаныңыз жөн. Аудио күшейткіштің жерге (GND) қосылуы басқа транзисторлармен, IC және т.б.мен салыстырғанда өте маңызды, егер екеуінің арасында жер шуы болса, онда күшейткіш оны шығарады.

Маңызды IC -ді және сезімтал кез келген нәрсені +V арасындағы 100R резисторды қолдана отырып қарастырыңыз. Резистордың IC жағында лайықты өлшемді (мысалы, 220uF) электр конденсаторын қосыңыз. Егер IC көп қуат алатын болса, онда резистор оны басқара алатындығына көз жеткізіңіз (жеткілікті жоғары қуатты таңдаңыз және қажет болған жағдайда ПХД мысының жылу сіңірілуін қамтамасыз етіңіз) және резисторда кернеудің төмендеуі болатынын ескеріңіз.

Трансформаторлық конструкциялар үшін сіз түзеткіш конденсаторларының түзеткіш түйреуіштеріне мүмкіндігінше жақын болғанын және түзетілген синхронды толқынның ең үлкен зарядтау токтарының арқасында өздерінің қалың жолдары арқылы қосылғанын қалайсыз. Түзеткіштің шығыс кернеуі конденсатордың ыдырау кернеуінен асып кететіндіктен, зарядтау тізбегінде импульстік шу пайда болады, егер олар электр желілерінің кез келгенінде бір мыс бөлігін бөліссе, аудио схемаға ауысады. Сіз импульстік зарядтау тогынан құтыла алмайсыз, сондықтан энергияның жоғары импульстерін азайту үшін конденсаторды көпірдің түзеткішінде жергілікті ұстаған дұрыс. Егер дыбыс күшейткіші түзеткіштің жанында болса, онда бұл конденсаторды болдырмау үшін күшейткіштің жанына үлкен конденсаторды қоймаңыз, бірақ егер сәл қашықтық болса, онда күшейткішті меншікті конденсатор береді, ол қалқып шығады. қуат көзінен зарядталады және мыстың ұзындығына байланысты салыстырмалы түрде жоғары импедансқа ие болады.

Дыбыс схемасы түзеткіштердің / ПСУ кірісінің жанында қолданылатын және кернеу реттегіштерін табады және өз қосылымдарымен де қосады.

Сигналдар

Мүмкіндігінше ПХД -да параллель жұмыс жасайтын IC -ге дыбыс сигналдарын енгізуден және шығарудан аулақ болыңыз, себебі бұл тербелістерді шығарудан кіріске қайтарады. Есіңізде болсын, тек 5 мВ шамалы шу шығаруы мүмкін!

Цифрлық жер ұшақтарын аудио GND мен аудио схемадан алыс ұстаңыз. Хумды аудиоға цифрлық ұшақтарға тым жақын орналасқан жолдардан ғана енгізуге болады.

Басқа жабдықпен байланысқан кезде, егер аудио схемасы бар басқа тақтаны қуаттандыратын болсаңыз (дыбыстық сигналды береді немесе қабылдайды), GND 2 тақта арасында қосылатын тек 1 нүктесі бар екеніне көз жеткізіңіз және бұл дыбыстық аналогтық сигнал қосылымында болуы керек. нүкте

Басқа құрылғыларға / сыртқы әлемге сигналдық IO қосылымдары үшін GND мен сыртқы әлемнің GND тізбектері арасындағы 100R резисторды жердегі ілмектерді тоқтату үшін барлық жағдайда (тізбектің цифрлық бөліктерін қоса алғанда) пайдалану жақсы.

Конденсаторлар

Оларды бөлімдерді бір -бірінен оқшаулағыңыз келген жерде қолданыңыз. Қолданылатын мәндер:- 220nF типтік, 100nF жақсы, егер сіз өлшемін / құнын төмендеткіңіз келсе, 100nF төмен түспеу керек.

Керамикалық конденсаторларды қолданбаңыз. Себебі керамикалық конденсаторлар шу шығаратын айнымалы ток сигналына пьезоэлектрлік әсер береді. Полипропиленді қолданған жөн - полипропилен жақсы, бірақ кез келген жағдайда болады. Нағыз аудио бастар электролитиканы желіде қолданбаңыз дейді, бірақ көптеген дизайнерлер еш қиындықсыз жасайды-бұл стандартты аудио дизайны емес, жоғары тазалықтағы қосымшалар үшін.

Танталдық конденсаторларды аудио сигнал жолдарының кез келген жерінде қолданбаңыз (кейбір дизайнерлер келіспеуі мүмкін, бірақ олар жан түршігерлік мәселелер тудыруы мүмкін)

Поликарбонаттың жалпы қабылданған алмастырушысы - PPS (полифенилен сульфид).

Жоғары сапалы поликарбонатты пленка мен полистирол пленкалы және тефлондық конденсаторлар мен NPO/COG керамикалық конденсаторларының сыйымдылығы өте төмен кернеу коэффициенттеріне ие, сондықтан бұрмалануы өте төмен және нәтижелері спектр анализаторлары мен құлақтарды қолдану арқылы өте айқын.

Жоғары керамикалық диэлектриктерден аулақ болыңыз, олар жоғары кернеу коэффициентіне ие, менің ойымша, егер олар тонды басқару сатысында қолданылса, кейбір бұрмалануларға әкелуі мүмкін.

Компоненттерді орналастыру

ПХД конструкциясының бірінші қадамы - бұл компоненттерді қайда орналастыру керектігін таңдау. Бұл тапсырма «еденді жоспарлау» деп аталады. Компоненттерді мұқият орналастыру сигналды бағыттауды және жерге бөлуді жеңілдетеді. Ол шуды алуды және тақтаның қажетті аймағын азайтады.

Аналогтық бөлімнің құрамдас бөлігін таңдау қажет. Дыбыстық сигналдар өтетін қашықтықты азайту үшін компоненттерді орналастыру керек. Дыбыс күшейткішті құлаққап ұясына және дауыс зорайтқышқа мүмкіндігінше жақын орналастырыңыз. Бұл позициялау D класының динамигінің күшейткіштерінен EMI сәулеленуін азайтады және құлаққаптардың төмен амплитудалық сигналдарының шу сезімталдығын азайтады. Күшейткіш кірістерінде шуды азайту үшін аналогты дыбысты беретін құрылғыларды күшейткішке мүмкіндігінше жақын орналастырыңыз. Барлық кіріс сигналдары радиожиілік сигналдарының антеннасы ретінде әрекет етеді, бірақ іздерді қысқарту әдетте алаңдаушылық тудыратын жиіліктер үшін антеннаның тиімділігін төмендетуге көмектеседі.

2 -қадам: Сізге қажет …

1. TEA2025B IC дыбыс күшейткіші (ebay.com)

2. 6 дана 100uF электролиттік конденсатор (ebay.com)

3. 2 дана 470uF электролиттік конденсатор (ebay.com)

4. 2 дана 0.22uF конденсатор

5. 2 дана 0.15uF керамикалық конденсатор

6. Қос дыбысты басқару потенциометрі (50 - 100К) (ebay.com)

7. 2 дана 4 Ом 2,5 Вт динамик

8. MP3 + FM қабылдағыш модулі (ebay.com)

9. Жарықдиодты матрица драйвері бар IC (Adafruit.com)

10. Vero Board & Кейбір сымдар.

11. Arduino UNO (Adafruit.com)

12. DS1307 RTC модулі (Adafruit.com)

3 -қадам: Күшейткіш тізбегін құру

Қосылған схемаға сәйкес барлық компоненттер ПХД -ге дәнекерленген. Конденсаторлар үшін дәл мәнді қолданыңыз. Электролиттік конденсаторлардың полярлығына мұқият болыңыз. Шуды азайту үшін барлық конденсаторды IC -ге мүмкіндігінше жақын ұстауға тырысыңыз. IC негізін пайдаланбай тікелей IC дәнекерлеу. IC күшейткіштің екі жағындағы іздерді кесіп тастағаныңызға көз жеткізіңіз. Барлық дәнекерлеу қосылыстары мінсіз болуы керек. Бұл дыбыс күшейткіш схемасы, сондықтан дәнекерлеу байланысы туралы, әсіресе жерге (GND) қатысты кәсіби болыңыз.

4 -қадам: Динамикпен тізбекті тексеру

Барлық қосылу мен дәнекерлеуді аяқтағаннан кейін күшейткіш тізбегіне 2,5 Вт екі 4 Ом 2,5 динамикті қосыңыз. Дыбыс көзін тізбекке қосыңыз және оны қосыңыз. Егер бәрі ойдағыдай болса, онда сіз шуылсыз дыбыс аласыз.

Мен дыбысты күшейту үшін TEA2025B IC дыбыс күшейткішін қолдандым. Бұл кернеудің кең диапазонында жұмыс істейтін жақсы дыбыс күшейткіш микросхемасы (3 В -тан 9 В -қа дейін). Сонымен, сіз оны кез келген кернеумен диапазонда тексере аласыз. Мен 9В адаптерін қолданамын және жақсы жұмыс істейді. IC қосарлы немесе көпірлік қосылу режимін басқара алады. Күшейткіш чипі туралы қосымша ақпарат алу үшін мәліметтер парағын қараңыз.

5 -қадам: Матрицалық алдыңғы тақтаны дайындау

Дыбыстық сигналды визуализациялау және күн мен уақытты көрсету үшін күшейткіш қорапшасының алдыңғы жағына нүктелік матрицалық дисплей қойдым. Тапсырманы жақсы орындау үшін мен матрицаның өлшеміне сәйкес раманы кесу үшін айналмалы құралды қолдандым. Егер дисплейде драйвер чипі болмаса, оны бөлек қолданыңыз. Мен Adafruit-тен екі түсті матрицаны жақсы көремін. Матрицалық дисплейді таңдағаннан кейін дисплейді ыстық желіммен негізге келтіріңіз.

Біз оны кейінірек Arduino тақтасына қосамыз. Adafruit екі түсті дисплейі микроконтроллермен байланысу үшін i2c протоколын қолданады. Сонымен, біз IC драйверінің SCL және SDA түйреуішін Arduino тақтасына қосамыз.

6 -қадам: Arduino көмегімен бағдарламалау

Adafruit ақылды қос түсті матрицалық дисплейді келесідей қосыңыз:

1. Arduino 5V түйреуішін жарықдиодты матрицаға + түйреуішке қосыңыз.
2. Arduino GND түйреуішін микрофон күшейткіші GND түйреуішіне де, светодиодты матрицалық түйреуішке де қосыңыз.
3. Сіз электр табақшасын қолдана аласыз немесе Arduino -да бірнеше GND түйреуіштері бар.
4. Arduino түйреуіштерін SDA және SCL матрицалық рюкзактарға сәйкесінше D (деректер) және С (сағат) түйреуіштеріне қосыңыз.
5. Бұрын Arduino тақталарында SDA және SCL түйреуіштері жоқ - орнына 4 және 5 аналогтық түйреуіштерді қолданыңыз.
6. Қосылған бағдарламаны жүктеп, оның жұмыс істеп тұрғанын тексеріңіз:

Github -дан Piccolo репозиторийін жүктеуден бастаңыз. «ZIP жүктеу» батырмасын таңдаңыз. Бұл аяқталғаннан кейін қатты дискідегі ZIP файлын ашыңыз. Ішінде екі қалта болады: «Piccolo» кәдімгі Arduino эскиздік қалтасына жылжыту керек. «Ffft» сіздің Arduino «кітапханалары» қалтасына көшірілуі керек (эскиздер қалтасының ішінде - егер ол жоқ болса, оны жасаңыз). Егер сіз Arduino кітапханаларын орнатуды білмесеңіз, осы оқулықты орындаңыз. Және ешқашан Arduino қосымшасының жанындағы Кітапхана қалтасына орнатпаңыз … дұрыс орналасу әрқашан үй қалтасының ішкі каталогы болып табылады! Егер сіз Adafruit LED рюкзак кітапханасын орнатпаған болсаңыз (жарықдиодты матрицаны пайдалану үшін), жүктеп алыңыз және орнатыңыз. Қалталар мен кітапханалар орналасқаннан кейін Arduino IDE қайта іске қосыңыз, ал «Piccolo» эскизі File-> Sketchbook мәзірінде қол жетімді болуы керек.

Piccolo эскизі ашық болғанда, Tools мәзірінен Arduino тақтасының түрін және сериялық портын таңдаңыз. Содан кейін Жүктеу түймесін басыңыз. Біраз уақыттан кейін, егер бәрі ойдағыдай болса, сіз «Жүктеу аяқталды» деген хабарды көресіз. Егер бәрі ойдағыдай болса, сіз кез келген аудио кіріс үшін дыбыс спектрін көресіз.

Егер сіздің жүйеңіз жақсы жұмыс істесе, онда аудиовизуализациямен екілік сағатты қосуға арналған қадаммен қоса берілген full.ino нобайын жүктеңіз. Кез келген аудио кіріс үшін динамик аудио спектрін көрсетеді, әйтпесе ол уақыт пен күнді көрсетеді.

7 -қадам: Барлығын бірге түзету

Енді алдыңғы кезеңде салынған күшейткіш тізбегін ыстық желіммен қорапқа бекітіңіз. Осы қадаммен бекітілген суреттерді орындаңыз.

Күшейткіш тізбегін қосқаннан кейін, енді MP3 + FM қабылдағыш модулін қорапқа қосыңыз. Оны желіммен бекітпес бұрын оның жұмыс істейтініне көз жеткізу үшін тест жасаңыз. Егер ол жақсы жұмыс істесе, оны желіммен бекітіңіз. MP3 модулінің аудио шығысы күшейткіш тізбегінің кірісіне қосылуы керек.

8 -қадам: Ішкі байланыстар және соңғы өнім

Егер динамик қабылдайтын болса және дыбыстық сигнал ол аудио спектрін көрсетеді, әйтпесе BCD екілік форматында күн мен уақытты көрсетеді. Егер сіз бағдарламалау мен цифрлық технологияны ұнататын болсаңыз, онда сізге екілік екілік ұнайды. Маған екілік және екілік сағаттар ұнайды. Бұрын мен екі жақты білезік сағатын жасадым және уақыт форматы алдыңғы сағатыммен дәл сәйкес келеді. Сонымен, уақыт форматы туралы иллюстрация ретінде мен сағаттарымның алдыңғы бейнесін қостым.

Рақмет сізге.

Айналымдар байқауының төртінші жүлдесі 2016 ж

2016 жылғы күшейткіштер мен динамиктер байқауының бірінші жүлдесі