Retroalimentación de la llama de audio: 7 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:45

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Acerca de: Me encanta la fabricación. Electrónica, madera, acero, alimentos, etc. Construyo esculturas de acero inoxidable y me encanta resolver todos los pequeños problemas en el camino: CAD a CNC, soldadura, esmerilado, pulido y todo lo demás … Más sobre dandroid »Este instructivo te muestra cómo construir un generador de sonido controlado por luz. Aquí he construido una escultura de retroalimentación inestable con el generador de sonido y una vela. El altavoz hace que la vela parpadee y la luz de la vela modula la señal que se dirige al altavoz. La turbulencia del aire hace que la relación entre el altavoz y la vela sea inestable, por lo que rebota entre diferentes modos semi-estables. El circuito para crear y amplificar el sonido no es trivial, pero está hecho de simples bloques de construcción. Te mostraré cómo construir un sensor de luz con un fotorresistor CdS, un preamplificador de amplificador operacional simple, un oscilador con el LM555 clásico y un amplificador de potencia de 5 vatios con el LM1875. Puedes hacerlo si sigues las instrucciones, Intentaré explicar los detalles.

Paso 1: Cosas que necesita

Usé un montón de cosas para hacer este proyecto. Prefiero conseguir cosas de Jameco y Radio Shack porque son muy convenientes y hago todo en el último minuto. También puede obtener todo de Digikey, o cualquiera que sea su proveedor de productos electrónicos favorito, ninguna de las piezas es exótica. Necesitará: un altavoz. Una vela y un candelabro. choza de radio, un núcleo sólido y uno varado. Prefiero el calibre 22 Perfboard - Me gusta el número de placa 276-150 de Radio Shack, es barato y útil Fuente de alimentación - Diseñé esto con la verruga de pared Mean Well 24V 1A de Jameco. También necesitará uno de los conectores correspondientes si no desea soldar el suministro directamente a la placa. Componentes electrónicos: puede obtener todos estos de Jameco. Resistores: 2.2 x11k x15.6k x210k x422k x333k x1100k x1200k x11M Audio Potenciómetro cónico Fotoresistor (Usé Jameco # CDS003-7001) Condensadores: 0.1uF x31uF x310uF x5100uF x32200uF x1 Semiconductores: MC1458 x1 (Cualquier amplificador operacional dual de propósito general está bien, estos son baratos) Cualquier diodo Zener de 5V está bien) Enchufes DIP de 8 pines x2 (los DIP son difíciles de quitar si los explota accidentalmente, es mejor enchufarlos por si acaso. El LM7805 y LM1875 están en TO-220, más fáciles de sacar de su tablero si es necesario..) Herramientas: Soldador y alicates, pelacables, cortadores diagonales

Paso 2: el circuito

Este es el circuito que usaremos. Tiene un montón de partes. Si sabe cómo construir circuitos y no tiene ganas de leer un montón de cosas, puede seguir adelante y construir esto. Si no está seguro de lo que están haciendo todas las partes, ¡siga leyendo! Fuente de alimentación Vamos a hacer funcionar todo con una fuente de alimentación de 24 V CC. Necesitamos esa cantidad de voltios para que la salida sea agradable y fuerte. El LM555 solo puede manejar 18V antes de explotar, por lo que vamos a ejecutar las etapas iniciales con 5V, generado por un regulador LM7805 como se muestra en el cuadro etiquetado como 5V Supply. La energía etiquetada como 24V se conecta a la fuente de alimentación principal, la energía etiquetada como 5V se conecta a la salida del LM7805. etiquetado como desacoplamiento de suministro. Lo más importante es colocar un par de tapas en el suministro de 24 V cerca (es decir, muy cerca de) el suministro de energía para el LM1875 y en el suministro de 5 V cerca del LM555. Probablemente también debería haber algunos en cada suministro cerca del LM7805. El desacoplamiento de la fuente de alimentación es una de esas cosas onduladas a mano, pero si no lo hace, el circuito no funcionará. Sensor de luz Un fotorresistor de sulfuro de cadmio es solo un resistor cuyo valor cambia según la cantidad de fotones que lo golpean. La forma más fácil de convertir su resistencia en una señal es haciendo un divisor de voltaje con ella, como se muestra en la caja del sensor de luz. Este circuito es un poco más complicado de lo que debería ser para reducir la posibilidad de crear un circuito de retroalimentación a través de la fuente de alimentación. La resistencia de 1K, el diodo Zener de 5.1V y el capacitor de 10 uF se utilizan para crear una referencia de 5.1V bastante estable a partir de la fuente de 24V. Podríamos usar un segundo LM7805 en lugar de la resistencia y el diodo, pero esta es una forma un poco más sencilla de hacerlo, ya que no entra demasiada corriente en el divisor de voltaje del fotorresistor. El diodo Zener que estoy usando aquí es un 1N4733, pero cualquier Zener antiguo de 5.1V debería funcionar bien. En realidad, cualquier Zener debería funcionar bien, el 5.1V no tiene que ser exacto. ¡No olvide apuntar el Zener en la dirección opuesta a la que usaría un diodo de señal! La resistencia de 5.6k en serie que elegí para que coincida con el valor de la fotorresistencia en luz moderada, puede medir su fotorresistencia y hacer lo mismo, o simplemente use una resistencia de un par de kohms. El voltaje que sale del divisor de voltaje es 5.1V * 5.6k / (5.6k + R (sensor)). Habrá un valor estable basado en la cantidad de luz ambiental, con un movimiento en la parte superior basado en la cantidad de luz que cambia. Preocupaciones Queremos centrar la señal proveniente del sensor de luz alrededor de 2.5V, para que podamos amplificarla. tanto como sea posible antes de que llegue a 0 V o 5 V. Las dos resistencias de 10k en el circuito Bias generan 2.5V, y el amplificador operacional cableado como se muestra almacena la señal para hacer que los 2.5V sean estables independientemente de a qué esté conectado. Los amplificadores operacionales en los circuitos de polarización y preamplificador son cada mitad de un amplificador operacional dual MC1458. a 2.5V. El amplificador operacional configurado como se muestra con la resistencia de 100k y 1k amplifica la señal en (100k + 1k) / (1k), o 101. Probablemente no necesitemos tanta ganancia, puede probar el circuito con una resistencia más pequeña en lugar de los 100k y vea si le gusta cómo suena. Oscilador Este usa un viejo LM555 para hacer una onda cuadrada. La frecuencia nominal se establece mediante la resistencia de 5.6k y 33k y el condensador de 1u de acuerdo con la fórmula f = 1.44 / ((5.6k + 2 * 33k) * 1u) = 20Hz. Las oscilaciones provenientes del preamplificador modularán la frecuencia que el LM555 emite desde el pin 3. Puede intentar cambiar las resistencias y ver lo que piensa. Volumen Quiere usar un potenciómetro logarítmico de 1M aquí. Esto simplemente reduce la amplitud de la señal como se desee. Amplificador de potencia Esto tiene muchas partes, por lo que lo veremos con más profundidad en el siguiente paso.

Paso 3: circuito del amplificador de potencia

Este circuito es un poco complicado pero muy útil, así que pensé en explicar todas las partes. El LM1875 puede producir unos 30 vatios si le da 60 V, lo suficiente como para causar problemas. Con el suministro de 24 V que estamos usando, la salida máxima será de solo 5 W, pero eso definitivamente es suficiente para hacer algo de ruido. Si desea utilizar este circuito con un suministro mayor, no tiene que cambiar nada, solo asegúrese de que su suministro pueda producir suficiente corriente sin incendiarse. Notarás en las próximas fotos que el LM1875 siempre tiene un disipador de calor. adjunto a; esto es esencial. Se sobrecalentará muy rápidamente sin uno. Pusieron algunas cosas elegantes de protección en el chip para que, si se sobrecalienta, se apague sin dañar el chip. Si eso te está sucediendo, ¡consigue un disipador de calor más grande! Por cierto, este circuito está directamente sacado de la hoja de datos del LM1875. el preamplificador. La frecuencia más baja que deja pasar está determinada por el condensador y la resistencia que ve en serie. Dado que el altavoz es de baja resistencia, necesitamos un gran límite en la salida. En la entrada, el capacitor ve la red de polarización, que es una resistencia mucho mayor, por lo que se puede usar un capacitor más pequeño. Bias Esta es la misma idea que el circuito de polarización usado en el preamplificador, pero sin el búfer del amplificador operacional. Podemos escapar sin el búfer aquí porque no estamos conectando el circuito de polarización a la red de retroalimentación (la resistencia de 1k en el preamplificador). La tapa en el circuito de polarización se usa para desacoplar, de la misma manera que las tapas de desacoplamiento de suministro. Desacoplamiento de suministro ¡No olvide poner tapas en la fuente de alimentación justo al lado del chip! hacen que la impedancia del altavoz sea más fácil de manejar para el amplificador. El altavoz actúa como una resistencia en serie con un inductor, poniendo la resistencia y el condensador en paralelo con el altavoz hace que todo actúe más como una resistencia. Esto es complicado, pero créanme, marca la diferencia. Red de retroalimentación La red de retroalimentación es como la del preamplificador solo con el capacitor de 10u agregado. En las frecuencias de audio, el capacitor actúa como un cortocircuito y el circuito del amplificador de potencia nos da una ganancia de 21. En CC, el capacitor actúa como un circuito abierto, lo que nos da una ganancia de 1. La transición se realiza en f = 1 /(2*pi*10k*10u)=1.59Hz.

Paso 4: prototipo

Construí el circuito en un protoboard. Si tiene uno, es útil probar las cosas de esta manera primero. No intente construir el prototipo para que coincida exactamente con las imágenes, solo intente hacer el circuito correcto. Solo pensé que algunas imágenes podrían ayudar con la motivación. Y para demostrar que realmente no hay mucho que construir.

Paso 5: Lay Out en Perfboard

Intento mantener algunas tablas adicionales por ahí. Son baratos. Por lo general, resolveré el diseño en una placa y luego lo copiaré en la que estoy soldando. Una taza de café es útil aquí, puede dejar caer una parte y permanecerá allí sin que la suelde. Aquí hay algunas fotos de mi prototipo de tablero después de que finalmente haya finalizado el diseño. Estos tableros tienen pequeños buses de tres orificios para cablear cosas juntos. Intento hacer tantas conexiones como sea posible con ellos. La mayor parte posible del resto de las conexiones se realiza doblando los cables de los componentes en la parte posterior y soldando juntos. Algunos los conectaré con cables en la parte superior de la placa. Usé algunos condensadores de desacoplamiento más que en el esquema. Hay tapas en el suministro de 24 V justo al lado del LM7805, para producir 5 V estables, y otro juego en el suministro de 24 V justo al lado del LM1875, para mantenerlo feliz. Hay un tercer juego de tapas en el suministro de 5 V.

Paso 6: Sueldelo

La construcción de la última pieza puede ser lenta, pero me resulta satisfactorio tener el producto terminado en una pieza sólida y fuera del protoboard. Esta es una excelente manera de perfeccionar esas habilidades de soldadura también. Siempre tengo miedo de estropear mi bonita placa si cometo un error, pero resulta que puedes volver a trabajar casi cualquier error en una de estas placas si tienes cuidado.. Sacar el componente generalmente implica destruirlo, pero está bien, los componentes son baratos. Una vez que está afuera, puede limpiar el desorden de soldadura en la placa con un poco de mecha de soldadura. Traté de obtener suficientes imágenes para que pueda copiarlas exactamente si lo desea. Si algo no está claro, intentaré obtener más imágenes, o puede descubrir cómo diseñarlo usted mismo. En la imagen de la parte trasera, el trazo superior que atraviesa el medio es el suelo y el trazo inferior es 24 V. El LM1875 está en el lado derecho y el LM7805 está en el lado izquierdo.

Paso 7: Ponlo todo junto

Aquí tengo una segunda placa de perforación montada debajo de la primera para proteger el cableado en la parte trasera. Usé espaciadores de 1/4 de pulgada para mantenerlos separados. El sensor de luz está conectado a una vela y la salida va a nuestro altavoz. Es tan simple y feliz.