Lessenaarversterker met audiovisualisering, binêre klok en FM -ontvanger: 8 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Ek hou van versterkers en vandag deel ek my lessenaarversterker met 'n lae krag wat ek onlangs gemaak het. Die versterker wat ek ontwerp het, het 'n paar interessante eienskappe. Dit het 'n geïntegreerde binêre klok en kan tyd en datum gee, en dit kan klank visualiseer wat dikwels klankspektrumanaliseerder genoem word. U kan dit as 'n FM -ontvanger of MP3 -speler gebruik. As u van my klokversterker hou, volg dan die onderstaande stappe om u eie kopie te maak.

Stap 1: Goeie wenke vir versterkerontwerp

Dit is baie moeilik om 'n klankbaan van goeie gehalte te ontwerp, selfs vir 'n ervare ontwerper. U moet dus 'n paar wenke volg om u ontwerp beter te maak.

Krag

Luidsprekerversterkers word gewoonlik direk vanaf die hoofstelsel se spanning aangedryf en benodig relatief hoë stroom. Weerstand in die spoor sal spanningverlagings tot gevolg hê wat die toevoerspanning van die versterker verminder en vermorsing van krag in die stelsel. Die spoorweerstand veroorsaak ook dat die normale skommelinge in toevoerstroom omskakel na skommelinge in spanning. Om die prestasie te maksimeer, gebruik kort wye spore vir alle versterkerkragbronne.

Aarding

Aarding speel die belangrikste rol om te bepaal of die stelsel die potensiaal van die toestel bereik. 'N Swak gegronde stelsel sal waarskynlik hoë vervorming, geraas, oorspraak en RF -vatbaarheid hê. Alhoewel 'n mens kan twyfel hoeveel tyd daaraan bestee moet word om die aarding van die stelsel af te handel, verhoed 'n noukeurig ontwerpte aardingskema dat 'n groot aantal probleme ooit kan voorkom.

Die grond in enige stelsel moet twee doeleindes dien. Eerstens is dit die terugkeerpad vir alle strome wat na 'n toestel vloei. Tweedens, dit is die verwysingspanning vir beide digitale en analoge stroombane. Aarding sou 'n eenvoudige oefening wees as die spanning op alle punte van die grond dieselfde kan wees. In werklikheid is dit nie moontlik nie. Alle drade en spore het 'n eindige weerstand. Dit beteken dat daar 'n ooreenstemmende spanningsval sal wees wanneer daar stroom deur die grond vloei. Enige draadlus vorm ook 'n induktor. Dit beteken dat wanneer die stroom van die battery na 'n vrag en terug na die battery vloei, die stroombaan 'n mate van induktansie het. Die induktansie verhoog die grondimpedansie by hoë frekwensies.

Alhoewel dit nie 'n eenvoudige taak is om die beste grondstelsel vir 'n spesifieke toepassing te ontwerp nie, geld 'n paar algemene riglyne vir alle stelsels.

1. Stel 'n deurlopende grondvliegtuig vir digitale kringe op: Digitale stroom in die grondvlak is geneig om dieselfde roete te volg as wat die oorspronklike sein geneem het. Hierdie pad skep die kleinste lusgebied vir die stroom, en verminder dus antenna -effekte en induktansie. Die beste manier om te verseker dat alle digitale seinspore 'n ooreenstemmende grondpad het, is om 'n deurlopende grondvlak op die laag wat onmiddellik langs die seinlaag lê, te vestig. Hierdie laag moet dieselfde gebied as die digitale seinspoor dek en so min as moontlik onderbrekings in die kontinuïteit hê. Alle onderbrekings in die grondvlak, insluitend vias, veroorsaak dat die grondstroom in 'n groter lus vloei as wat ideaal is, waardeur straling en geraas toeneem.
2. Hou grondstrome apart: die grondstrome vir digitale en analoog stroombane moet geskei word om te verhoed dat digitale strome ruis by die analoog stroombane voeg. Die beste manier om dit te bereik, is deur die korrekte plasing van die onderdele. As al die analoog en digitale stroombane op aparte dele van die PCB geplaas word, sal die aardstrome natuurlik geïsoleer word. Om dit goed te laat werk, moet die analoog gedeelte slegs analoog stroombane op alle lae van die PCB bevat.
3. Gebruik die Star Grounding -tegniek vir analoogbane: Klankversterkers is geneig om relatief groot strome te trek wat hul eie en ander grondverwysings in die stelsel nadelig kan beïnvloed. Om hierdie probleem te voorkom, moet u toegewyde terugkeerpaaie voorsien vir kragopwekkers met 'n oorbrugde versterker en 'n koptelefoonaansluiting. Isolasie laat hierdie strome terug na die battery vloei sonder om die spanning van ander dele van die grondvlak te beïnvloed. Onthou dat hierdie toegewyde terugkeerpaaie nie onder digitale seinspore gelei moet word nie, omdat dit die digitale terugstrome kan blokkeer.
4. Maksimaliseer die doeltreffendheid van bypass -kondensators: Byna alle toestelle benodig bypass -kondensators om onmiddellike stroom te verskaf. Om die induktansie tussen die kapasitor en die toevoerpen tot die minimum te beperk, moet u hierdie kapasitors so na as moontlik aan die voedingspen wat hulle omseil, vind. Enige induktansie verminder die doeltreffendheid van die omleidingskondensator. Net so moet die kapasitor 'n lae-impedansverbinding met die aarde hê om die hoëfrekwensie-impedansie van die kapasitor te verminder. Verbind die grondkant van die kapasitor direk met die grondvlak, eerder as om dit deur 'n spoor te lei.
5. Oorstroom alle ongebruikte PCB -oppervlakte met grond: As twee stukke koper naby mekaar loop, word 'n klein kapasitiewe koppeling tussen hulle gevorm. Deur grondvloede naby seinspore te laat loop, kan ongewenste hoëfrekwensie-energie in die seinlyne deur die kapasitiewe koppeling na die aarde geskommel word.

Probeer om kragtoevoer, transformator en raserige digitale stroombane weg van u klankbane te hou. Gebruik 'n aparte grondaansluiting vir klankbane, en dit is goed om nie grondvliegtuie vir klankbane te gebruik nie. Die grond (GND) aansluiting van die klankversterker is baie belangrik in vergelyking met die grond van ander transistors, IC, ens. As daar grondgeraas tussen die twee is, sal die versterker dit uitvoer.

Oorweeg om belangrike IC's en enigiets sensitiefs aan te dryf deur 'n 100R -weerstand tussen hulle en +V te gebruik. Sluit 'n ordentlike grootte (bv. 220uF) elektriese kondensator aan die IC -kant van die weerstand in. As IC baie krag sal trek, moet u seker maak dat die weerstand dit kan hanteer (kies 'n hoog genoeg watt en voorsien koper se koperhitte -sink indien nodig) en hou in gedagte dat daar 'n spanningsverlies oor die weerstand is.

Vir transformatorgebaseerde ontwerpe wil u hê dat die gelykrigterkondensators so na as moontlik aan die gelykrigterpennetjies moet wees, en via hul eie dik spore verbind is as gevolg van die groot laadstrome by die blik van die reggemaakte singolf. Aangesien die uitgangsspanning van die gelykrigter die verrottende spanning van die kapasitor oorskry, word impulsgeraas in die laaikring geproduseer wat na die klankbaan oorgedra kan word as hulle dieselfde stuk koper in een van die kragdrade deel. U kan nie van die laaistroom van die puls ontslae raak nie, dus dit is baie beter om die kapasitor naby die gelykrigter te hou om hierdie hoë stroompulse van energie te verminder. As 'n klankversterker naby die gelykrigter is, moet u nie 'n groot kondensator langs die versterker opspoor om te voorkom dat hierdie kondensator hierdie probleem veroorsaak nie, maar as daar 'n bietjie afstand is, is dit goed om die versterker te gee, 'n eie kondensator terwyl dit dryf gelaai van die kragtoevoer en het 'n relatiewe hoë impedansie as gevolg van die lengte van die koper.

Vind en spanningsreguleerders wat deur die klankbane naby die gelykrigters / PSU -ingang gebruik word, en maak ook verbinding met hul eie verbindings.

Seine

Vermy waar moontlik in- en uit -klankseine na en van IC's wat parallel op die PCB loop, aangesien dit ossillasies kan veroorsaak wat van die uitset na die invoer terugkeer. Onthou dat net 5mV baie neurie kan veroorsaak!

Hou digitale grondvliegtuie weg van klank -GND en klankbane in die algemeen. Hum kan in klank ingebring word bloot deur snitte wat te naby digitale vliegtuie is.

As u met ander toerusting koppel, as u 'n ander bord met klankbane (wat 'n klanksignaal gaan gee of ontvang) aanskakel, moet u seker maak dat daar slegs een punt is waarop GND tussen die twee borde aansluit, en dit moet ideaal wees by die analoog -analoog seinverbinding punt.

Vir sein IO -verbindings met ander toestelle / die buitewêreld, is dit 'n goeie ideaal om 'n 100R -weerstand tussen die stroombane GND en die buitelandse GND vir alles (insluitend digitale dele van die stroombaan) te gebruik om te voorkom dat grondlusse ontstaan.

Kapasitors

Gebruik dit oral waar u gedeeltes van mekaar wil isoleer. Waardes om te gebruik:- 220nF is tipies, 100nF is goed as u die grootte / koste wil verminder, en dit is beter om nie onder 100nF te gaan nie.

Moenie keramiek kondensators gebruik nie. Die rede hiervoor is dat keramiek -kondensators 'n piëzo -elektriese effek sal gee aan 'n WS -sein wat geraas veroorsaak. Gebruik 'n poly van een of ander aard - Polipropileen is die beste, maar enige een sal doen. Ware klankkoppe sê ook dat u nie elektrolytika in die lyn moet gebruik nie, maar baie ontwerpers doen dit sonder probleme-dit is waarskynlik vir toepassings met 'n hoë suiwerheid, nie vir algemene standaard-klankontwerp nie.

Moenie tantaalkondensators op enige plek binne die klankseinpaaie gebruik nie (sommige ontwerpers stem nie saam nie, maar dit kan vreeslike probleme veroorsaak)

'N Algemene aanvaarde plaasvervanger vir polikarbonaat is PPS (Polyfenileensulfied).

Hoë kwaliteit polikarbonaat film en polistireen film en teflon kapasitors en NPO/COG keramiek kapasitors het baie lae spanning koëffisiënte van kapasitansie en dus baie lae vervorming en die resultate is baie duidelik met behulp van spektrumanaliseerders sowel as ore.

Vermy die hoë-K keramiese diëlektriese, dit het 'n hoogspanningskoëffisiënt, wat volgens my tot 'n mate van vervorming kan lei as dit in 'n toonbeheerstadium gebruik word.

Plasing van komponente

Die eerste stap van enige PCB -ontwerp is om te kies waar die komponente geplaas moet word. Hierdie taak word 'vloerbeplanning' genoem. Versigtige plasing van komponente kan seinroetering en grondverdeling vergemaklik. Dit verminder die opneem van geraas en die benodigde bord.

Die komponentplasing in die analoog afdeling moet gekies word. Komponente moet geplaas word om die afstand wat klankseine aflê, te verminder. Vind die klankversterker so na as moontlik aan die koptelefoonaansluiting en die luidspreker. Hierdie posisionering sal die EMI-straling van Klas D-luidsprekerversterkers tot 'n minimum beperk en die geraasgevoeligheid van koptelefoonseine met 'n lae amplitude verminder. Plaas die toestelle wat die analoog klank verskaf, so na as moontlik aan die versterker om die geraas van die versterker se insette te verminder. Alle invoersein -spore sal as antennas vir RF -seine dien, maar die verkorting van die spore help om die antenne -doeltreffendheid te verminder vir frekwensies wat gewoonlik kommerwekkend is.

Stap 2: U benodig …

1. TEA2025B klankversterker IC (ebay.com)

2. 6 stuks 100uF elektrolitiese kondensator (ebay.com)

3. 2 stuks 470uF elektrolitiese kondensator (ebay.com)

4. 2 stuks 0.22uF kondensator

5. 2 stuks 0.15uF keramiek kondensator

6. Potensiometer vir dubbele volume -beheer (50 - 100K) (ebay.com)

7. 2 stuks 4 ohm 2.5W luidspreker

8. MP3 + FM -ontvanger -module (ebay.com)

9. LED Matrix With Driver IC (Adafruit.com)

10. Vero Board en 'n paar drade.

11. Arduino UNO (Adafruit.com)

12. DS1307 RTC -module (Adafruit.com)

Stap 3: Maak die versterkerkring

Volgens die aangehegte kringdiagram soldeer die hele komponente in die PCB. Gebruik akkurate waarde vir die kapasitors. Wees versigtig met die polariteit van die elektrolitiese kapasitors. Probeer om al die kapasitors so na as moontlik aan die IC te hou om die geraas te verminder. Soldeer IC direk sonder om IC -basis te gebruik. Maak seker dat u die spore tussen die twee kante van die versterker IC sny. Alle soldeerverbindings moet perfek wees. Dit is 'n klankversterkerkring, dus wees professioneel oor die soldeeraansluiting, veral oor grond (GND).

Stap 4: Toets die stroombaan met luidspreker

Nadat u al die verbinding en soldeerwerk voltooi het, moet u twee 4 ohm 2.5W -luidspreker aan die versterkerkring koppel. Koppel 'n klankbron aan die kring en skakel dit aan. As alles goed verloop, is daar 'n geluid sonder geluid.

Ek het TEA2025B klankversterker IC gebruik vir klankversterking. Dit is 'n goeie klankversterker -chip wat werk in 'n wye spanningsbereik (3 V tot 9 V). U kan dit dus met enige spanning binne die bereik toets. Ek gebruik 'n 9V -adapter en werk goed. Die IC kan 'n dubbele of brugverbindingsmodus gebruik. Raadpleeg die datablad vir meer inligting oor die versterkerchip.

Stap 5: Berei Dot Matrix -voorpaneel voor

Vir die visualisering van die klanksignaal en die vertoon van datum en tyd, stel ek 'n puntmatriks aan die voorkant van die versterkerkas. Om die werk goed te doen, het ek 'n draaibare gereedskap gebruik om die raam volgens die grootte van die matriks te sny. As u skerm nie 'n geïntegreerde bestuurderskyfie het nie, gebruik dit apart. Ek verkies tweekleurige matriks van Adafruit. Nadat u die perfekte matriksweergawe gekies het, pas die skerm aan op die basis met warm gom.

Ons sal dit later aan die Arduino -bord koppel. Die tweekleurskerm van Adafruit gebruik die i2c-protokol om met die mikrobeheerder te kommunikeer. Ons verbind dus die SCL- en SDA -pen van die bestuurder -IC met die Arduino -bord.

Stap 6: Programmering met Arduino

Koppel Adafruit Smart Bi-colour dot matrix display as:

1. Koppel die Arduino 5V -pen aan die LED -matriks + pen.
2. Koppel Arduino GND -pen aan beide die mikrofoonversterker GND -pen en die LED -matrikspen.
3. U kan 'n broodbord -kragrail gebruik, of die Arduino het verskeie GND -penne beskikbaar. Koppel Arduino analoog pen 0 aan die klankseinpen.
4. Koppel Arduino -penne SDA en SCL aan onderskeidelik die matriksrugsak D (data) en C (klok) penne.
5. Vroeër Arduino -borde bevat nie SDA- en SCL -penne nie - gebruik eerder analoog penne 4 en 5.
6. Laai die aangehegte program op en toets of dit werk of nie:

Laai die Piccolo -bewaarplek van Github af. Kies die knoppie "aflaai zip". As dit klaar is, pak die resulterende zip -lêer uit op u hardeskyf. Daar sal twee gidse binne wees: "Piccolo" moet na u gewone Arduino -sketsboekmap verskuif word. 'Ffft' moet in u Arduino 'Libraries' -lêergids (in die sketsboekmap - as dit nie daar is nie) geskuif word. As u nie vertroud is met die installering van Arduino -biblioteke nie, volg hierdie tutoriaal. En installeer nooit in die biblioteekmap langs die Arduino -toepassing self nie … die regte plek is altyd 'n subgids van u tuismap! As u nog nie die Adafruit LED -rugsakbiblioteek geïnstalleer het nie (om die LED -matriks te gebruik), laai dit dan af en installeer dit Sodra die vouers en biblioteke geleë is, herbegin die Arduino IDE, en die "Piccolo" -skets moet beskikbaar wees in die menu File> Sketchbook.

Terwyl die Piccolo -skets oop is, kies u die tipe Arduino -bord en die seriële poort in die menu Tools. Klik dan op die oplaai -knoppie. Na 'n rukkie, as alles goed gaan, sien u die boodskap "Oplaai klaar". As alles goed verloop, sien u die klankspektrum vir enige klankinvoer.

As u stelsel goed werk, laai dan die volledige.ino -skets op wat bygevoeg is met die stap om die binêre klok by te voeg met die klankvisualisering. Vir enige klankinvoer sal die luidspreker die klankspektrum vertoon, anders wys dit die tyd en datum.

Stap 7: Maak alles reg

Heg nou die versterkerbaan wat u in die vorige fase gebou het met warm gom aan die boks vas. Volg die foto's wat by hierdie stap aangeheg is.

Nadat u die versterkerstroomkring gekoppel het, sluit u nou die MP3 + FM -ontvanger in die boks aan. Voordat u dit met gom vasmaak, toets 'n toets om seker te maak dat dit werk. As dit goed werk, moet u dit met gom regmaak. Die klankuitset van die MP3 -module moet verbind word met die ingang van die versterkerkring.

Stap 8: Interne verbindings en finale produk

As die luidspreker 'n klanksein ontvang, toon dit die klankspektrum, anders wys die datum en tyd in binêre BCD -formaat. As u van programmering en digitale tegnologie hou, is ek seker dat u van binêre hou. Ek hou van binêre en binêre klok. Ek het voorheen 'n binêre polshorlosie gemaak en die tydformaat is presies dieselfde as my vorige horlosie. Dus, ter illustrasie oor tydformaat, het ek die vorige beeld van my horlosie bygevoeg sonder om 'n ander te maak.

Dankie.

Vierde prys in die kringloopwedstryd 2016

Eerste prys in die Amps and Speakers Contest 2016