HackerBox 0037: WaveRunner: 10 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

החודש, האקרים HackerBox בוחנים אותות גל ומערכות בדיקה לעיבוד אותות בתוך סביבות מחשוב דיגיטלי וכן מכשירי בדיקה אלקטרוניים אנלוגיים. מדריך זה מכיל מידע לתחילת העבודה עם HackerBox #0037, אותו ניתן לרכוש כאן עד גמר המלאי. כמו כן, אם תרצה לקבל HackerBox כזה ישירות בתיבת הדואר שלך בכל חודש, אנא הירשם ב- HackerBoxes.com והצטרף למהפכה!

נושאים ויעדי למידה עבור HackerBox 0037:

• התקן והתקן את תוכנת GNU Octave
• ייצוג ותפעול של אותות גל בתוך מחשב
• חקור את הפונקציונליות של עיבוד אודיו של GNU Octave
• זוג אותות שמע בין מחשב לחומרה חיצונית
• הרכבת מיטות בדיקת שמע באמצעות מגברים ומחווני רמה
• בנה מחולל אותות מרובי גל 1 מגהרץ

HackerBoxes הוא שירות תיבות המנויים החודשי לאלקטרוניקה DIY וטכנולוגיית מחשבים. אנחנו חובבים, יוצרים ונסיינים. אנחנו חולמי החלומות.

פריץ לכוכב הלכת

שלב 1: האקרבוקס 0037: תכולת הקופסה

• ערכת מחולל אותות XR2206
• מארז אקרילי בחיתוך לייזר למחולל אותות
• PCB ייחודי לאבחון אודיו
• שתי ערכות מגבר אודיו LM386
• שתי ערכות מחוון רמות שמע KA2284
• כרטיס קול USB
• שני רמקולים בגודל 3 מ"מ 40 מ"מ
• סט מוליכות קליפ תנין
• שני כבלי אודיו תיקון 3.5 מ"מ
• שני מודולי פריצת שמע של 3.5 מ"מ
• מודול הפריצה של microUSB
• קליפ סוללה 9V עם חבית למחולל אותות
• מדבקת מחשוב ענן בלעדית
• כובע פופים בלעדי של HackLife

עוד כמה דברים שיהיו מועילים:

• מלחם, הלחמה וכלי הלחמה בסיסיים
• מחשב להפעלת GNU Octave ותוכנות אחרות
• סוללה אחת 9V
• ראש מגניב אחד לכובע הכובע של HackLife

והכי חשוב, תזדקק לתחושת הרפתקה, רוח האקרים, סבלנות וסקרנות. בנייה והתנסות באלקטרוניקה, למרות שהיא מתגמלת מאוד, יכולה להיות מסובכת, מאתגרת ואפילו מתסכלת לפעמים. המטרה היא התקדמות, לא שלמות. כאשר אתה מתמיד ונהנה מההרפתקה, ניתן להפיק סיפוק רב מהתחביב הזה. כולנו נהנים לחיות ב- HackLife, ללמוד טכנולוגיה חדשה ולבנות פרויקטים מגניבים. קח כל צעד לאט, הקפד על הפרטים, ואל תפחד לבקש עזרה.

יש המון מידע לחברים הנוכחיים והפוטנציאליים בשאלות הנפוצות של HackerBoxes.

שלב 2: גלי

גל הוא הפרעה המעבירה אנרגיה דרך חומר או שטח, ללא העברת מסה מועטה או לא. גלים מורכבים מתנודות או רעידות של מדיום פיזי או שדה, סביב מיקומים קבועים יחסית. מנקודת המבט של המתמטיקה, גלים, כפונקציות של זמן ומרחב, הם סוג של אותות. (ויקיפדיה)

שלב 3: אוקטבה של GNU

תוכנת GNU Octave היא פלטפורמה מועדפת לייצוג וצורות גל בתוך המחשב. אוקטבה כוללת שפת תכנות ברמה גבוהה המיועדת בעיקר לחישובים מספריים. אוקטבה שימושית לביצוע ניסויים מספריים שונים באמצעות שפה התואמת בעיקר ל- MATLAB. כחלק מפרויקט ה- GNU, Octave היא תוכנה חינמית בכפוף לתנאי הרישיון הציבורי הכללי של GNU. אוקטבה היא אחת החלופות החינמיות העיקריות ל- MATLAB, אחרות הן Scilab ו- FreeMat.

עקוב אחר הקישור למעלה כדי להוריד ולהתקין את Octave עבור כל מערכת הפעלה.

הדרכה: תחילת העבודה עם אוקטבה

שיעורי וידאו באוקטבה מ- DrapsTV:

1. מבוא והתקנה
2. פעולות בסיסיות
3. טעינה, שמירה ושימוש בנתונים
4. תכנון נתונים
5. הצהרות שליטה
6. פונקציות

אמנם מחוץ להיקף שלנו כאן של גלים בסיסיים ועיבוד אודיו, אתה יכול למצוא חומר מעורר חושים לעבודה באוקטבה על ידי חיפוש נושאי MATLAB כגון "DSP IN MATLAB" או "רשתות עצביות ב- MATLAB". זו פלטפורמה מאוד עוצמתית. חור הארנב נכנס עמוק למדי.

שלב 4: ממשק אות אודיו

ניתן לחבר אותות תדר שמע שנוצרים בתוך מחשב לחומרה חיצונית באמצעות פלט הרמקול של כרטיס קול. באופן דומה, ניתן להשתמש בכניסת המיקרופון של כרטיס קול לקישור אותות תדר שמע חיצוניים בקלות למחשב.

שימוש בכרטיס קול USB הוא רעיון טוב ליישומים כאלה כדי למנוע פגיעה במעגל השמע של לוח האם של המחשב שלך אם משהו ישתבש. כמה כבלי תיקון אודיו 3.5 מ"מ ומודולי פריצה של 3.5 מ"מ הם די שימושיים לממשק מעגלים, רמקולים ומערכת הפעלה קדימה עם היציאות בכרטיס הקול USB.

בנוסף לשימוש עם GNU Octave, ישנם כמה פרויקטים מגניבים שצפים לאוסילוסקופים של כרטיסי קול שיאפשרו לך "לתכנן" אותות בתדירות נמוכה מספיק שניתן לדגום בכרטיס קול של מחשב מיקרו.

שלב 5: אותות אודיו ב- GNU Octave

לאוקטבה יש כמה פונקציות שימושיות לעיבוד שמע.

הסרטון (ואחרים) של דן פרינס הם התחלה מצוינת:

וידאו - למד אודיו DSP 1: התחלת הכנת מתנד סינוס

וידאו - למד אודיו DSP 2: צורות גל ודגימה בסיסיות

שלב 6: עריכת אודיו - שתי אפשרויות

ערכת בדיקת האודיו שימושית לאודישן של אותות תדר שמע בשני ערוצים (סטריאו שמאל, ימין או כל שני אותות אחרים). עבור כל ערוץ, ניתן להגביר קלט ברמת קו, לדמיין אותו באמצעות מחוון רמת LED, ולבסוף להניע אותו לרמקול שמע בגודל 40 מ מ.

אפשרויות הרכבה

ניתן להרכיב את ערכת בדיקת השמע כמודולים מצמידים נפרדים או כפלטפורמה משולבת אחת. החליטו איזו אפשרות אתם מעדיפים לפני שתתחילו בהרכבה ופעלו על השלב המתאים במדריך זה.

מַגבֵּר

שני מגברי האודיו מבוססים על המעגל המשולב LM386 (wiki).

מחוון רמות LED

שני מחווני הרמה מבוססים על המעגל המשולב KA2284 (גליון נתונים).

שלב 7: אפשרות הרכבה 1 - מודולים נפרדים

כאשר בוחרים להרכיב את ערכת בדיקת השמע כמודולים מצורפים נפרדים, פשוט הרכיבו את שני מגבר השמע ושני מודולי מחוון רמה כערכות נפרדות.

מגבר אודיו

• התחל עם שני הנגדים הצירים (לא מקוטבים)
• R1 הוא 1K אוהם (חום, שחור, שחור, חום, חום)
• R2 הוא DNP (אין לאכלס)
• R10 הוא 4.7K אוהם (צהוב, סגול, שחור, חום חום)
• לאחר מכן התקן את שני קבלים הקרמיקה הקטנים
• C5 ו- C8 שניהם כובעים קטנים של "104" (לא מקוטבים)
• הלחמה הבאה בשקע DIP 8 פינים (שימו לב לכיוון מסך משי)
• הכנס את השבב לאחר שהשקע מולחם
• שלוש המכסים האלקטרוליטיים C6, C7, C9 מקוטבים
• עבור כובעים, חצי מוצל על מסך משי הוא עופרת "-" (חוט קצר)
• הנורית מקוטבת עם סימון "+" לחוט הארוך
• הלחם את שאר הרכיבים
• חבר את הרמקול לכותרת "SP"
• הספק עם 3-12V (דוגמה: פריצת micoUSB עבור 5V)

מחוון רמות שמע

• התחל עם שני הנגדים הצירים (לא מקוטבים)
• R1 הוא 100 אוהם (חום, שחור, שחור, שחור, חום)
• R2 הוא 10K אוהם (חום, שחור, שחור, אדום, חום)
• ה- SIP KA2284 (חבילה מוטבעת אחת) זווית על סיכה 1
• סימון SIP עבור מסך המשי מציג קופסה לסיכה 1
• שים לב ששני הכובעים C1 ו- C2 הם ערכים שונים
• התאם אותם ללוח הלוח והנח חוט ארוך לחור "+"
• עכשיו D5 הוא LED אדום, ארבעה אחרים D1-D4 ירוקים
• נוריות LED מקוטבות עם חוט ארוך לחור "+"
• פוטנציומטר הגוזם והכותרות מתאימים כפי שמוצג
• חבר אות כמו קלט שמע
• הספק עם 3.5-12V (דוגמה: התפרצות microUSB עבור 5V)

שלב 8: אפשרות הרכבה 2 - פלטפורמה משולבת

כאשר בוחרים להרכיב את ערכת האודיו כפלטפורמה משולבת, רכיבים נבחרים מארבעת ערכות המודולים (שני מגברי שמע ושני מחווני רמה) מולחמים למחשב הלוח הבלעדי של בדיקת השמע יחד עם שני רמקולים בגודל 40 מ מ ופריצת microUSB לעוצמת 5V.

• התחל עם הנגדים הצירית (לא מקוטב)
• R2 ו- R9 הם 4.7K אוהם (צהוב, סגול, שחור, חום, חום)
• R3 ו- R10 הם DNP (לא אוכלס)
• R4 הוא 1K אוהם (חום, שחור, שחור, חום, חום)
• R5 ו- R11 הם 100 אוהם (חום, שחור, שחור, שחור, חום)
• R6 ו- R12 הם 10K אוהם (חום, שחור, שחור, אדום, חום)
• לאחר מכן הלחם את השקעים עבור IC1 ו- IC2
• הכנס שבבים לאחר שהשקעים מולחמים
• הלחמה הבאה ארבע כובעי קרמיקה קטנים C4, C5, C10, C11
• מכסי הקרמיקה מסומנים "104" ואינם מקוטבים
• תשע המכסים האלקטרוליטיים מקוטבים עם "+" לחוט הארוך
• C1 הוא 1000uF
• C2 ו- C8 הם 100uF
• C3, C6, C9, C12 הם 10uF
• C7 ו- C13 הם 2.2uF
• אחד עשר הלדים מקוטבים
• החוט הקצר "-" נכנס לחור ליד הצד השטוח של המעגל
• שני נוריות אדומות הולכות אל כרית הלד החיצונית ביותר מכל קצה
• ארבעת הלדים הפנימיים המורכבים מכל צד הם ירוקים
• LED שקוף/כחול יחיד (מערך אמפר אחד) נמצא במרכז
• ה- SIP KA2284 (חבילה מוטבעת אחת) זווית על סיכה 1
• התפרצות ה- USB מונחת שטוחה על PCB עם סיכות דרך שני הלוחות
• שקע 3.5 מ"מ, גוזמים וסירים מותקנים כפי שמוצג על הלוח
• רמקולים דבק חם על לוח PCB לפני הלחמה עם מוליכים חתוכים
• כוח באמצעות התפרצות microUSB (5V)

שלב 9: מחולל אותות

ערכת מחולל הפונקציות כוללת מעגל משולב XR2206 (גליון נתונים) ומארז אקרילי בחיתוך לייזר. הוא מסוגל לייצר אותות פלט סינוס, משולש וגל מרובע בטווח התדרים 1-1, 000, 000 הרץ.

מפרטים

• אספקת מתח: 9-12V DC קלט
• צורות גל: ריבוע, סינוס ומשולש
• עכבה: 600 אוהם + 10%
• תדר: 1Hz - 1MHz

גל סינוס

• משרעת: 0 - 3V בכניסת DC 9V
• עיוות: פחות מ -1% (ב -1 קילוהרץ)
• שטוחות: +0.05dB 1Hz - 100kHz

גל מרובע

• משרעת: 8V (ללא עומס) בקלט 9V DC
• זמן עלייה: פחות מ 50 ns (ב 1kHz)
• זמן סתיו: פחות מ -30 s (ב -1 קילוהרץ)
• סימטריה: פחות מ -5% (ב -1 קילוהרץ)

גל משולש

• משרעת: 0 - 3V בכניסת DC 9V
• לינאריות: פחות מ 1% (עד 100kHz) 10m

שלב 10: HackLife

תודה שהצטרפת לחברי HackerBox בכל רחבי העולם חי את HackLife.

אם נהנית מהמדריך הזה ורוצה שתהיה לך קופסה מגניבה של אלקטרוניקה ופרויקטים טכנולוגיים למחשבי מחשב שיורדים על תיבת הדואר שלך בכל חודש, אנא הצטרף למהפכה על ידי גלישה אל HackerBoxes.com והירשם לקבלת תיבת ההפתעה החודשית שלנו.

הושיט יד ושתף את הצלחתך בתגובות למטה או בדף הפייסבוק של HackerBoxes. בהחלט יידע אותנו אם יש לך שאלות או שאתה זקוק לעזרה במשהו. תודה שהיית חלק מהאקרבוקס!