מגבר שולחן עם ויזואליזציה שמע, שעון בינארי ומקלט FM: 8 שלבים (עם תמונות)

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

אני אוהב מגברים והיום, אשתף את מגבר השולחן החשמלי שלי שהכנתי לאחרונה. למגבר שעיצבתי יש כמה תכונות מעניינות. יש לו שעון בינארי משולב והוא יכול לתת זמן ותאריך והוא יכול לדמיין אודיו שנקרא לעתים קרובות מנתח ספקטרום אודיו. אתה יכול להשתמש בו כמקלט FM או נגן MP3. אם אתה אוהב את מגבר השעון שלי, בצע את השלבים שלהלן כדי ליצור עותק משלך.

שלב 1: עצות טובות לעיצוב מגבר

עיצוב מעגל שמע באיכות טובה ללא רעש הוא קשה אפילו למעצב מנוסה. לכן, עליך לעקוב אחר כמה טיפים לשיפור העיצוב שלך.

כּוֹחַ

מגברי רמקולים מופעלים בדרך כלל ישירות ממתח המערכת הראשית ודורשים זרם גבוה יחסית. עמידות במעקב תגרום לירידות מתח שיפחיתו את מתח האספקה של המגבר ויבזבזו את הכוח במערכת. עמידות עקבות גורמת גם לתנודות התקינות של זרם האספקה להפוך לתנודות במתח. כדי למקסם את הביצועים, השתמש עקבות רחבות וקצרות לכל ספקי הכוח של המגבר.

קרקוע

הארקה ממלאת את התפקיד היחיד והמשמעותי ביותר בקביעה האם הפוטנציאל של המכשיר מושג על ידי המערכת. סביר להניח שלמערכת מבוססת גרועה יש עיוות גבוה, רעש, קריאה נגדית ורגישות ל- RF. למרות שניתן לשאול כמה זמן צריך להקדיש להארקה של המערכת, תוכנית הארקה שתוכננה בקפידה מונעת ממספר רב של בעיות להתרחש.

הקרקע בכל מערכת חייבת לשרת שתי מטרות. ראשית, זהו נתיב החזרה לכל הזרמים הזורמים למכשיר. שנית, זהו מתח ההתייחסות למעגלים דיגיטליים ואנלוגיים כאחד. הארקה תהיה תרגיל פשוט אם המתח בכל נקודות הקרקע יכול להיות זהה. במציאות, הדבר אינו אפשרי. לכל החוטים והעקבות יש התנגדות סופית. המשמעות היא שבכל פעם שיש זרם זורם דרך הקרקע, תהיה ירידת מתח מקבילה. כל לולאת חוט יוצרת גם משרן. המשמעות היא שבכל פעם שזרם זורם מהסוללה לעומס, ובחזרה לסוללה, לנתיב הנוכחי יש השראות מסוימת. השראות מגבירה את עכבת הקרקע בתדרים גבוהים.

בעוד שתכנון מערכת הקרקע הטובה ביותר ליישום מסוים אינו משימה פשוטה, כמה קווים מנחים כלליים חלים על כל המערכות.

1. הקמת מטוס קרקע רציף למעגלים דיגיטליים: זרם דיגיטלי במטוס הקרקע נוטה לעקוב אחר אותו המסלול בו לקח האות המקורי. נתיב זה יוצר את שטח הלולאה הקטן ביותר עבור הזרם, ובכך ממזער את השפעות האנטנה והשראות. הדרך הטובה ביותר להבטיח שלכל עקבות האות הדיגיטלי יש נתיב קרקע תואם היא להקים מטוס קרקע רציף על השכבה הסמוכה לשכבת האות. שכבה זו צריכה לכסות את אותו אזור כמו עקבות האות הדיגיטלי ולהיות כמה שפחות הפרעות ברציפות שלה. כל ההפרעות במישור הקרקע, כולל ויאס, גורמות לזרם הקרקע לזרום בלולאה גדולה יותר מהאידיאלי, ובכך להגדיל את הקרינה והרעש.
2. שמור על זרמי קרקע נפרדים: יש להפריד בין זרמי הקרקע למעגלים דיגיטליים ואנלוגיים כדי למנוע מהזרמים הדיגיטליים להוסיף רעש למעגלים האנלוגיים. הדרך הטובה ביותר להשיג זאת היא באמצעות מיקום רכיבים נכון. אם כל המעגלים האנלוגיים והדיגיטליים ממוקמים על חלקים נפרדים של הלוח המודרני, זרמי הקרקע יתבודדו באופן טבעי. כדי שזה יעבוד טוב, החלק האנלוגי חייב להכיל מעגלים אנלוגיים בלבד בכל שכבות הלוח.
3. השתמש בטכניקת הארקה של כוכבים למעגלים אנלוגיים: מגברי הספק אודיו נוטים למשוך זרמים גדולים יחסית שיכולים להשפיע לרעה על הפניות שלהם ושל אחרים במערכת. כדי למנוע בעיה זו, ספק מסלולי החזרה ייעודיים למגמות מתח מגשר מגשר ולחזרות קרקע של שקע אוזניות. בידוד מאפשר לזרמים אלה לזרום חזרה לסוללה מבלי להשפיע על המתח של חלקים אחרים של המטוס הקרקע. זכור כי אין לנתב את נתיבי ההחזרה הייעודיים האלה תחת עקבות אותות דיגיטליים מכיוון שהם עלולים לחסום את זרמי החזרה הדיגיטליים.
4. למקסם את האפקטיביות של קבלים מעקפים: כמעט כל המכשירים דורשים קבלים מעקפים כדי לספק זרם מיידי. כדי למזער את השראות בין הקבל לבין סיכת האספקה של המכשיר, אתר את הקבלים האלה קרוב ככל האפשר לסיכת האספקה אליה הם עוקפים. כל השראות מפחיתה את האפקטיביות של קבל המעקף. באופן דומה, יש לספק לקבל חיבור בעל עכבה נמוכה לקרקע כדי למזער את עכבת התדר הגבוה של הקבל. חבר ישירות את הצד הקרקע של הקבל למטוס הקרקע, במקום לנתב אותו באמצעות עקבות.
5. הצפה של כל שטח PCB שאינו בשימוש עם קרקע: בכל פעם ששתי חתיכות נחושת רצות זו ליד זו, נוצר ביניהן צימוד קיבולי קטן. על ידי הפעלת שטפונות קרקעיים ליד עקבות אותות, ניתן להסיט אנרגיה בתדירות גבוהה לא רצויה בקווי האות לקרקע באמצעות הצימוד הקיבולי.

נסה להרחיק ספקי כוח, שנאי ומעגלים דיגיטליים רועשים ממעגל השמע שלך. השתמש בחיבור קרקע נפרד למעגל שמע וטוב שלא להשתמש במטוסי קרקע למעגלי שמע. חיבור הקרקע (GND) של מגבר אודיו חשוב מאוד בהשוואה לקרקע של טרנזיסטורים אחרים, IC וכו ', אם יש רעש קרקע בין השניים אז המגבר יפיק אותו.

שקול להפעיל חשמלי IC חשובים וכל דבר רגיש באמצעות נגד 100R ביניהם לבין +V. כלול קבל בחירה בגודל ראוי (למשל 220uF) בצד ה IC של הנגד. אם IC ימשוך הרבה כוח אז וודא שהנגד יכול להתמודד איתו (בחר הספק מספיק גבוה וספק חום נחושת PCB במידת הצורך) וחשוב שתהיה ירידת מתח על הנגד.

עבור עיצובים מבוססי שנאי אתה רוצה שקבלים מיישרים יהיו כמה שיותר קרובים לסיכות המיישר, ומחוברים באמצעות מסלולים עבים משלהם בגלל זרמי הטעינה הגדולים ממש בהצצה של גל החטא המתוקן. מאחר ומתח המוצא של המיישר חורג מהמתח המתפרק של הקבל, נוצר רעש דחף במעגל הטעינה שיכול להועבר למעגל השמע אם הם חולקים את אותה פיסת נחושת בשני קווי החשמל. אינך יכול להיפטר מזרם טעינת הדופק ולכן עדיף לשמור על הקבל מקומי למיישר הגשר כדי למזער את פולסי האנרגיה הנוכחיים. אם מגבר אודיו נמצא ליד המיישר אז אל תמצא קבל גדול ליד המגבר כדי למנוע מהקבל הזה לגרום לבעיה הזו, אבל אם יש קצת מרחק אז זה בסדר לתת למגבר קבל משלו כשהוא צף. נטען מספק הכוח ובסופו של דבר יש לו עכבה גבוהה יחסית בשל אורך הנחושת.

אתרי ויתורי מתח המשמשים את מעגל השמע בקרבת מיישרים / כניסת PSU וחברים גם עם חיבורים משלהם.

איתותים

הימנע במידת האפשר מכניסת או החוצה של אותות שמע מ- IC מהפעלה במקביל על הלוח המודרני מכיוון שזה יכול לגרום לתנודות המזינות מהפלט בחזרה לקלט. זכור שרק 5mV יכול לגרום לזמזום רב!

הרחיקו ממטוסי קרקע דיגיטליים מה- GND אודיו ומעגלי שמע באופן כללי. ניתן להכניס זמזום לאודיו רק מרצועות שהן קרובות מדי למטוסים דיגיטליים.

כאשר מתממשקים לציוד אחר, אם מפעילים לוח אחר הכולל מעגל שמע (הולך לתת או לקבל אות שמע) וודא שיש רק נקודה אחת שבה GND מתחבר בין 2 הלוחות וזה באופן אידיאלי צריך להיות בחיבור האות האנלוגי של שמע. נְקוּדָה.

עבור חיבורי אות IO למכשירים אחרים / לעולם החיצון, זה אידיאל טוב להשתמש בנגד 100R בין GND המעגלים לעולם GND לכל דבר (כולל חלקים דיגיטליים של המעגל) כדי לעצור יצירת לולאות קרקע.

קבלים

השתמש בהם בכל מקום שתרצה לבודד חלקים זה מזה. ערכים לשימוש:- 220nF אופייני, 100nF זה בסדר אם אתה רוצה להקטין את הגודל / עלות, עדיף לא לרדת מתחת ל- 100nF.

אין להשתמש בקבלים קרמיים. הסיבה היא שקבלים קרמיים יעניקו אפקט פיזואלקטרי לאות AC שגורם לרעש. השתמש בפולי מסוג כלשהו - פוליפרופילן הוא הטוב ביותר אך כל יעשה זאת. ראשי שמע אמיתיים אומרים גם שאסור להשתמש באלקטרוליטיקה מקוונת, אך מעצבים רבים עושים זאת בלי בעיה-סביר להניח כי מדובר ביישומים בעלי טוהר גבוה ולא בעיצוב שמע סטנדרטי כללי.

אין להשתמש בקבלים טנטלום בשום מקום בנתיבי אות שמע (חלק מהמעצבים עשויים שלא להסכים אך הם יכולים לגרום לבעיות איומות)

תחליף מקובל לפוליקרבונט הוא PPS (פוליפנילן סולפיד).

לסרט פוליקרבונט ואיכות פוליסטירן וקבלי טפלון וקבלי קרמיקה NPO/COG יש מקדמי מתח נמוכים מאוד של קיבול ומכאן שעיוות נמוך מאוד והתוצאות ברורות מאוד באמצעות מנתחי ספקטרום כמו גם אוזניים.

הימנע מאלה הדיאלקטריים הקרמיים של קרמיקה גבוהה, יש להם מקדם מתח גבוה אשר אני מניח שיכול להוביל לעיוות כלשהו אם היו משתמשים בהם בשלב בקרת הטון.

מיקום רכיבים

השלב הראשון של כל עיצוב PCB הוא לבחור היכן למקם את הרכיבים. משימה זו נקראת "תכנון רצפה". מיקום רכיבים זהיר יכול להקל על ניתוב האותים ומחיצת הקרקע. זה ממזער את איסוף הרעש ואת שטח הלוח הנדרש.

יש לבחור את מיקום הרכיב בתוך החלק האנלוגי. יש למקם רכיבים כדי למזער את המרחק שאותות שמע עוברים. אתר את מגבר השמע קרוב ככל האפשר לשקע האוזניות ולרמקול. מיקום זה ימזער את קרינת ה- EMI ממגברי הרמקולים מסוג D וימזער את רגישות הרעש של אותות אוזניות בעוצמה נמוכה. מקם את ההתקנים המספקים את האודיו האנלוגי קרוב ככל האפשר למגבר כדי למזער את רמת הרעש בכניסות המגבר. כל עקבות אות הכניסה יפעלו כאנטנות לאותות RF, אך קיצור העקבות מסייע להפחית את יעילות האנטנה לתדרים שמדאיגים בדרך כלל.

שלב 2: אתה צריך…

1. מגבר שמע TEA2025B IC (ebay.com)

2. קבל אלקטרוליטי 100uF 100 יחידות (ebay.com)

3. קבל אלקטרוליטי 470uF 2 יחידות (ebay.com)

4. 2 יח 'קבלים 0.22uF

5. 2 יח 'קבל קרמיקה 0.15uF

6. פוטנציומטר בקרת עוצמת קול כפולה (50 - 100K) (ebay.com)

7. רמקול 2 יח '4 אוהם 2.5 וואט

8. מודול מקלט MP3 + FM (ebay.com)

9. מטריצת LED עם נהג IC (Adafruit.com)

10. לוח Vero וכמה חוטים.

11. ארדואינו UNO (Adafruit.com)

12. מודול RTC DS1307 (Adafruit.com)

שלב 3: יצירת מעגל המגבר

על פי תרשים המעגל המצורף הלחמה כל הרכיבים לתוך הלוח. השתמש בערך מדויק עבור הקבלים. היזהר בקוטביות של הקבלים האלקטרוליטיים. נסה לשמור את כל הקבל קרוב ככל האפשר למעגל הקצר כדי למזער את הרעש. הלחמה ישירה של IC ללא שימוש בבסיס IC. הקפד לחתוך את עקבות בין שני הצדדים של מגבר IC. כל מפרק הלחמה צריך להיות מושלם. זהו מעגל מגבר אודיו, לכן היו מקצוענים בנוגע לחיבור ההלחמה במיוחד בנוגע לקרקע (GND).

שלב 4: בדיקת המעגל באמצעות רמקול

לאחר השלמת כל החיבור וההלחמה, חבר שני רמקולים של 4 אוהם 2.5 וואט למעגל המגבר. חבר מקור שמע למעגל והפעל אותו. אם הכל ילך כשורה אתה תמצא כאן את הצליל ללא רעשים.

השתמשתי במגבר שמע TEA2025B IC להגברת שמע. זהו שבב מגבר אודיו נחמד שפעל בטווח מתח רחב (3 V עד 9 V). אז אתה יכול לבדוק את זה עם כל מתח בטווח. אני משתמש במתאם 9V ועובד מצוין. ה- IC יכול להפעיל מצב חיבור כפול או גשר. לפרטים נוספים אודות שבב המגבר אנא בדוק את גליון הנתונים.

שלב 5: הכנת לוח חזית Dot Matrix

להדמיה של אות שמע ותצוגת תאריך ושעה הגדרתי תצוגת מטריצות נקודה בצד הקדמי של תיבת המגבר. כדי לבצע את העבודה בצורה יפה השתמשתי בכלי סיבוב כדי לחתוך את המסגרת לפי גודל המטריצה. אם הצג שלך אינו כולל שבב נהג משולב השתמש בנפרד. אני מעדיף מטריצה דו-צבעית של Adafruit. לאחר בחירת תצוגת מטריקס מושלמת התאם את התצוגה לבסיס בעזרת דבק חם.

נחבר אותו ללוח Arduino מאוחר יותר. התצוגה הדו-צבעית של Adafruit משתמשת בפרוטוקול i2c כדי לתקשר עם מיקרו-בקר. אז, נחבר את סיכת SCL ו- SDA של מנהל ההתקן IC ללוח ה- Arduino.

שלב 6: תכנות עם Arduino

חבר את תצוגת מטריצת הנקודות החכמה של דו-צבע Adafruit כ:

1. חבר את סיכת 5V Arduino למטריצת LED + סיכה.
2. חבר את סיכת ה- GNU של Arduino הן לנעץ ה- GND של מגבר המיקרופון והן למטרת ה- LED.
3. אתה יכול להשתמש במעקה חשמלי של לוח, או שלארדואינו יש מספר סיכות GND זמינות. חבר את הסיכה האנלוגית של Arduino 0 לסיכת אות השמע.
4. חבר את סיכות ה- Arduino SDA ו- SCL לתרמיל המטריקס D (נתונים) ו- C (שעון), בהתאמה.
5. לוחות Arduino קודמים אינם כוללים סיכות SDA ו- SCL - במקום זאת, השתמשו בסיכות אנלוגיות 4 ו -5.
6. העלה את התוכנית המצורפת ובדוק אם היא פועלת או לא:

התחל בהורדת מאגר Piccolo מ- Github. בחר בכפתור "הורד ZIP". לאחר סיום הפעולה, פתח את קובץ ה- ZIP שהתקבל בכונן הקשיח שהתקבל. בפנים יהיו שתי תיקיות: יש להעביר את "פיקולו" לתיקיית מחברת הסקיצות הרגילה שלך. יש להעביר את "ffft" לתיקיית "ספריות" הארטואינו שלך (בתוך תיקיית סקיצות הסקיצות - אם היא לא שם, צור אחת). אם אינך בקי בהתקנת ספריות ארדואינו, עקוב אחר מדריך זה. ולעולם אל תתקין בתיקיית הספרייה הסמוכה ליישום Arduino עצמו … המיקום הנכון הוא תמיד תת -ספרייה של תיקיית הבית שלך! אם עדיין לא התקנת את ספריית התרמילים LED של Adafruit (לשימוש במטריצת ה- LED), אנא הורד והתקן גם לאחר שהתיקיות והספריות נמצאות, הפעל מחדש את ה- IDE של Arduino, והשרטוט "Piccolo" אמור להיות זמין מהתפריט File-> Sketchbook.

כשהסקיצה של Piccolo פתוחה, בחר את סוג לוח ה- Arduino והיציאה הטורית שלך מתפריט הכלים. לאחר מכן לחץ על כפתור העלאה. כעבור רגע, אם הכל ילך כשורה, תראה את ההודעה "סיום ההעלאה". אם הכל ילך כשורה תראה את ספקטרום השמע עבור כל קלט שמע.

אם המערכת שלך עובדת טוב אז העלה את הסקיצה complete.ino המצורפת עם השלב להוספת שעון בינארי עם הדמיית השמע. עבור כל קלט שמע הרמקול יציג ספקטרום שמע אחרת הוא יציג את השעה והתאריך.

שלב 7: תיקון כל הדברים יחד

כעת, צרף את מעגל המגבר שבנית בשלב הקודם לקופסה בעזרת דבק חם. עקוב אחר התמונות המצורפות עם שלב זה.

לאחר חיבור מעגל מגבר, חבר כעת מודול מקלט MP3 + FM לקופסה. לפני תיקון הדבק בצע בדיקה כדי לוודא שהוא פועל. אם זה עובד בסדר לתקן את זה עם דבק. פלט השמע של מודול MP3 צריך להיות מחובר לכניסה של מעגל המגבר.

שלב 8: חיבורים פנימיים ומוצר סופי

אם הרמקול מקבל ואות שמע הוא מראה ספקטרום אודיו אחרת מציג תאריך ושעה בפורמט בינארי BCD. אם אתה אוהב תכנות וטכנולוגיה דיגיטלית, אז אני בטוח שאתה אוהב בינארי. אני אוהב שעון בינארי ובינארי. בעבר הכנתי שעון יד בינארי ופורמט הזמן זהה לחלוטין לשעון הקודם שלי. אז, להמחשה על פורמט הזמן הוספתי תמונה קודמת של השעון שלי מבלי לייצר עוד.

תודה.

פרס רביעי בתחרות מעגלים 2016

פרס ראשון בתחרות המגברים והרמקולים 2016