HackerBox 0037: WaveRunner: 10 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Ta mesec HackerBox Hekerji raziskujejo valovne signale in preskusne zvočne signale v digitalnih računalniških okoljih ter analogne elektronske testne instrumente. Ta navodila vsebujejo informacije za začetek uporabe HackerBox -a #0037, ki ga lahko kupite tukaj, dokler so na zalogi. Če želite vsak mesec v svoj nabiralnik prejemati takšen HackerBox, se naročite na HackerBoxes.com in se pridružite revoluciji!

Teme in učni cilji za HackerBox 0037:

• Namestite in konfigurirajte programsko opremo GNU Octave
• Predstavljajte in upravljajte valovne signale v računalniku
• Raziščite funkcionalnost obdelave zvoka GNU Octave
• Povežite zvočne signale med računalnikom in zunanjo strojno opremo
• S pomočjo ojačevalnikov in indikatorjev nivoja sestavite zvočne testne postelje
• Zgradite 1MHz generator več valovnih oblik signala

HackerBoxes je storitev mesečne naročnine na elektroniko in računalniško tehnologijo DIY. Smo ljubitelji, ustvarjalci in eksperimentatorji. Mi smo sanjači sanj.

ZDRUŽITE PLANETO

1. korak: HackerBox 0037: Vsebina škatle

• Komplet generatorja signalov XR2206
• Lasersko izrezano akrilno ohišje za generator signalov
• Ekskluzivna avdio testna vezja
• Dva kompleta avdio ojačevalnikov LM386
• Dva kompleta indikatorjev zvočne ravni KA2284
• Zvočna kartica USB
• Dva 40 mm 3W zvočnika
• Set aligatorskih sponk
• Dva 3,5 -milimetrska avdio kabla
• Dva 3,5 mm modula za prekinitev zvoka
• Prekinitveni modul microUSB
• 9V sponka za baterijo s sodom za generator signalov
• Ekskluzivna nalepka za računalništvo v oblaku
• Ekskluzivni klobuk HackLife

Nekaj drugih stvari, ki vam bodo v pomoč:

• Spajkalnik, spajkalnik in osnovna orodja za spajkanje
• Računalnik za izvajanje GNU Octave in drugo programsko opremo
• Ena 9V baterija
• Ena kul glava za športni klobuk HackLife Beanie

Najpomembneje je, da boste potrebovali občutek pustolovščine, hekerskega duha, potrpežljivost in radovednost. Gradnja in eksperimentiranje z elektroniko, čeprav zelo koristno, sta včasih lahko težavna, zahtevna in celo frustrirajoča. Cilj je napredek in ne popolnost. Ko vztrajate in uživate v pustolovščini, lahko ta hobi prinese veliko zadovoljstvo. Vsi uživamo v življenju HackLifea, učenju nove tehnologije in ustvarjanju kul projektov. Vsak korak naredite počasi, upoštevajte podrobnosti in ne bojte se prositi za pomoč.

V pogostih vprašanjih o HackerBoxes je veliko informacij za sedanje in bodoče člane.

2. korak: Valovi

Val je motnja, ki prenaša energijo skozi snov ali prostor z majhnim ali brez povezanega prenosa mase. Valovi so sestavljeni iz nihanj ali vibracij fizičnega medija ali polja okoli relativno fiksnih mest. Z vidika matematike so valovi kot funkcije časa in prostora razred signalov. (Wikipedia)

3. korak: GNU Octave

Programska oprema GNU Octave je priljubljena platforma za predstavitev in upravljanje valovnih oblik v računalniku. Octave ima programski jezik na visoki ravni, namenjen predvsem numeričnim izračunom. Octave je uporaben za izvajanje različnih numeričnih poskusov z uporabo jezika, ki je večinoma združljiv z MATLAB. Kot del projekta GNU je Octave brezplačna programska oprema pod pogoji Splošne javne licence GNU. Octave je ena večjih brezplačnih alternativ MATLAB -u, druga sta Scilab in FreeMat.

Sledite zgornji povezavi, če želite prenesti in namestiti Octave za kateri koli OS.

Vadnica: Kako začeti z Octave

Video vadnice Octave iz DrapsTV:

1. Uvod in nastavitev
2. Osnovne operacije
3. Nalaganje, shranjevanje in uporaba podatkov
4. Izris podatkov
5. Izjave o nadzoru
6. Funkcije

Medtem ko tukaj ni področja uporabe osnovnih valov in zvočne obdelave, lahko v Octaveu najdete nekaj osupljivega materiala za delo v Octaveju, tako da iščete teme MATLAB, kot sta "DSP IN MATLAB" ali "NEURAL NETWORKS IN MATLAB". To je zelo zmogljiva platforma. Zajčja luknja gre precej globoko.

4. korak: Vmesnik zvočnega signala

Zvočne frekvenčne signale, ustvarjene v računalniku, je mogoče povezati z zunanjo strojno opremo z izhodom zvočnika zvočne kartice. Podobno lahko vhod za mikrofon zvočne kartice uporabite za enostavno povezovanje zunanjih zvočnih frekvenčnih signalov v računalnik.

Uporaba zvočne kartice USB je dobra ideja za takšne aplikacije, da preprečite poškodbe zvočnega vezja matične plošče računalnika, če bi šlo kaj narobe. Nekaj 3,5 -milimetrskih zvočnih krmilnih kablov in 3,5 -milimetrskih odklopnih modulov sta zelo uporabna za povezovanje vezij, zvočnikov in drugih naprav z vrati na zvočni kartici USB.

Poleg uporabe z GNU Octave obstaja nekaj kul projektov za osciloskope zvočnih kartic, ki vam bodo omogočili "risanje" signalov dovolj nizke frekvence, da jih lahko vzorčite z mikroračunalniško zvočno kartico.

5. korak: Zvočni signali v GNU Octave

Octave ima nekaj zelo uporabnih funkcij za obdelavo zvoka.

Ti videoposnetki (in drugi) iz Dana Princea so odličen začetek:

Video - Naučite se avdio DSP 1: Začetek izdelave sinusnega oscilatorja

Video - Naučite se avdio DSP 2: osnovne valovne oblike in vzorčenje

6. korak: Avdio testna miza - dve možnosti

Avdio testna plošča je uporabna za poslušanje avdio frekvenčnih signalov na dveh kanalih (stereo levo, desno ali katera koli druga dva signala). Za vsak kanal je mogoče ojačati linijski vhod, ga prikazati z LED indikatorjem nivoja in na koncu pripeljati do 40-milimetrskega zvočnika.

MOŽNOSTI SESTAVLJANJA

Zvočno testno ploščo lahko sestavite kot ločene sklopljene module ali kot eno samo integrirano platformo. Preden začnete sestavljati, se odločite, katera možnost vam je ljubša, in sledite ustreznemu koraku v tem priročniku.

OJAČALNIK

Dva zvočna ojačevalnika sta zasnovana na integriranem vezju LM386 (wiki).

LED LIKALNIK RAVNE

Indikatorja dveh ravni temeljita na integriranem vezju KA2284 (podatkovni list).

Korak 7: Možnost montaže 1 - ločeni moduli

Ko se odločite, da boste avdio testno ploščo sestavili kot ločene sklopljene module, preprosto sestavite dva zvočna ojačevalnika in dva indikatorska modula nivoja kot ločena kompleta.

AUDIO OJAČALNIK

• Začnite z dvema aksialnima uporoma (nista polarizirana)
• R1 je 1K ohm (rjava, črna, črna, rjava, rjava)
• R2 je DNP (ne napolni)
• R10 je 4,7 K Ohm (rumena, vijolična, črna, rjavo rjava)
• Nato namestite dva majhna keramična kondenzatorja
• C5 in C8 sta majhna "104" pokrovčka (nista polarizirana)
• Naslednja spajkanja v 8pin vtičnici DIP (upoštevajte orientacijo na sitotisku)
• Vstavite čip PO tem, ko je vtičnica spajkana
• Tri elektrolitske kape C6, C7, C9 so polarizirane
• Za kape je zasenčena polovica na sitotisku "-" svinec (kratka žica)
• LED je polarizirana z oznako "+" za dolgo žico
• Spajkajte preostale komponente
• Zvočnik priključite na glavo "SP"
• Napajanje s 3-12V (primer: prekinitev micoUSB za 5V)

INDIKATOR AUDIO RAVNE

• Začnite z dvema aksialnima uporoma (nista polarizirana)
• R1 je 100 ohmov (rjava, črna, črna, črna, rjava)
• R2 je 10K Ohm (rjava, črna, črna, rdeča, rjava)
• KA2284 SIP (enojni vrstni paket) je pod kotom 1
• Oznaka SIP za sitotisk prikazuje polje za pin 1
• Upoštevajte, da sta dve veliki črki C1 in C2 različni vrednosti
• Poravnajte jih s tiskanim vezjem in dolgo žico usmerite v luknjo "+"
• Zdaj je D5 rdeča LED, drugi štirje D1-D4 so zeleni
• LED diode so polarizirane z dolgo žico do luknje "+"
• Potenciometer za trimer in glave se prilegajo, kot je prikazano
• Priključite signal, kot je avdio vhod
• Napajanje s 3,5-12 V (primer: prekinitev microUSB za 5 V)

8. korak: Možnost montaže 2 - Integrirana platforma

Ko se odločite, da boste avdio testno ploščo sestavili kot integrirano platformo, so izbrane komponente iz štirih kompletov modulov (dva zvočna ojačevalnika in dva indikatorja nivoja) spajkane na ekskluzivno avdio tiskano vezje skupaj z dvema 40 mm zvočnikoma in izhodom microUSB za napajanje 5 V.

• Začnite z aksialnimi upori (niso polarizirani)
• R2 in R9 sta 4,7 K Ohm (rumena, vijolična, črna, rjava, rjava)
• R3 in R10 sta DNP (ne naseljujeta)
• R4 je 1K ohm (rjava, črna, črna, rjava, rjava)
• R5 in R11 sta 100 ohmov (rjava, črna, črna, črna, rjava)
• R6 in R12 sta 10K Ohm (rjava, črna, črna, rdeča, rjava)
• Nato spajkajte vtičnice za IC1 in IC2
• Vstavite žetone PO tem, ko so vtičnice spajkane
• Nato spajkajte štiri majhne keramične kape C4, C5, C10, C11
• Keramični pokrovi so označeni s "104" in niso polarizirani
• Devet elektrolitskih pokrovčkov je polarizirano z "+" za dolgo žico
• C1 je 1000uF
• C2 in C8 sta 100uF
• C3, C6, C9, C12 so 10uF
• C7 in C13 sta 2,2 uF
• Enajst LED je polariziranih
• Kratka žica "-" gre v luknjo blizu ravne strani kroga
• Dve rdeči LED diodi greta do najbolj zunanje LED ploščice na vsakem koncu
• Štiri notranje LED diode na vsaki strani so zelene
• Na sredini je jasna/modra LED (iz enega kompleta ojačevalnikov)
• KA2284 SIP (enojni vrstni paket) je pod kotom 1
• Izhod USB leži ravno na tiskanem vezju z zatiči skozi obe plošči
• 3,5 -milimetrski vtič, trimerji in lonci se namestijo, kot je prikazano na krovu
• Zvočnike z vročim lepilom na tiskano vezje pred spajkanjem z obrezanimi vodili
• Napajanje prek prekinitve microUSB (5V)

9. korak: Generator signala

Komplet za ustvarjanje funkcij vsebuje integrirano vezje XR2206 (podatkovni list) in lasersko izrezano akrilno ohišje. Sposoben je ustvariti izhodne signale sinusov, trikotnikov in kvadratnih valov v frekvenčnem območju 1-1, 000, 000 Hz.

Specifikacije

• Napajanje: 9-12V DC vhod
• Valovne oblike: kvadrat, sinus in trikotnik
• Impedanca: 600 Ohm + 10%
• Frekvenca: 1Hz - 1MHz

SINUSNI VAL

• Amplituda: 0 - 3V pri 9V DC vhodu
• Popačenje: Manj kot 1% (pri 1 kHz)
• Ravnost: +0,05 dB 1Hz - 100kHz

Kvadratni val

• Amplituda: 8V (brez obremenitve) na 9V DC vhodu
• Čas vzpona: manj kot 50ns (pri 1 kHz)
• Čas padca: manj kot 30 ns (pri 1 kHz)
• Simetrija: Manj kot 5% (pri 1 kHz)

TROKOTNI VAL

• Amplituda: 0 - 3V pri 9V DC vhodu
• Linearnost: manj kot 1% (do 100 kHz) 10 m

10. korak: HackLife

Hvala, ker ste se pridružili članom HackerBox -a po vsem svetu in živite v HackLifeu.

Če ste uživali v tem Instructable in bi radi vsak mesec na vaš nabiralnik prišli kul škatla elektronike in projektov računalniške tehnologije, se pridružite revoluciji tako, da brskate po naslovu HackerBoxes.com in se naročite na prejemanje naše mesečne škatlice presenečenj.

Dosezite in delite svoj uspeh v spodnjih komentarjih ali na Facebook strani HackerBoxes. Vsekakor nam sporočite, če imate kakršna koli vprašanja ali potrebujete pomoč pri čem. Hvala, ker ste del HackerBoxes!