HackerBox 0037: WaveRunner: 10 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Tässä kuussa HackerBox Hackers tutkii aaltosignaaleja ja äänisignaalin käsittelykokeita digitaalisissa tietokoneympäristöissä sekä analogisia elektronisia testauslaitteita. Tämä opas sisältää tietoja HackerBox #0037: n käytön aloittamisesta, jonka voit ostaa täältä niin kauan kuin tavaraa riittää. Lisäksi, jos haluat saada tällaisen HackerBoxin postilaatikkoosi joka kuukausi, tilaa HackerBoxes.com ja liity vallankumoukseen!

HackerBox 0037: n aiheet ja oppimistavoitteet:

• Asenna ja määritä GNU Octave -ohjelmisto
• Aaltosignaalien esittäminen ja käsittely tietokoneessa
• Tutustu GNU Octaven äänenkäsittelytoimintoihin
• Yhdistä äänisignaaleja tietokoneen ja ulkoisen laitteiston välillä
• Kokoa äänitestit käyttämällä vahvistimia ja tasonilmaisimia
• Rakenna 1 MHz: n moniaaltomuotoinen signaaligeneraattori

HackerBoxes on kuukausittainen tilauslaatikkopalvelu DIY -elektroniikalle ja tietotekniikalle. Olemme harrastajia, tekijöitä ja kokeilijoita. Olemme unelmien haaveilijoita.

HACK PLANET

Vaihe 1: HackerBox 0037: Laatikon sisältö

• XR2206 -signaaligeneraattorisarja
• Laserleikattu akryylikotelo signaaligeneraattorille
• Ainutlaatuinen äänen testausalusta
• Kaksi LM386 -äänivahvistinsarjaa
• Kaksi KA2284 -äänitason ilmaisinta
• USB -äänikortti
• Kaksi 40 mm: n 3 W: n kaiutinta
• Alligaattoripidikkeiden sarja
• Kaksi 3,5 mm: n äänikaapelia
• Kaksi 3,5 mm: n äänieristysmoduulia
• microUSB -katkaisumoduuli
• 9 V: n akunpidike ja piippu signaaligeneraattorille
• Ainutlaatuinen Cloud Computing -tarra
• Ainutlaatuinen HackLife pipohattu

Muutamia muita asioita, joista on apua:

• Juotosrauta, juote ja perusjuottotyökalut
• Tietokone GNU Octaven ja muiden ohjelmistojen käyttämiseen
• Yksi 9V akku
• Yksi viileä pää urheilulliselle HackLife -pipohatulle

Mikä tärkeintä, tarvitset seikkailutunnetta, hakkerihenkeä, kärsivällisyyttä ja uteliaisuutta. Elektroniikan rakentaminen ja kokeileminen, vaikkakin erittäin palkitsevaa, voi olla hankalaa, haastavaa ja jopa turhauttavaa toisinaan. Tavoitteena on edistyminen, ei täydellisyys. Kun jatkat ja nautit seikkailusta, tästä harrastuksesta voi saada paljon tyydytystä. Me kaikki nautimme HackLifen elämisestä, uuden tekniikan oppimisesta ja hienojen projektien rakentamisesta. Ota jokainen askel hitaasti, muista yksityiskohdat ja älä pelkää pyytää apua.

HackerBoxesin usein kysytyissä kysymyksissä on runsaasti tietoa nykyisille ja tuleville jäsenille.

Vaihe 2: Aallot

Aalto on häiriö, joka siirtää energiaa aineen tai avaruuden läpi, ja siihen liittyy vain vähän tai ei lainkaan massansiirtoa. Aallot koostuvat fyysisen väliaineen tai kentän värähtelyistä tai värähtelyistä suhteellisen kiinteiden paikkojen ympärillä. Matematiikan näkökulmasta aallot ajan ja tilan funktioina ovat signaaliluokka. (Wikipedia)

Vaihe 3: GNU Octave

GNU Octave -ohjelmisto on suosittu alusta aaltomuotojen esittämiseen ja käsittelyyn tietokoneessa. Octavessa on korkean tason ohjelmointikieli, joka on ensisijaisesti tarkoitettu numeerisiin laskutoimituksiin. Octave on hyödyllinen erilaisten numeeristen kokeiden suorittamiseen kielellä, joka on enimmäkseen yhteensopiva MATLABin kanssa. Osana GNU -projektia Octave on ilmainen ohjelmisto GNU General Public License -sopimuksen mukaisesti. Octave on yksi suurimmista ilmaisista vaihtoehdoista MATLABille, muut ovat Scilab ja FreeMat.

Lataa ja asenna Octave mihin tahansa käyttöjärjestelmään yllä olevan linkin kautta.

Opetusohjelma: Octaven käytön aloittaminen

DrapsTV: n Octave -video -opetusohjelmat:

1. Johdanto ja asennus
2. Perustoiminnot
3. Tietojen lataaminen, tallentaminen ja käyttö
4. Tietojen piirtäminen
5. Valvontalausunnot
6. Toiminnot

Vaikka emme kuulukaan aaltojen ja äänenkäsittelyn alaan, voit löytää mieleenpainuvaa materiaalia, jota voit työskennellä Octavessa etsimällä MATLAB -aiheita, kuten "DSP IN MATLAB" tai "NEURAL NETWORKS IN MATLAB". Se on erittäin tehokas alusta. Kaninreikä menee melko syvälle.

Vaihe 4: Äänisignaalin liitäntä

Tietokoneessa luodut äänitaajuussignaalit voidaan kytkeä ulkoiseen laitteistoon äänikortin kaiutinlähdön avulla. Samoin äänikortin mikrofonituloa voidaan käyttää ulkoisten äänitaajuussignaalien yhdistämiseen helposti tietokoneeseen.

USB -äänikortin käyttäminen on hyvä idea tällaisille sovelluksille, jotta tietokoneen emolevyn äänipiirit eivät vahingoitu, jos jokin menee pieleen. Pari 3,5 mm: n audiokaapelia ja 3,5 mm: n katkaisumoduulia ovat varsin hyödyllisiä piirien, kaiuttimien ja USB -äänikortin porttien liittämisessä.

GNU Octave -sovelluksen lisäksi äänikortin oskilloskooppeja varten leijuu hienoja projekteja, joiden avulla voit "piirtää" riittävän matalan taajuuden signaaleja mikrotietokoneen äänikortin näytteille ottamiseksi.

Vaihe 5: Äänisignaalit GNU Octavessa

Octavessa on todella hyödyllisiä äänenkäsittelytoimintoja.

Nämä videot (ja muut) Dan Princesta ovat hyvä alku:

Video - Opi Ääni DSP 1: Aloittaminen Sinioskillaattorin tekeminen

Video - Opi ääni DSP 2: Perusaaltomuodot ja näytteenotto

Vaihe 6: Äänitestit - kaksi vaihtoehtoa

Audio Testbed on hyödyllinen audiosignaalien kuunteluun kahdella kanavalla (stereo vasen, oikea tai mikä tahansa muu signaali). Jokaiselle kanavalle linjatason tuloa voidaan vahvistaa, visualisoida LED-tason ilmaisimella ja lopulta ohjata 40 mm: n äänikaiuttimeen.

KOKOAMISVAIHTOEHDOT

Äänitestilevy voidaan koota erillisinä kytkettyinä moduuleina tai yhtenä integroiduna alustana. Päätä, mitä vaihtoehtoa haluat ennen kokoonpanon aloittamista, ja noudata tämän oppaan vastaavaa vaihetta.

VAHVISTIN

Kaksi äänivahvistinta perustuvat LM386 -integroituun piiriin (wiki).

LED -TASON MERKKIVALO

Kaksi tason ilmaisinta perustuvat integroituun piiriin KA2284 (tietolomake).

Vaihe 7: Asennusvaihtoehto 1 - erilliset moduulit

Kun päätät koota äänitestilevyn erillisinä kytkettyinä moduuleina, koota vain kaksi äänivahvistinta ja kaksi tasomittarimoduulia erillisinä sarjoina.

ÄÄNENVAHVISTIN

• Aloita kahdella aksiaalisella vastuksella (ei polarisoitua)
• R1 on 1 K ohmia (ruskea, musta, musta, ruskea, ruskea)
• R2 on DNP (älä täytä)
• R10 on 4,7 K ohmia (keltainen, violetti, musta, ruskea ruskea)
• Asenna seuraavaksi kaksi pientä keraamista kondensaattoria
• C5 ja C8 ovat molemmat pieniä "104" korkkeja (ei polarisoituja)
• Seuraava juotos 8 -nastaisessa DIP -liittimessä (huomioi silkkipaino)
• Aseta siru sen jälkeen, kun pistorasia on juotettu
• Kolme elektrolyyttistä korkkia C6, C7, C9 on polarisoitu
• Korkkeissa silkkipainan varjostettu puoli on "-" lyijy (lyhyt lanka)
• LED on polarisoitu "+" -merkinnällä pitkän johdon osalta
• Juotos loput komponentit
• Liitä kaiutin "SP" -otsikkoon
• Virta 3-12 V (esimerkki: micoUSB-katkaisu 5 V: lle)

ÄÄNITASON MERKKIVALO

• Aloita kahdella aksiaalisella vastuksella (ei polarisoitua)
• R1 on 100 ohmia (ruskea, musta, musta, musta, ruskea)
• R2 on 10 K ohmia (ruskea, musta, musta, punainen, ruskea)
• KA2284 SIP (yksittäinen inline -paketti) on kulmassa tapissa 1
• Silkkipainan SIP -merkintä näyttää laatikon nastalle 1
• Huomaa, että molemmat korkit C1 ja C2 ovat eri arvoja
• Sovita ne piirilevyyn ja suuntaa pitkä johto "+" -reikään
• Nyt D5 on punainen LED, muut neljä D1-D4 ovat vihreitä
• LEDit polarisoidaan pitkällä johdolla "+" -reikään
• Trimmerin potentiometri ja otsikot sopivat kuvan mukaisesti
• Liitä signaali, kuten t -äänitulo
• Virta 3,5-12 V (esimerkki: microUSB-katkaisu 5 V: lle)

Vaihe 8: Asennusvaihtoehto 2 - integroitu alusta

Kun päätät koota audiotestialustan integroituun alustaan, neljästä moduulisarjasta valitut komponentit (kaksi äänivahvistinta ja kaksi tasonilmaisinta) on juotettu yksinomaiseen äänitestilevyn piirilevyyn sekä kaksi 40 mm: n kaiutinta ja microUSB -katkaisu 5 V: n teholle.

• Aloita aksiaalivasteista (ei polarisoitu)
• R2 ja R9 ovat 4,7 K ohmia (keltainen, violetti, musta, ruskea, ruskea)
• R3 ja R10 ovat DNP (älä täytä)
• R4 on 1 K ohmia (ruskea, musta, musta, ruskea, ruskea)
• R5 ja R11 ovat 100 ohmia (ruskea, musta, musta, musta, ruskea)
• R6 ja R12 ovat 10K ohmia (ruskea, musta, musta, punainen, ruskea)
• Seuraavaksi juotetaan pistokkeet IC1 ja IC2
• Aseta sirut sen jälkeen, kun pistorasiat on juotettu
• Seuraavaksi juotetaan neljä pientä keraamista korkkia C4, C5, C10, C11
• Keraamiset korkit on merkitty "104", eivätkä ne ole polarisoituneita
• Yhdeksän elektrolyyttikuppia on polarisoitu "+" -merkillä pitkän johdon osalta
• C1 on 1000 uF
• C2 ja C8 ovat 100uF
• C3, C6, C9, C12 ovat 10uF
• C7 ja C13 ovat 2,2 uF
• Yksitoista LEDiä on polarisoitu
• Lyhyt lanka "-" menee reikään ympyrän tasaisen sivun lähellä
• Kaksi punaista LEDiä menee uloimpaan LED -tyynyyn kummassakin päässä
• Kummallakin puolella olevat neljä sisäistä LEDiä ovat vihreitä
• Kirkas/sininen LED (yhdestä vahvistinsarjasta) on keskellä
• KA2284 SIP (yksittäinen inline -paketti) on kulmassa tapissa 1
• USB -katkaisu on tasainen piirilevylle ja nastat molempien levyjen läpi
• 3,5 mm: n liitin, trimmerit ja kattilat asennetaan aluksella olevan kuvan mukaisesti
• Kuumaliimakaiuttimet piirilevylle ennen juottamista leikattujen johtimien kanssa
• Virta microUSB -katkaisun kautta (5V)

Vaihe 9: Signaaligeneraattori

Toimintogeneraattorisarjassa on XR2206-integroitu piiri (tietolomake) ja laserleikattu akryylikotelo. Se pystyy tuottamaan sini-, kolmio- ja neliöaaltosignaaleja taajuusalueella 1-1 000 000 Hz.

Tekniset tiedot

• Jännitesyöttö: 9-12V DC-tulo
• Aaltomuodot: neliö, sini ja kolmio
• Impedanssi: 600 ohmia + 10%
• Taajuus: 1Hz - 1MHz

SINIAALTO

• Amplitudi: 0 - 3 V 9 V DC -tulossa
• Vääristymä: Alle 1% (1 kHz)
• Tasaisuus: +0,05 dB 1 Hz - 100 kHz

KANTTIAALTO

• Amplitudi: 8V (ilman kuormaa) 9V DC -tulossa
• Nousuaika: Alle 50ns (1kHz)
• Fall Time: Alle 30ns (1kHz)
• Symmetria: Alle 5% (1 kHz)

KOLMEKULMA -AALTO

• Amplitudi: 0 - 3 V 9 V DC -tulossa
• Lineaarisuus: Alle 1% (jopa 100 kHz) 10 m

Vaihe 10: HackLife

Kiitos, että liityit HackerBoxin jäseniin ympäri maailmaa Livin 'the HackLife.

Jos olet nauttinut tästä Instructable -ohjelmasta ja haluat, että postilaatikkoosi saapuu viileä laatikko hakkeroituja elektroniikka- ja tietotekniikkaprojekteja joka kuukausi, liity vallankumoukseen surffaamalla HackerBoxes.com -sivustolle ja tilaa kuukausittainen yllätyslaatikko.

Ota yhteyttä ja jaa menestyksesi alla olevissa kommenteissa tai HackerBoxesin Facebook -sivulla. Kerro meille toki, jos sinulla on kysyttävää tai tarvitset apua missä tahansa. Kiitos, että olet osa HackerBoxesia!