HackerBox 0037: WaveRunner: 10 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Denne måneden utforsker HackerBox Hackers bølgesignaler og testsenger for lydsignalbehandling i digitale datamiljøer samt analoge elektroniske testinstrumenter. Denne instruksen inneholder informasjon om hvordan du kommer i gang med HackerBox #0037, som kan kjøpes her så lenge lageret rekker. Hvis du også ønsker å motta en HackerBox som denne rett i postkassen din hver måned, kan du abonnere på HackerBoxes.com og bli med i revolusjonen!

Emner og læringsmål for HackerBox 0037:

• Installer og konfigurer GNU Octave -programvare
• Representere og manipulere bølgesignaler i en datamaskin
• Utforsk lydbehandlingsfunksjonaliteten til GNU Octave
• Par lydsignaler mellom en datamaskin og ekstern maskinvare
• Monter lydprøvesenger ved hjelp av forsterkere og nivåindikatorer
• Konstruer en 1MHz flerbølgeform-signalgenerator

HackerBoxes er den månedlige abonnementstjenesten for DIY -elektronikk og datateknologi. Vi er hobbyfolk, produsenter og eksperimenter. Vi er drømmerne om drømmer.

HAKK PLANETEN

Trinn 1: HackerBox 0037: Innhold i esken

• XR2206 Signalgeneratorsett
• Laserskåret akrylkapsling for signalgenerator
• Eksklusivt lydtestet PCB
• To LM386 lydforsterker -sett
• To KA2284 lydnivåindikatorsett
• USB lydkort
• To 40 mm 3W høyttalere
• Sett med Alligator Clip Leads
• To 3,5 mm lydkabler
• To 3,5 mm lydbruddsmoduler
• microUSB Breakout -modul
• 9V batteriklips med fat for signalgenerator
• Eksklusivt dekal for skyberegning
• Eksklusiv HackLife lue

Noen andre ting som vil være nyttige:

• Loddejern, lodde og grunnleggende loddeverktøy
• Datamaskin for kjøring av GNU Octave og annen programvare
• Ett 9V batteri
• Ett kult hode for den sportslige HackLife -luehatten

Viktigst av alt, trenger du en følelse av eventyr, hackerånd, tålmodighet og nysgjerrighet. Å bygge og eksperimentere med elektronikk, selv om det er veldig givende, kan være vanskelig, utfordrende og til og med frustrerende til tider. Målet er fremgang, ikke perfeksjon. Når du fortsetter og liker eventyret, kan du få mye tilfredshet fra denne hobbyen. Vi liker alle å leve HackLife, lære ny teknologi og bygge kule prosjekter. Ta hvert trinn sakte, vær oppmerksom på detaljene, og ikke vær redd for å be om hjelp.

Det er et vell av informasjon for nåværende og potensielle medlemmer i HackerBoxes FAQ.

Trinn 2: Bølger

En bølge er en forstyrrelse som overfører energi gjennom materie eller rom, med liten eller ingen tilknyttet masseoverføring. Bølger består av svingninger eller vibrasjoner av et fysisk medium eller et felt, rundt relativt faste steder. Fra matematikkens perspektiv er bølger, som funksjoner av tid og rom, en klasse med signaler. (Wikipedia)

Trinn 3: GNU Octave

GNU Octave -programvare er en populær plattform for å representere og manipulere bølgeformer i en datamaskin. Octave har et programmeringsspråk på høyt nivå som først og fremst er beregnet på numeriske beregninger. Octave er nyttig for å utføre forskjellige numeriske eksperimenter ved å bruke et språk som stort sett er kompatibelt med MATLAB. Som en del av GNU -prosjektet er Octave gratis programvare under vilkårene i GNU General Public License. Octave er et av de store gratisalternativene til MATLAB, andre er Scilab og FreeMat.

Følg lenken ovenfor for å laste ned og installere Octave for alle operativsystemer.

Opplæring: Komme i gang med Octave

Octave Video Tutorials fra DrapsTV:

1. Introduksjon og oppsett
2. Grunnleggende operasjoner
3. Laster inn, lagrer og bruker data
4. Plotte data
5. Kontrollerklæringer
6. Funksjoner

Selv om du er utenfor vårt virkeområde for grunnleggende bølger og lydbehandling, kan du finne noe forferdelig materiale å jobbe med i Octave ved å søke på MATLAB -emner som "DSP IN MATLAB" eller "NEURAL NETWORKS IN MATLAB". Det er en veldig kraftig plattform. Kaninhullet går ganske dypt.

Trinn 4: Lydsignalgrensesnitt

Lydfrekvenssignaler opprettet på en datamaskin kan kobles til ekstern maskinvare ved hjelp av høyttalerutgangen på et lydkort. På samme måte kan mikrofoninngangen på et lydkort brukes til enkelt å koble eksterne lydfrekvenssignaler til en datamaskin.

Å bruke et USB -lydkort er en god idé for slike applikasjoner for å forhindre skade på lydkretsen til datamaskinens hovedkort hvis noe skulle gå galt. Et par 3,5 mm audio patchkabler og 3,5 mm breakout -moduler er ganske nyttige for grensesnitt mellom kretser, høyttalere og andre enheter med portene på USB -lydkortet.

I tillegg til bruk med GNU Octave, flyter det noen kule prosjekter for lydkort -oscilloskoper som lar deg "plotte" signaler med tilstrekkelig lav frekvens til å bli samplet av et mikrodatamaskinlydkort.

Trinn 5: Lydsignaler i GNU Octave

Octave har noen virkelig nyttige lydbehandlingsfunksjoner.

Denne videoen (og andre) fra Dan Prince er en god start:

Video - Lær lyd DSP 1: Komme i gang med å lage sinusoscillator

Video - Lær lyd DSP 2: Grunnleggende bølgeformer og prøvetaking

Trinn 6: Lydtestbed - To alternativer

Audio Testbed er nyttig for audition av lydfrekvenssignaler på to kanaler (stereo venstre, høyre eller andre to signaler). For hver kanal kan en inngang på linjenivå forsterkes, visualiseres av en LED-nivåindikator, og til slutt kjøres til en 40 mm lydhøyttaler.

MONTERINGSALTERNATIVER

Lydtestsen kan settes sammen som separate koblede moduler eller som en enkelt integrert plattform. Bestem hvilket alternativ du foretrekker før du begynner montering, og følg det tilsvarende trinnet i denne veiledningen.

FORSTERKER

De to lydforsterkerne er basert på den integrerte LM386 -kretsen (wiki).

LED NIVÅ INDIKATOR

De to nivåindikatorene er basert på KA2284 integrert krets (datablad).

Trinn 7: Monteringsalternativ 1 - Separate moduler

Når du velger å montere lydtestbedet som separate koblede moduler, er det bare å sette sammen de to lydforsterkerne og to nivåindikatormodulene som separate sett.

LYDFORSTERKER

• Start med de to aksiale motstandene (ikke polarisert)
• R1 er 1K Ohm (brun, svart, svart, brun, brun)
• R2 er DNP (ikke fyll ut)
• R10 er 4,7K Ohm (gul, lilla, svart, brunbrun)
• Installer deretter de to små keramiske kondensatorene
• C5 og C8 er begge små "104" hetter (ikke polarisert)
• Neste loddetinn i 8 -pinners DIP -sokkelen (merk silketrykkretning)
• Sett inn brikken ETTER at kontakten er loddet
• De tre elektrolytkappene C6, C7, C9 er polariserte
• For caps er halvskyggen på silketrykket "-" bly (kort ledning)
• Lysdioden er polarisert med "+" markering for den lange ledningen
• Lodd de resterende komponentene
• Koble høyttaleren til "SP" -hodet
• Strøm med 3-12V (eksempel: micoUSB breakout for 5V)

LYDNIVÅINDIKATOR

• Start med de to aksiale motstandene (ikke polarisert)
• R1 er 100 ohm (brun, svart, svart, svart, brun)
• R2 er 10K Ohm (brun, svart, svart, rød, brun)
• KA2284 SIP (single inline package) er vinklet på pinne 1
• SIP -merkingen for silketrykket viser en boks for pinne 1
• Vær oppmerksom på at de to capsene C1 og C2 er forskjellige verdier
• Tilpass dem til kretskortet og orienter lang ledning til hullet "+"
• Nå er D5 rød LED, andre fire D1-D4 er grønne
• Lysdioder er polarisert med lang ledning til "+" hull
• Trimmerpotensiometeret og overskrifter passer som vist
• Koble til signal som t lydinngang
• Strøm med 3,5-12V (eksempel: microUSB breakout for 5V)

Trinn 8: Monteringsalternativ 2 - Integrert plattform

Når du velger å montere lydtestbedet som en integrert plattform, blir utvalgte komponenter fra de fire modulene (to lydforsterkere og to nivåindikatorer) loddet til det eksklusive lydtest -kretskortet, sammen med to 40 mm høyttalere og et microUSB -utbrudd for 5V strøm.

• Start med de aksiale motstandene (ikke polarisert)
• R2 og R9 er 4,7K Ohm (gul, lilla, svart, brun, brun)
• R3 og R10 er DNP (fylles ikke ut)
• R4 er 1K Ohm (brun, svart, svart, brun, brun)
• R5 og R11 er 100 Ohm (brun, svart, svart, svart, brun)
• R6 og R12 er 10K Ohm (brun, svart, svart, rød, brun)
• Deretter loddes stikkontaktene for IC1 og IC2
• Sett inn sjetonger ETTER stikkontaktene er loddet
• Neste loddetinn fire små keramiske hetter C4, C5, C10, C11
• De keramiske hettene er merket "104" og er ikke polariserte
• De ni elektrolytiske hettene er polarisert med et "+" for den lange ledningen
• C1 er 1000uF
• C2 og C8 er 100uF
• C3, C6, C9, C12 er 10uF
• C7 og C13 er 2.2uF
• De elleve lysdiodene er polariserte
• Den korte ledningen "-" går i hullet nær den flate siden av sirkelen
• To røde lysdioder går til den ytterste LED -puten i hver ende
• De fire indre lysdiodene på hver side er grønne
• En enkelt klar/blå LED (fra ett forsterkersett) er i midten
• KA2284 SIP (single inline package) er vinklet på pinne 1
• USB -utbruddet ligger flatt på PCB med pinner gjennom begge kortene
• 3,5 mm -kontakten, trimmere og gryter installeres som vist om bord
• Varmlimhøyttalere på PCB før lodding med trimmede ledninger
• Strøm via microUSB breakout (5V)

Trinn 9: Signalgenerator

Funksjonsgeneratorsettet har en integrert krets XR2206 (datablad) og et laserskåret akrylskap. Den er i stand til å generere Sine, Triangle og Square Wave utgangssignaler i frekvensområdet 1-1, 000, 000 Hz.

Spesifikasjoner

• Spenningsforsyning: 9-12V DC-inngang
• Bølgeformer: Firkant, Sinus og Trekant
• Impedans: 600 Ohm + 10%
• Frekvens: 1Hz - 1MHz

SINUSBØLGE

• Amplitude: 0 - 3V ved 9V DC inngang
• Forvrengning: Mindre enn 1% (ved 1 kHz)
• Flathet: +0,05 dB 1 Hz - 100 kHz

SQUARE WAVE

• Amplitude: 8V (ingen belastning) ved 9V DC inngang
• Stigningstid: Mindre enn 50ns (ved 1kHz)
• Falltid: Mindre enn 30ns (ved 1kHz)
• Symmetri: Mindre enn 5% (ved 1 kHz)

TRIANGLE WAVE

• Amplitude: 0 - 3V ved 9V DC inngang
• Linearitet: Mindre enn 1% (opptil 100kHz) 10m

Trinn 10: HackLife

Takk for at du ble med i HackerBox -medlemmer over hele verden Livin 'the HackLife.

Hvis du har hatt glede av denne instruksjonsboken og ønsker å ha en kul boks med hackbar elektronikk og datatekniske prosjekter ned i postkassen din hver måned, kan du bli med i revolusjonen ved å surfe over til HackerBoxes.com og abonnere på å motta vår månedlige overraskelsesboks.

Nå ut og del suksessen din i kommentarene nedenfor eller på HackerBoxes Facebook -side. Gi oss beskjed hvis du har spørsmål eller trenger hjelp med noe. Takk for at du er en del av HackerBoxes!