HackerBox 0037: WaveRunner: 10 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

În această lună, HackerBox Hackers explorează semnalele de undă și bancurile de testare a procesării semnalelor audio în mediile de calcul digital, precum și instrumentele de testare electronice analogice. Acest Instructable conține informații pentru a începe să utilizați HackerBox # 0037, care poate fi achiziționat aici până la epuizarea stocurilor. De asemenea, dacă doriți să primiți un HackerBox de acest fel chiar în cutia poștală în fiecare lună, vă rugăm să vă abonați la HackerBoxes.com și să vă alăturați revoluției!

Subiecte și obiective de învățare pentru HackerBox 0037:

• Instalați și configurați software-ul GNU Octave
• Reprezentați și manipulați semnale de undă în interiorul unui computer
• Explorează funcționalitatea de procesare audio a GNU Octave
• Cuplați semnale audio între computer și hardware extern
• Asamblați teste audio folosind amplificatoare și indicatoare de nivel
• Construiți un generator de semnal cu mai multe forme de undă de 1 MHz

HackerBoxes este serviciul de cutie de abonament lunar pentru electronice DIY și tehnologie computerizată. Suntem pasionați, creatori și experimentatori. Suntem visătorii viselor.

HACK PLANETA

Pasul 1: HackerBox 0037: Conținutul cutiei

• Set generator de semnal XR2206
• Carcasă acrilică tăiată cu laser pentru generatorul de semnal
• PCB exclusiv pentru testare audio
• Două seturi de amplificatoare audio LM386
• Două truse KA2284 pentru indicatoare audio
• Placă de sunet USB
• Două boxe de 40mm 3W
• Set de cabluri de aligator
• Două cabluri audio de 3,5 mm
• Două module audio Breakout de 3,5 mm
• modulul microUSB Breakout
• Clema bateriei de 9V cu butoi pentru generatorul de semnal
• Decalcomanie de calcul exclusiv în cloud
• Pălărie exclusivă HackLife Beanie

Câteva alte lucruri care vă vor fi de ajutor:

• Instrument de lipit, lipit și instrumente de lipit de bază
• Calculator pentru rularea GNU Octave și alte programe software
• O baterie de 9V
• Un cap rece pentru pălăria sportivă HackLife Beanie Hat

Cel mai important, veți avea nevoie de un sentiment de aventură, spirit hacker, răbdare și curiozitate. Construirea și experimentarea cu electronice, deși foarte plină de satisfacții, poate fi dificilă, provocatoare și chiar frustrantă uneori. Scopul este progresul, nu perfecțiunea. Când persistați și vă bucurați de aventură, din acest hobby se poate obține o mulțime de satisfacții. Cu toții ne bucurăm să trăim HackLife, să învățăm noi tehnologii și să construim proiecte interesante. Faceți fiecare pas încet, țineți cont de detalii și nu vă fie teamă să cereți ajutor.

Există o mulțime de informații pentru membrii actuali și potențiali din FAQ-ul HackerBoxes.

Pasul 2: Valuri

O undă este o perturbare care transferă energie prin materie sau spațiu, cu un transfer de masă mic sau deloc asociat. Valurile constau din oscilații sau vibrații ale unui mediu fizic sau unui câmp, în jurul unor locații relativ fixe. Din perspectiva matematicii, undele, ca funcții ale timpului și spațiului, sunt o clasă de semnale. (Wikipedia)

Pasul 3: GNU Octave

Software-ul GNU Octave este o platformă preferată pentru reprezentarea și manipularea formelor de undă într-un computer. Octave prezintă un limbaj de programare la nivel înalt destinat în principal pentru calcule numerice. Octave este util pentru efectuarea diferitelor experimente numerice folosind un limbaj care este în mare parte compatibil cu MATLAB. Ca parte a proiectului GNU, Octave este un software gratuit în condițiile licenței publice generale GNU. Octave este una dintre principalele alternative gratuite la MATLAB, altele fiind Scilab și FreeMat.

Urmați linkul de mai sus pentru a descărca și instala Octave pentru orice sistem de operare.

Tutorial: Noțiuni introductive despre Octave

Tutoriale video Octave de la DrapsTV:

1. Introducere și configurare
2. Operațiuni de bază
3. Încărcarea, salvarea și utilizarea datelor
4. Plotarea datelor
5. Declarații de control
6. Funcții

În afara domeniului nostru de aplicare al undelor de bază și al procesării audio, puteți găsi unele materiale impresionante pe care să le lucrați în Octave căutând subiecte MATLAB precum „DSP IN MATLAB” sau „REȚELE NEURALE ÎN MATLAB”. Este o platformă foarte puternică. Gaura de iepure merge destul de adânc.

Pasul 4: interfața semnalului audio

Semnalele de frecvență audio create în interiorul unui computer pot fi cuplate la hardware extern utilizând ieșirea difuzoarelor unei plăci de sunet. În mod similar, intrarea microfonului unei plăci de sunet poate fi utilizată pentru a cupla cu ușurință semnalele externe de frecvență audio într-un computer.

Folosirea unei plăci de sunet USB este o idee bună pentru astfel de aplicații pentru a preveni deteriorarea circuitelor audio ale plăcii de bază a computerului în cazul în care ceva nu merge bine. Câteva cabluri de patch-uri audio de 3,5 mm și module de rupere de 3,5 mm sunt destul de utile pentru interfața circuitelor, difuzoarelor și a celorlalte porturi de pe placa de sunet USB.

În plus față de utilizarea cu GNU Octave, există câteva proiecte interesante care plutesc în jurul valorii de osciloscoape pentru plăci de sunet, care vă vor permite să „parcelați” semnale cu o frecvență suficient de scăzută pentru a fi probate de o placă de sunet cu microcomputer.

Pasul 5: Semnale audio în GNU Octave

Octave are câteva funcționalități de procesare audio foarte utile.

Aceste videoclipuri (și altele) din Dan Prince sunt un început minunat:

Video - Aflați audio DSP 1: Noțiuni introductive Realizarea oscilatorului sinusoidal

Video - Aflați DSP 2 audio: forme de undă de bază și eșantionare

Pasul 6: Testbed audio - Două opțiuni

Audio Testbed este util pentru audierea semnalelor de frecvență audio pe două canale (stereo stânga, dreapta sau orice alte două semnale). Pentru fiecare canal, o intrare la nivel de linie poate fi amplificată, vizualizată de un indicator de nivel LED și, în cele din urmă, condusă la un difuzor audio de 40 mm.

OPȚIUNI DE ASAMBLARE

Patul de testare audio poate fi asamblat ca module cuplate separate sau ca o singură platformă integrată. Decideți ce opțiune preferați înainte de a începe asamblarea și urmați pasul corespunzător din acest ghid.

AMPLIFICATOR

Cele două amplificatoare audio se bazează pe circuitul integrat LM386 (wiki).

INDICATOR DE NIVEL LED

Cei doi indicatori de nivel se bazează pe circuitul integrat KA2284 (fișă tehnică).

Pasul 7: Opțiunea de asamblare 1 - Module separate

Atunci când optați pentru asamblarea patului de testare audio ca module cuplate separate, pur și simplu asamblați cele două amplificatoare audio și cele două module indicatoare de nivel ca kituri separate.

AMPLIFICATOR AUDIO

• Începeți cu cele două rezistențe axiale (nu polarizate)
• R1 este 1K Ohm (maro, negru, negru, maro, maro)
• R2 este DNP (nu se completează)
• R10 este de 4,7K Ohm (galben, violet, negru, maro maro)
• Apoi instalați cei doi condensatori ceramici mici
• C5 și C8 sunt ambele capace mici "104" (nu sunt polarizate)
• Următoarea lipire în mufa DIP cu 8 pini (notați orientarea serigrafiei)
• Introduceți cipul după ce soclul a fost lipit
• Cele trei capace electrolitice C6, C7, C9 sunt polarizate
• Pentru capace, jumătate umbrită pe serigrafie este "-" plumb (fir scurt)
• LED-ul este polarizat cu marcajul "+" pentru firul lung
• Lipiți componentele rămase
• Conectați difuzorul la antetul „SP”
• Putere cu 3-12V (exemplu: micoUSB breakout pentru 5V)

INDICATOR DE NIVEL AUDIO

• Începeți cu cele două rezistențe axiale (nu polarizate)
• R1 este de 100 ohmi (maro, negru, negru, negru, maro)
• R2 este 10K Ohm (maro, negru, negru, roșu, maro)
• KA2284 SIP (pachet unic în linie) este înclinat la pinul 1
• Marcajul SIP pentru serigrafie arată o cutie pentru pinul 1
• Rețineți că cele două majuscule C1 și C2 sunt valori diferite
• Potriviți-le cu PCB și orientați firul lung spre gaura "+"
• Acum, D5 este LED roșu, alte patru D1-D4 sunt verzi
• LED-urile sunt polarizate cu sârmă lungă la gaura "+"
• Potențiometrul de tuns și antetele se potrivesc așa cum se arată
• Conectați semnalul, cum ar fi intrarea audio
• Putere cu 3,5-12V (exemplu: microUSB breakout pentru 5V)

Pasul 8: Opțiunea de asamblare 2 - Platforma integrată

Atunci când optați pentru asamblarea patului de testare audio ca o platformă integrată, componentele selectate din cele patru kituri de module (doi amplificatori audio și doi indicatori de nivel) sunt lipite pe placa de testare audio exclusivă împreună cu două difuzoare de 40 mm și o întrerupere microUSB pentru o putere de 5V.

• Începeți cu rezistențele axiale (nu polarizate)
• R2 și R9 sunt 4,7K Ohm (galben, violet, negru, maro, maro)
• R3 și R10 sunt DNP (nu se completează)
• R4 este 1K Ohm (maro, negru, negru, maro, maro)
• R5 și R11 sunt 100 Ohm (maro, negru, negru, negru, maro)
• R6 și R12 sunt 10K Ohm (maro, negru, negru, roșu, maro)
• Apoi lipiți prizele pentru IC1 și IC2
• Introduceți așchii după ce prizele sunt lipite
• Următorul lipit patru capace ceramice mici C4, C5, C10, C11
• Capacele din ceramică sunt marcate cu „104” și nu sunt polarizate
• Cele nouă capace electrolitice sunt polarizate cu un „+” pentru firul lung
• C1 este 1000uF
• C2 și C8 sunt 100uF
• C3, C6, C9, C12 sunt 10uF
• C7 și C13 sunt 2.2uF
• Cele unsprezece LED-uri sunt polarizate
• Sârmă scurtă "-" merge în gaura din partea laterală a cercului
• Două LED-uri roșii merg la cel mai exterior LED pad de la fiecare capăt
• Cele patru LED-uri interioare aliniate pe fiecare parte sunt verzi
• Un LED clar / albastru unic (dintr-un singur kit de amplificatoare) este în centru
• KA2284 SIP (pachet unic în linie) este înclinat la pinul 1
• Dispozitivul USB se află plat pe PCB cu pini prin ambele plăci
• Mufa de 3,5 mm, aparatele de tuns și ghivecele se instalează așa cum se arată la bord
• Puneți difuzoare cu adeziv fierbinte pe PCB înainte de lipire cu cabluri tăiate
• Alimentare prin microUSB breakout (5V)

Pasul 9: Generator de semnal

Setul generator de funcții are un circuit integrat XR2206 (foaie tehnică) și o carcasă acrilică tăiată cu laser. Este capabil să genereze semnale de ieșire sinusoidală, triunghiulară și undă pătrată în intervalul de frecvență 1-1, 000, 000 Hz.

Specificații

• Tensiune de alimentare: 9-12V DC intrare
• Forme de undă: pătrat, sin și triunghi
• Impedanță: 600 Ohm + 10%
• Frecvență: 1Hz - 1MHz

UNDĂ SINUSOIDALĂ

• Amplitudine: 0 - 3V la intrarea 9V DC
• Distorsiune: mai puțin de 1% (la 1kHz)
• Planete: + 0,05dB 1Hz - 100kHz

ONDUL PĂTRAT

• Amplitudine: 8V (fără sarcină) la intrarea de 9V DC
• Timp de creștere: mai puțin de 50ns (la 1kHz)
• Timp de cădere: mai puțin de 30ns (la 1kHz)
• Simetrie: mai puțin de 5% (la 1kHz)

TRIANGLE WAVE

• Amplitudine: 0 - 3V la intrarea de 9V DC
• Liniaritate: Mai puțin de 1% (până la 100kHz) 10m

Pasul 10: HackLife

Vă mulțumim că v-ați alăturat membrilor HackerBox din întreaga lume Livin 'the HackLife.

Dacă v-a plăcut acest Instructable și doriți să aveți o cutie de programe electronice care pot fi pirate și proiecte de tehnologie computerizată să coboare în cutia poștală în fiecare lună, vă rugăm să vă alăturați revoluției navigând pe HackerBoxes.com și abonați-vă pentru a primi caseta noastră surpriză lunară.

Intindeți-vă și împărtășiți-vă succesul în comentariile de mai jos sau pe pagina de Facebook HackerBoxes. Cu siguranță, anunțați-ne dacă aveți întrebări sau aveți nevoie de ajutor cu ceva. Vă mulțumim că faceți parte din HackerBoxes!