HackerBox 0037: WaveRunner: 10 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Този месец HackerBox Хакерите изследват вълнови сигнали и тестови стендове за обработка на аудио сигнал в рамките на цифрови изчислителни среди, както и аналогови електронни тестови инструменти. Тази инструкция съдържа информация за започване на работа с HackerBox #0037, която може да бъде закупена тук до изчерпване на количествата. Също така, ако искате да получавате такъв HackerBox точно във вашата пощенска кутия всеки месец, моля, абонирайте се на HackerBoxes.com и се присъединете към революцията!

Теми и учебни цели за HackerBox 0037:

• Инсталирайте и конфигурирайте софтуера GNU Octave
• Представлявайте и манипулирайте вълновите сигнали в компютъра
• Разгледайте функционалността за обработка на аудио на GNU Octave
• Свържете аудио сигнали между компютър и външен хардуер
• Съберете аудио тестови стендове с помощта на усилватели и индикатори за ниво
• Изградете 1MHz генератор на сигнали с много вълни

HackerBoxes е месечната абонаментна услуга за електроника и компютърни технологии „направи си сам“. Ние сме любители, създатели и експериментатори. Ние сме мечтателите на мечтите.

ХАК НА ПЛАНЕТАТА

Стъпка 1: HackerBox 0037: Съдържание на кутията

• Комплект за генератор на сигнали XR2206
• Лазерно изрязан акрилен корпус за генератор на сигнали
• Ексклузивна печатна платка за аудио тест
• Два комплекта аудио усилватели LM386
• Два комплекта индикатори за аудио ниво KA2284
• USB звукова карта
• Два 40 мм 3W високоговорителя
• Комплект от алигаторни клипове
• Два 3.5 мм аудио кабела за свързване
• Два 3,5 мм аудио пробивни модула
• microUSB Breakout модул
• 9V скоба за батерия с цев за генератор на сигнали
• Изключителна наклейка за облачни изчисления
• Ексклузивна шапка с шапка на HackLife

Някои други неща, които ще бъдат полезни:

• Поялник, спойка и основни инструменти за запояване
• Компютър за работа с GNU Octave и друг софтуер
• Една 9V батерия
• Една готина глава за спортна шапка на HackLife

Най -важното е, че ще ви трябва чувство за приключение, хакерски дух, търпение и любопитство. Изграждането и експериментирането с електроника, макар и много възнаграждаващо, може да бъде сложно, предизвикателно и дори разочароващо понякога. Целта е напредък, а не съвършенство. Когато упорствате и се наслаждавате на приключението, от това хоби може да се получи голямо удовлетворение. Всички се радваме да живеем в HackLife, да изучаваме нови технологии и да изграждаме готини проекти. Вземете всяка стъпка бавно, обърнете внимание на детайлите и не се страхувайте да помолите за помощ.

В често задаваните въпроси за HackerBoxes има богата информация за настоящи и бъдещи членове.

Стъпка 2: Вълни

Вълната е смущение, което пренася енергия през материята или пространството, с малко или никакво свързано прехвърляне на маса. Вълните се състоят от трептения или вибрации на физическа среда или поле, около относително фиксирани места. От гледна точка на математиката вълните като функции на времето и пространството са клас сигнали. (Уикипедия)

Стъпка 3: GNU Octave

Софтуерът GNU Octave е предпочитана платформа за представяне и манипулиране на вълновите форми в компютъра. Octave разполага с език за програмиране на високо ниво, предназначен предимно за числени изчисления. Octave е полезен за извършване на различни числени експерименти, използвайки език, който е най -вече съвместим с MATLAB. Като част от проекта GNU, Octave е безплатен софтуер съгласно условията на Общия публичен лиценз на GNU. Octave е една от основните безплатни алтернативи на MATLAB, други са Scilab и FreeMat.

Следвайте връзката по -горе, за да изтеглите и инсталирате Octave за всяка операционна система.

Урок: Първи стъпки с Octave

Октавни видео уроци от DrapsTV:

1. Въведение и настройка
2. Основни операции
3. Зареждане, запазване и използване на данни
4. Начертаване на данни
5. Контролни изявления
6. Функции

Макар и извън нашия обхват тук за основни вълни и аудио обработка, можете да намерите някои умопомрачителни материали, върху които да работите в Octave, като потърсите теми от MATLAB като „DSP IN MATLAB“или „НЕУРАЛНИ МРЕЖИ В MATLAB“. Това е много мощна платформа. Заешката дупка отива доста дълбоко.

Стъпка 4: Интерфейс на аудио сигнала

Аудио честотните сигнали, създадени в компютъра, могат да бъдат свързани към външен хардуер чрез изхода на високоговорителя на звукова карта. По същия начин входът за микрофон на звукова карта може да се използва за лесно свързване на външни аудиочестотни сигнали към компютър.

Използването на USB звукова карта е добра идея за такива приложения, за да се предотврати повреда на аудио схемата на дънната платка на вашия компютър, ако нещо се обърка. Няколко 3,5 мм аудио патч кабела и 3,5 мм прекъсващи модули са доста полезни за свързване на вериги, високоговорители и други с портовете на USB звуковата карта.

В допълнение към използването с GNU Octave, има няколко готини проекта за осцилоскопи на звукова карта, които ще ви позволят да "начертаете" сигнали с достатъчно ниска честота, за да бъдат взети проби от микрокомпютърна звукова карта.

Стъпка 5: Аудио сигнали в GNU октава

Octave има някои наистина полезни функции за обработка на аудио.

Тези видео (и други) от Дан Принс са чудесно начало:

Видео - Научете аудио DSP 1: Първи стъпки Създаване на синусоидален осцилатор

Видео - Научете аудио DSP 2: Основни форми на вълната и извадка

Стъпка 6: Аудио тест - две опции

Audio Testbed е полезен за прослушване на аудио честотни сигнали по два канала (стерео ляв, десен или други два сигнала). За всеки канал може да се усилва вход на линейно ниво, да се визуализира чрез LED индикатор за ниво и накрая да се управлява до 40 мм аудио високоговорител.

ОПЦИИ ЗА МОНТАЖ

Аудио стендът може да бъде сглобен като отделни свързани модули или като една интегрирана платформа. Решете коя опция предпочитате, преди да започнете сглобяването, и следвайте съответната стъпка в това ръководство.

УСИЛИТЕЛ

Двата аудио усилвателя са базирани на интегралната схема LM386 (wiki).

LED ИНДИКАТОР НА НИВО

Двата индикатора за ниво се основават на интегралната схема KA2284 (лист с данни).

Стъпка 7: Опция 1 за сглобяване - Отделни модули

Когато решите да сглобите аудио теста като отделни свързани модули, просто сглобете двата аудио усилвателя и двата модула за индикация на нивото като отделни комплекти.

ЗВУКОВ УСИЛИТЕЛ

• Започнете с двата аксиални резистора (неполяризирани)
• R1 е 1K Ohm (кафяво, черно, черно, кафяво, кафяво)
• R2 е DNP (не се попълва)
• R10 е 4.7K Ohm (жълто, лилаво, черно, кафяво кафяво)
• След това инсталирайте двата малки керамични кондензатора
• C5 и C8 са и двете малки "104" капачки (не поляризирани)
• Следваща спойка в 8 -пиновия DIP гнездо (обърнете внимание на ориентацията на коприната)
• Поставете чипа СЛЕД като гнездото е запоено
• Трите електролитни капачки С6, С7, С9 са поляризирани
• За капачките, засенчената половина на копринената печат е "-" олово (къс проводник)
• Светодиодът е поляризиран с маркировка "+" за дългия проводник
• Запояйте останалите компоненти
• Свържете високоговорителя към заглавката "SP"
• Захранване с 3-12V (пример: пробив на micoUSB за 5V)

ИНДИКАТОР НА АУДИО НИВО

• Започнете с двата аксиални резистора (неполяризирани)
• R1 е 100 ома (кафяво, черно, черно, черно, кафяво)
• R2 е 10K Ohm (кафяво, черно, черно, червено, кафяво)
• KA2284 SIP (единичен вграден пакет) е под ъгъл на щифт 1
• Маркировката SIP за копринената печат показва кутия за щифт 1
• Обърнете внимание, че двете големи букви C1 и C2 са различни стойности
• Съпоставете ги с печатната платка и ориентирайте дългия проводник към дупката "+"
• Сега D5 е червен светодиод, други четири D1-D4 са зелени
• Светодиодите са поляризирани с дълъг проводник към "+" отвора
• Тримерният потенциометър и хедерите пасват, както е показано
• Свържете сигнал като t аудио вход
• Захранване с 3.5-12V (пример: microUSB пробив за 5V)

Стъпка 8: Сборка Вариант 2 - Интегрирана платформа

Когато решавате да сглобите аудио теста като интегрирана платформа, избрани компоненти от четирите комплекта модули (два аудио усилвателя и два индикатора за ниво) се запояват към изключителната платка за аудио тестове заедно с два 40 мм високоговорителя и microUSB пробив за 5V захранване.

• Започнете с аксиалните резистори (неполяризирани)
• R2 и R9 са 4.7K Ohm (жълто, лилаво, черно, кафяво, кафяво)
• R3 и R10 са DNP (не се попълват)
• R4 е 1K Ohm (кафяво, черно, черно, кафяво, кафяво)
• R5 и R11 са 100 ома (кафяво, черно, черно, черно, кафяво)
• R6 и R12 са 10K Ohm (кафяво, черно, черно, червено, кафяво)
• След това запоявайте гнездата за IC1 и IC2
• Поставете чипове СЛЕД като контактите са запоени
• Следва запояване на четири малки керамични капачки C4, C5, C10, C11
• Керамичните капачки са маркирани с "104" и не са поляризирани
• Деветте електролитни капачки са поляризирани с "+" за дългия проводник
• C1 е 1000uF
• C2 и C8 са 100uF
• C3, C6, C9, C12 са 10uF
• C7 и C13 са 2.2uF
• Единадесетте светодиода са поляризирани
• Късата жица "-" влиза в отвора близо до плоската страна на кръга
• Два червени светодиода отиват до най -външната LED подложка от всеки край
• Четирите вътрешни светодиода, подредени от всяка страна, са зелени
• Единичен прозрачен/син светодиод (от един усилвател) е в центъра
• KA2284 SIP (единичен вграден пакет) е под ъгъл на щифт 1
• USB пробивът лежи на PCB с щифтове през двете платки
• 3.5 мм жак, тримери и саксии се инсталират, както е показано на борда
• Горещи лепилни тонколони върху печатни платки преди запояване с подрязани проводници
• Захранване чрез microUSB пробив (5V)

Стъпка 9: Генератор на сигнали

Комплектът за генериране на функции включва интегрална схема XR2206 (лист с данни) и лазерно изрязан акрилен корпус. Той е в състояние да генерира синусоидални, триъгълни и квадратни вълнови изходни сигнали в честотния диапазон 1-1, 000, 000 Hz.

Спецификации

• Захранване с напрежение: 9-12V DC вход
• Форми на вълните: квадрат, синус и триъгълник
• Импеданс: 600 Ohm + 10%
• Честота: 1Hz - 1MHz

Синусоида

• Амплитуда: 0 - 3V при вход 9V DC
• Изкривяване: По -малко от 1% (при 1kHz)
• Плоскост: +0.05dB 1Hz - 100kHz

КВАДРАЛНА ВЪЛНА

• Амплитуда: 8V (без товар) на 9V DC вход
• Време на нарастване: По -малко от 50ns (при 1kHz)
• Време на падане: По -малко от 30ns (при 1kHz)
• Симетрия: По -малко от 5% (при 1kHz)

ТРИЪГЪЛНА ВЪЛНА

• Амплитуда: 0 - 3V при вход 9V DC
• Линейност: По -малко от 1% (до 100kHz) 10m

Стъпка 10: HackLife

Благодарим ви, че се присъединихте към членовете на HackerBox по целия свят, като живеете в HackLife.

Ако сте харесали този Instructable и искате да имате готина кутия с хакерска електроника и проекти за компютърни технологии, които да се спускат по пощенската ви кутия всеки месец, моля, присъединете се към революцията, като сърфирате до HackerBoxes.com и се абонирайте, за да получавате нашата месечна кутия за изненади.

Протегнете ръка и споделете успеха си в коментарите по -долу или на страницата на HackerBoxes във Facebook. Със сигурност ни уведомете, ако имате въпроси или имате нужда от помощ за нещо. Благодарим ви, че сте част от HackerBoxes!