HackerBox 0037: WaveRunner: 10 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Tento mesiac hackeri HackerBox skúmajú testovacie stanice signálov vĺn a zvukového signálu v prostredí digitálnych počítačov, ako aj v analógových elektronických testovacích nástrojoch. Tento návod obsahuje informácie o tom, ako začať s HackerBoxom #0037, ktorý je možné tu zakúpiť do vypredania zásob. Tiež, ak by ste chceli dostávať HackerBox takto priamo do vašej schránky každý mesiac, prihláste sa na odber HackerBoxes.com a zapojte sa do revolúcie!

Témy a vzdelávacie ciele pre HackerBox 0037:

• Nainštalujte a nakonfigurujte softvér GNU Octave
• Reprezentujte a manipulujte so signálmi vĺn v počítači
• Pozrite sa na funkcie spracovania zvuku v GNU Octave
• Pár zvukových signálov medzi počítačom a externým hardvérom
• Zostavte zvukové testovacie postele pomocou zosilňovačov a indikátorov úrovne
• Zostrojte generátor signálu s niekoľkými vlnovými tvarmi 1 MHz

HackerBoxes je služba mesačného predplatného pre elektroniku a počítačovú technológiu pre domácich majstrov. Sme nadšenci, tvorcovia a experimentátori. Sme snílkami snov.

Hacknite planétu

Krok 1: HackerBox 0037: Obsah balenia

• Sada generátora signálu XR2206
• Laserom rezaný akrylový kryt pre generátor signálu
• Exkluzívny zvukový testovaný plošný spoj
• Dve súpravy zosilňovača zvuku LM386
• Dve sady indikátorov úrovne zvuku KA2284
• USB zvuková karta
• Dva 40 mm 3W reproduktory
• Sada vodítok pre krokodílové aligátory
• Dva 3,5 mm audio prepojovacie káble
• Dva 3,5 mm zvukové odpočinkové moduly
• microUSB Breakout modul
• 9V klip na batériu s valcom pre generátor signálu
• Exkluzívna nálepka na cloudové počítače
• Exkluzívna čiapka HackLife

Pomôžu aj ďalšie veci:

• Spájkovačka, spájkovačka a základné spájkovacie nástroje
• Počítač na spustenie GNU Octave a iného softvéru
• Jedna 9V batéria
• Jedna chladná hlava pre športovú čiapku HackLife

A čo je najdôležitejšie, budete potrebovať zmysel pre dobrodružstvo, hackerského ducha, trpezlivosť a zvedavosť. Budovanie a experimentovanie s elektronikou, aj keď je to veľmi prospešné, môže byť občas náročné, náročné a dokonca frustrujúce. Cieľom je pokrok, nie dokonalosť. Keď vytrváte a užívate si dobrodružstvo, dá sa z tohto koníčka odvodiť veľké uspokojenie. Všetci nás baví žiť HackLife, učiť sa nové technológie a budovať skvelé projekty. Každý krok robte pomaly, všímajte si detaily a nebojte sa požiadať o pomoc.

Existuje množstvo informácií o súčasných a potenciálnych členoch v sekcii Časté otázky o HackerBoxes.

Krok 2: Vlny

Vlna je porucha, ktorá prenáša energiu hmotou alebo priestorom s malým alebo žiadnym súvisiacim prenosom hmoty. Vlny pozostávajú z kmitov alebo vibrácií fyzického média alebo poľa okolo relatívne pevných miest. Z hľadiska matematiky sú vlny ako funkcie času a priestoru triedou signálov. (Wikipedia)

Krok 3: GNU Octave

Softvér GNU Octave je obľúbenou platformou na zastupovanie a manipuláciu s priebehmi v počítači. Octave ponúka programovací jazyk na vysokej úrovni primárne určený pre numerické výpočty. Octave je užitočná na vykonávanie rôznych numerických experimentov v jazyku, ktorý je väčšinou kompatibilný s MATLAB. Ako súčasť projektu GNU je Octave bezplatný softvér podľa licencií GNU General Public License. Octave je jednou z hlavných bezplatných alternatív k programu MATLAB, inými sú Scilab a FreeMat.

Kliknutím na odkaz vyššie stiahnete a nainštalujete Octave pre akýkoľvek operačný systém.

Tutorial: Getting Started with Octave

Videonávody Octave z DrapsTV:

1. Úvod a nastavenie
2. Základné operácie
3. Načítavanie, ukladanie a používanie údajov
4. Vynesenie údajov
5. Kontrolné vyhlásenia
6. Funkcie

Aj keď mimo rozsah základných vĺn a spracovania zvuku nájdete materiál, s ktorým by ste sa v Octave mohli popasovať, a to vyhľadávaním predmetov MATLAB ako „DSP IN MATLAB“alebo „NEURAL NETWORKS IN MATLAB“. Je to veľmi silná platforma. Králičia diera ide poriadne hlboko.

Krok 4: Rozhranie zvukového signálu

Zvukové frekvenčné signály vytvorené v počítači je možné prepojiť s externým hardvérom pomocou reproduktorového výstupu zvukovej karty. Podobne je možné použiť vstup mikrofónu zvukovej karty na jednoduché prepojenie externých zvukových frekvenčných signálov s počítačom.

Použitie zvukovej karty USB je v takýchto aplikáciách dobrým nápadom, ako zabrániť poškodeniu zvukových obvodov základnej dosky počítača, ak sa niečo pokazí. Niekoľko 3,5 mm zvukových prepojovacích káblov a 3,5 mm oddeľovacích modulov je celkom užitočných na prepojenie obvodov, reproduktorov a portov na zvukovej karte USB.

Okrem použitia s GNU Octave existuje aj niekoľko skvelých projektov pre osciloskopy zvukových kariet, ktoré vám umožnia „vykresliť“signály dostatočne nízkej frekvencie na vzorkovanie zvukovou kartou mikropočítača.

Krok 5: Zvukové signály v GNU Octave

Octave má skutočne užitočnú funkciu spracovania zvuku.

Tieto videá (a ďalšie) z filmu Dan Prince sú skvelým začiatkom:

Video - Naučte sa zvuk DSP 1: Začíname s výrobou sínusového oscilátora

Video - Naučte sa zvuk DSP 2: Základné priebehy a vzorkovanie

Krok 6: Testovacie zariadenie zvuku - dve možnosti

Audio testbed je užitočný na testovanie zvukových frekvenčných signálov na dvoch kanáloch (stereo ľavý, pravý alebo akékoľvek ďalšie dva signály). Pre každý kanál je možné zosilniť vstup na úrovni linky, vizualizovať ho pomocou LED indikátora úrovne a nakoniec prepojiť so 40 mm zvukovým reproduktorom.

MONTÁŽNE MOŽNOSTI

Zvukové testovacie pole je možné zostaviť ako samostatné spojené moduly alebo ako jednu integrovanú platformu. Pred montážou sa rozhodnite, ktorú možnosť uprednostňujete, a postupujte podľa zodpovedajúceho kroku v tejto príručke.

ZOSILŇOVAČ

Dva zosilňovače zvuku sú založené na integrovanom obvode LM386 (wiki).

LED ÚROVEŇ INDIKÁTOR

Dva indikátory úrovne sú založené na integrovanom obvode KA2284 (technický list).

Krok 7: Možnosť montáže 1 - Samostatné moduly

Ak sa rozhodnete zostaviť zvukový testovací modul ako samostatné spojené moduly, jednoducho zostavte dva zosilňovače zvuku a dva moduly indikátorov úrovne ako samostatné súpravy.

AUDIO ZOSILŇOVAČ

• Začnite s dvoma axiálnymi odpormi (nie polarizovanými)
• R1 je 1K Ohm (hnedá, čierna, čierna, hnedá, hnedá)
• R2 je DNP (neplniť)
• R10 je 4,7K Ohm (žltá, fialová, čierna, hnedá)
• Ďalej nainštalujte dva malé keramické kondenzátory
• C5 a C8 sú malé čiapky „104“(nie polarizované)
• Nasledujúca spájka v 8pinovom DIP konektore (všimnite si orientáciu sieťotlače)
• Čip zasuňte PO PRIPOJENÍ zásuvky
• Tri elektrolytické kryty C6, C7, C9 sú polarizované
• V prípade vrchnákov je tienená polovica na sieťke "-" olovo (krátky drôt)
• LED dióda je polarizovaná s označením „+“pre dlhý vodič
• Zostávajúce komponenty spájkujte
• Pripojte reproduktor k hlavičke „SP“
• Napájanie 3-12 V (príklad: micoUSB breakout pre 5 V)

INDIKÁTOR AUDIO ÚROVNE

• Začnite s dvoma axiálnymi odpormi (nie polarizovanými)
• R1 je 100 ohmov (hnedá, čierna, čierna, čierna, hnedá)
• R2 je 10K Ohm (hnedá, čierna, čierna, červená, hnedá)
• KA2284 SIP (jednoduchý radový balík) je pod uhlom 1
• Označenie SIP pre sieťotlač zobrazuje rámček pre kolík 1
• Všimnite si toho, že dve čiapky C1 a C2 sú rôzne hodnoty
• Pripojte ich k PCB a orientujte dlhý drôt do otvoru „+“
• Teraz je D5 červená LED, ostatné štyri D1-D4 sú zelené
• LED diódy sú polarizované dlhým káblom do otvoru „+“
• Zastrihávací potenciometer a záhlavia zodpovedajú obrázku
• Pripojte signál podobný zvukovému vstupu
• Napájanie 3,5-12 V (príklad: microUSB breakout pre 5 V)

Krok 8: Možnosť montáže 2 - integrovaná platforma

Keď sa rozhodnete zostaviť zvukový testbed ako integrovanú platformu, vyberte komponenty zo štyroch súprav modulov (dva zvukové zosilňovače a dva indikátory úrovne) spájkované s exkluzívnou doskou na testovanie zvukových skúšok spolu s dvoma 40 mm reproduktormi a mikroUSB konektorom pre napájanie 5 V.

• Začnite s axiálnymi odpormi (nie polarizovanými)
• R2 a R9 majú 4,7 K Ohm (žltá, fialová, čierna, hnedá, hnedá)
• R3 a R10 sú DNP (nevyplňujú sa)
• R4 je 1K Ohm (hnedá, čierna, čierna, hnedá, hnedá)
• R5 a R11 sú 100 ohmov (hnedá, čierna, čierna, čierna, hnedá)
• R6 a R12 sú 10K Ohm (hnedá, čierna, čierna, červená, hnedá)
• Ďalej spájkujte zásuvky pre IC1 a IC2
• Čipy vložte PO ZAPÁJANÍ zásuviek
• Ďalej spájkujte štyri malé keramické krytky C4, C5, C10, C11
• Keramické krytky majú označenie „104“a nie sú polarizované
• Deväť elektrolytických krytov je polarizovaných znakom „+“pre dlhý vodič
• C1 je 1 000 uF
• C2 a C8 sú 100 uF
• C3, C6, C9, C12 sú 10uF
• C7 a C13 sú 2,2 uF
• Jedenásť LED diód je polarizovaných
• Krátky drôt „-“ide do otvoru v blízkosti plochej strany kruhu
• Dve červené LED diódy idú na krajný panel LED na každom konci
• Štyri vnútorné diódy LED usporiadané na každej strane sú zelené
• Uprostred je čistá/modrá dióda LED (z jednej súpravy zosilňovača)
• KA2284 SIP (jednoduchý radový balík) je pod uhlom 1
• Rozbitie USB leží na plošnom spoji s kolíkmi cez obe dosky
• 3,5 mm konektor, vyžínače a hrnce sa inštalujú podľa obrázka
• Pred spájkovaním s orezanými vodičmi nalepte reproduktory na PCB za horúca
• Napájanie cez microUSB breakout (5V)

Krok 9: Generátor signálu

Sada generátora funkcií obsahuje integrovaný obvod XR2206 (technický list) a laserom rezaný akrylový kryt. Je schopný generovať výstupné signály sínusového, trojuholníkového a štvorcového tvaru vo frekvenčnom rozsahu 1-1 000 000 000 Hz.

technické údaje

• Napájanie: Vstup 9-12 V DC
• Krivky: štvorec, sínus a trojuholník
• Impedancia: 600 Ohm + 10%
• Frekvencia: 1 Hz - 1 MHz

Sínusová vlna

• Amplitúda: 0 - 3V na 9V DC vstupe
• Skreslenie: menej ako 1% (pri 1 kHz)
• Rovinnosť: +0,05 dB 1 Hz - 100 kHz

ŠTVORCOVÁ VLNA

• Amplitúda: 8 V (bez zaťaženia) na vstupe 9 V DC
• Doba nábehu: menej ako 50ns (pri 1kHz)
• Pád: menej ako 30ns (pri 1kHz)
• Symetria: menej ako 5% (pri 1 kHz)

TRIANGLE WAVE

• Amplitúda: 0 - 3V na 9V DC vstupe
• Linearita: Menej ako 1% (až do 100 kHz) 10 m

Krok 10: HackLife

Ďakujeme, že ste sa pripojili k členom HackerBoxu z celého sveta Livin 'the HackLife.

Ak sa vám tento návod páčil a chceli by ste, aby sa vám do schránky každý mesiac spustila skvelá škatuľka hacknuteľných projektov elektroniky a počítačovej techniky, pripojte sa k revolúcii tým, že prejdete na stránku HackerBoxes.com a prihlásite sa na odber nášho mesačného boxu s prekvapením.

Oslovte a podeľte sa o svoj úspech v komentároch nižšie alebo na facebookovej stránke HackerBoxes. Ak máte akékoľvek otázky alebo potrebujete s čímkoľvek pomôcť, určite nám dajte vedieť. Ďakujeme, že ste súčasťou HackerBoxes!