HackerBox 0037: WaveRunner: 10 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Ovog mjeseca, HackerBox Hakeri istražuju talasne signale i testne stolove za obradu audio signala u digitalnom računarskom okruženju, kao i analogne elektronske instrumente za testiranje. Ovaj Instructable sadrži informacije za početak rada s HackerBox -om #0037, koji se može kupiti ovdje dok traju zalihe. Takođe, ako želite svakog mjeseca primati ovakav HackerBox u svoje poštansko sanduče, pretplatite se na HackerBoxes.com i pridružite se revoluciji!

Teme i ciljevi učenja za HackerBox 0037:

• Instalirajte i konfigurirajte softver GNU Octave
• Predstavlja i manipulira valnim signalima unutar računara
• Istražite funkcionalnost obrade zvuka GNU Octave
• Povežite audio signale između računara i vanjskog hardvera
• Sastavite audio ispitne klupe pomoću pojačala i pokazivača nivoa
• Konstruirajte generator signala više talasa od 1 MHz

HackerBoxes je mjesečna pretplatnička usluga za DIY elektroniku i računarsku tehnologiju. Mi smo hobisti, tvorci i eksperimentatori. Mi smo sanjari snova.

HACK PLANET

Korak 1: HackerBox 0037: Sadržaj kutije

• XR2206 Komplet generatora signala
• Lasersko izrezano akrilno kućište za generator signala
• Ekskluzivna audio ploča sa testnim pločama
• Dva kompleta audio pojačala LM386
• Dva kompleta indikatora audio nivoa KA2284
• USB zvučna kartica
• Dva 40 mm 3W zvučnika
• Komplet olovki sa štipaljkama od aligatora
• Dva 3,5 mm audio kabla za povezivanje
• Dva modula za prekid zvuka od 3,5 mm
• microUSB prekidački modul
• 9V kopča za bateriju sa cijevi za generator signala
• Ekskluzivna naljepnica za oblačno računarstvo
• Ekskluzivni HackLife šešir

Još neke stvari koje će vam biti od pomoći:

• Lemilica, lemljenje i osnovni alati za lemljenje
• Računalo za pokretanje GNU Octave i drugog softvera
• Jedna baterija od 9V
• Jedna hladna glava za sportski HackLife šešir

Ono što je najvažnije, trebat će vam osjećaj avanture, hakerski duh, strpljenje i znatiželja. Izgradnja i eksperimentiranje s elektronikom, iako vrlo isplativo, ponekad može biti zeznuto, izazovno, pa čak i frustrirajuće. Cilj je napredak, a ne savršenstvo. Kad ustrajete i uživate u avanturi, iz ovog hobija može se steći veliko zadovoljstvo. Svi uživamo živjeti u HackLifeu, učeći novu tehnologiju i gradeći cool projekte. Polako poduzimajte svaki korak, pazite na detalje i ne bojte se zatražiti pomoć.

U FAQ -u o HackerBox -ima postoji mnogo informacija za trenutne i buduće članove.

Korak 2: Talasi

Val je smetnja koja prenosi energiju kroz materiju ili prostor, s malim ili nikakvim povezanim prijenosom mase. Talasi se sastoje od oscilacija ili vibracija fizičkog medija ili polja oko relativno fiksnih lokacija. Iz matematičke perspektive, valovi su, kao funkcije vremena i prostora, klasa signala. (Wikipedia)

Korak 3: GNU oktava

GNU Octave softver je omiljena platforma za predstavljanje i manipulaciju talasnim oblicima u računaru. Octave ima programski jezik na visokom nivou prvenstveno namijenjen numeričkim proračunima. Octave je korisna za izvođenje različitih numeričkih eksperimenata koristeći jezik koji je uglavnom kompatibilan s MATLAB -om. Kao dio GNU projekta, Octave je besplatni softver prema uslovima GNU Opće javne licence. Octave je jedna od glavnih besplatnih alternativa MATLAB -u, a druge su Scilab i FreeMat.

Slijedite gornju vezu za preuzimanje i instaliranje Octave za bilo koji OS.

Vodič: Početak rada s Octaveom

Video tutoriali za osminu sa DrapsTV -a:

1. Uvod i postavljanje
2. Osnovne operacije
3. Učitavanje, spremanje i korištenje podataka
4. Iscrtavanje podataka
5. Izjave o kontroli
6. Funkcije

Iako su izvan našeg opsega osnovnih valova i obrade zvuka, možete pronaći neke nevjerojatne materijale na kojima možete raditi u Octaveu pretraživanjem MATLAB tema, poput "DSP U MATLABU" ili "NEURAL MREŽE U MATLABU". To je vrlo moćna platforma. Zečja rupa ide prilično duboko.

Korak 4: Povezivanje audio signala

Zvučni frekvencijski signali stvoreni u računaru mogu se spojiti na vanjski hardver pomoću izlaza zvučnika zvučne kartice. Slično, ulaz za mikrofon zvučne kartice može se koristiti za jednostavno povezivanje vanjskih audio frekvencijskih signala u računar.

Korištenje USB zvučne kartice dobra je ideja za takve aplikacije kako biste spriječili oštećenje audio sklopova matične ploče vašeg računala ako nešto pođe po zlu. Nekoliko 3,5 -milimetarskih audio kablova i 3,5 -milimetarskih prekidačkih modula vrlo su korisni za povezivanje krugova, zvučnika itd. S priključcima na USB zvučnoj kartici.

Osim upotrebe s GNU Octaveom, postoje i neki super projekti za osciloskope zvučnih kartica koji će vam omogućiti da "iscrtate" signale dovoljno niske frekvencije da ih uzorkuje mikroračunarska zvučna kartica.

Korak 5: Audio signali u GNU osmini

Octave ima neke zaista korisne funkcije obrade zvuka.

Ovi video zapisi (i drugi) od Dana Princea odličan su početak:

Video - Naučite audio DSP 1: Početak Izrada sinusnog oscilatora

Video - Naučite Audio DSP 2: Osnovni valni oblici i uzorkovanje

Korak 6: Audio testbed - dvije mogućnosti

Audio Testbed je koristan za audiciju audio frekvencijskih signala na dva kanala (stereo lijevo, desno ili bilo koja druga dva signala). Za svaki kanal, linijski ulaz se može pojačati, vizualizirati LED indikatorom nivoa i na kraju dovesti do 40 mm audio zvučnika.

OPCIJE MONTAŽE

Audio testna ploča može se sastaviti kao zasebni spojeni moduli ili kao jedna integrirana platforma. Odlučite koju opciju želite prije nego što započnete montažu i slijedite odgovarajući korak u ovom vodiču.

POJAČALO

Dva audio pojačala su zasnovana na LM386 integrisanom kolu (wiki).

LED INDIKATOR NIVOA

Dva indikatora nivoa temelje se na integriranom krugu KA2284 (tehnički list).

Korak 7: Opcija montaže 1 - Odvojeni moduli

Kada se odlučite za sastavljanje audio ispitne ploče kao zasebnih spojenih modula, jednostavno sastavite dva audio pojačala i dva modula indikatora nivoa kao zasebne komplete.

ZVUČNO POJAČALO

• Počnite s dva aksijalna otpornika (nisu polarizirana)
• R1 je 1K Ohm (smeđa, crna, crna, smeđa, smeđa)
• R2 je DNP (ne popunjavati)
• R10 je 4,7K ohma (žuta, ljubičasta, crna, smeđe smeđa)
• Zatim instalirajte dva mala keramička kondenzatora
• C5 i C8 su male kape "104" (nisu polarizirane)
• Sledeće lemljenje u 8 -pin DIP utičnici (obratite pažnju na orijentaciju svilene ekrana)
• Umetnite čip NAKON što je utičnica lemljena
• Tri elektrolitičke kape C6, C7, C9 su polarizirane
• Za kape, zasjenjena polovica na sitotisku je "-" olovo (kratka žica)
• LED dioda je polarizirana s oznakom "+" za dugu žicu
• Lemiti preostale komponente
• Spojite zvučnik na zaglavlje "SP"
• Napajanje sa 3-12V (primjer: micoUSB prekid za 5V)

INDIKATOR NIVOA ZVUKA

• Počnite s dva aksijalna otpornika (nisu polarizirana)
• R1 je 100 ohma (smeđa, crna, crna, crna, smeđa)
• R2 je 10K Ohm (smeđa, crna, crna, crvena, smeđa)
• KA2284 SIP (pojedinačni linijski paket) je pod kutom 1
• SIP oznaka za sitotisak prikazuje okvir za iglu 1
• Imajte na umu da su dvije velike slova C1 i C2 različite vrijednosti
• Uskladite ih s PCB -om i orijentirajte dugu žicu u "+" rupu
• Sada je D5 crvena LED, druga četiri D1-D4 su zelena
• LED diode polarizirane su dugačkom žicom do rupe "+"
• Potenciometar trimera i zaglavlja odgovaraju kako je prikazano
• Spojite signal poput t audio ulaza
• Napajanje sa 3,5-12V (primjer: microUSB prekid za 5V)

Korak 8: Opcija montaže 2 - Integrirana platforma

Kada se odlučite za sastavljanje audio ispitnog postolja kao integrirane platforme, odabrane komponente iz četiri kompleta modula (dva audio pojačala i dva pokazivača nivoa) lemljene su na ekskluzivnoj audio testnoj ploči zajedno s dva zvučnika od 40 mm i mikroUSB -om za napajanje od 5 V.

• Počnite s aksijalnim otpornicima (nisu polarizirani)
• R2 i R9 su 4,7K ohma (žuta, ljubičasta, crna, smeđa, smeđa)
• R3 i R10 su DNP (ne popunjavaju se)
• R4 je 1K Ohm (smeđa, crna, crna, smeđa, smeđa)
• R5 i R11 su 100 ohma (smeđa, crna, crna, crna, smeđa)
• R6 i R12 su 10K ohma (smeđa, crna, crna, crvena, smeđa)
• Sledeće lemite utičnice za IC1 i IC2
• Umetnite čipove NAKON što su utičnice zalemljene
• Sledeće lemite četiri male keramičke kape C4, C5, C10, C11
• Keramičke kape imaju oznaku "104" i nisu polarizirane
• Devet elektrolitičkih kapa polarizirano je s "+" za dugu žicu
• C1 je 1000uF
• C2 i C8 su 100uF
• C3, C6, C9, C12 su 10uF
• C7 i C13 su 2.2uF
• Jedanaest LED dioda je polarizirano
• Kratka žica "-" ide u rupu blizu ravne strane kruga
• Dvije crvene LED diode idu do najudaljenije LED podloge na svakom kraju
• Četiri unutrašnje LED diode poredane sa svake strane su zelene
• Jedna jasna/plava LED dioda (iz jednog kompleta pojačala) nalazi se u sredini
• KA2284 SIP (pojedinačni linijski paket) je pod kutom 1
• USB proboj leži ravno na PCB -u sa pinovima kroz obje ploče
• Priključak od 3,5 mm, trimeri i lonci instaliraju se kako je prikazano na ploči
• Zvučnike vrućeg ljepila na PCB -u prije lemljenja sa obrezanim vodovima
• Napajanje preko microUSB prekidača (5V)

Korak 9: Generator signala

Komplet generatora funkcija sadrži integrirano kolo XR2206 (tehnički list) i laserski izrezano akrilno kućište. Sposoban je generirati sinusne, trokutaste i kvadratne valne izlazne signale u frekvencijskom rasponu 1-1, 000, 000 Hz.

Specifikacije

• Napon napajanja: 9-12V DC ulaz
• Oblici valova: kvadrat, sinus i trokut
• Impedancija: 600 Ohm + 10%
• Frekvencija: 1Hz - 1MHz

SINE WAVE

• Amplituda: 0 - 3V na 9V DC ulazu
• Izobličenje: Manje od 1% (na 1 kHz)
• Ravnost: +0,05 dB 1Hz - 100kHz

SQUARE WAVE

• Amplituda: 8V (bez opterećenja) na 9V DC ulazu
• Vrijeme uspona: Manje od 50ns (na 1 kHz)
• Vrijeme pada: Manje od 30ns (na 1 kHz)
• Simetrija: Manje od 5% (na 1 kHz)

TROKUTNI TALAS

• Amplituda: 0 - 3V na 9V DC ulazu
• Linearnost: Manje od 1% (do 100 kHz) 10 m

Korak 10: HackLife

Hvala vam što ste se pridružili članovima HackerBox -a širom svijeta.

Ako ste uživali u ovom Instructable -u i želite da vam kul sandučić sa elektronikom i projektima računarske tehnologije svakog mjeseca pada na poštansko sanduče, pridružite se revoluciji surfanjem na HackerBoxes.com i pretplatite se da primate našu mjesečnu kutiju iznenađenja.

Javite se i podijelite svoj uspjeh u komentarima ispod ili na Facebook stranici HackerBoxes. Svakako nas obavijestite ako imate pitanja ili trebate pomoć oko bilo čega. Hvala vam što ste dio HackerBox -a!