HackerBox 0037: WaveRunner: 10 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:28

I denne måned udforsker HackerBox Hackers bølgesignaler og lydsignalbehandlingstestbede inden for digitale computermiljøer samt analoge elektroniske testinstrumenter. Denne instruktion indeholder oplysninger om, hvordan du kommer i gang med HackerBox #0037, som kan købes her, så længe lager haves. Hvis du også gerne vil modtage en HackerBox som denne direkte i din postkasse hver måned, skal du abonnere på HackerBoxes.com og deltage i revolutionen!

Emner og læringsmål for HackerBox 0037:

• Installer og konfigurer GNU Octave -software
• Repræsentere og manipulere bølgesignaler inden for en computer
• Udforsk lydbehandlingsfunktionaliteten i GNU Octave
• Par lydsignaler mellem en computer og ekstern hardware
• Saml lyd testbede ved hjælp af forstærkere og niveauindikatorer
• Konstruer en 1MHz multiple-waveform signalgenerator

HackerBoxes er den månedlige abonnementskassetjeneste til DIY -elektronik og computerteknologi. Vi er hobbyfolk, producenter og eksperimenterende. Vi er drømmernes drømmere.

HACK PLANET

Trin 1: HackerBox 0037: Indhold i boksen

• XR2206 Signalgeneratorsæt
• Laserskåret akrylkabinet til signalgenerator
• Eksklusivt lydtestet printkort
• To LM386 lydforstærker -sæt
• To KA2284 lydniveau indikatorsæt
• USB lydkort
• To 40 mm 3W højttalere
• Sæt med Alligator Clip Leads
• To 3,5 mm audio patchkabler
• To 3,5 mm audio breakout -moduler
• microUSB Breakout -modul
• 9V batteriklemme med tønde til signalgenerator
• Eksklusivt Cloud Computing -mærkat
• Eksklusiv HackLife hue

Nogle andre ting, der vil være nyttige:

• Loddejern, lodde og grundlæggende loddeværktøjer
• Computer til at køre GNU Octave og anden software
• Et 9V batteri
• Et køligt hoved til den sportslige HackLife Beanie Hat

Vigtigst af alt har du brug for en følelse af eventyr, hackerånd, tålmodighed og nysgerrighed. At bygge og eksperimentere med elektronik, mens det er meget givende, kan til tider være svært, udfordrende og endda frustrerende. Målet er fremskridt, ikke perfektion. Når du vedvarer og nyder eventyret, kan der opnås stor tilfredshed fra denne hobby. Vi nyder alle at leve i HackLife, lære ny teknologi og bygge fede projekter. Tag hvert trin langsomt, vær opmærksom på detaljerne, og vær ikke bange for at bede om hjælp.

Der er et væld af oplysninger til nuværende og potentielle medlemmer i HackerBoxes ofte stillede spørgsmål.

Trin 2: Bølger

En bølge er en forstyrrelse, der overfører energi gennem stof eller rum, med lidt eller ingen tilknyttet masseoverførsel. Bølger består af svingninger eller vibrationer af et fysisk medium eller et felt omkring relativt faste steder. Fra matematikens perspektiv er bølger, som funktioner i tid og rum, en klasse af signaler. (Wikipedia)

Trin 3: GNU Octave

GNU Octave -software er en foretrukken platform til repræsentation og manipulation af bølgeformer inden for en computer. Octave har et programmeringssprog på højt niveau, der primært er beregnet til numeriske beregninger. Octave er nyttig til at udføre forskellige numeriske eksperimenter ved hjælp af et sprog, der for det meste er kompatibelt med MATLAB. Som en del af GNU -projektet er Octave gratis software under vilkårene i GNU General Public License. Octave er et af de store gratis alternativer til MATLAB, andre er Scilab og FreeMat.

Følg linket ovenfor for at downloade og installere Octave til ethvert operativsystem.

Tutorial: Kom godt i gang med Octave

Octave Video Tutorials fra DrapsTV:

1. Introduktion og opsætning
2. Grundlæggende betjening
3. Indlæser, gemmer og bruger data
4. Plotte data
5. Kontrolerklæringer
6. Funktioner

Selvom du ikke er omfattet af vores grundlæggende bølger og lydbehandling, kan du finde noget forbløffende materiale at arbejde med i Octave ved at søge på MATLAB -emner som "DSP IN MATLAB" eller "NEURAL NETWORKS IN MATLAB". Det er en meget kraftfuld platform. Kaninhullet går ret dybt.

Trin 4: Lydsignalgrænseflade

Lydfrekvenssignaler, der er oprettet inden for en computer, kan kobles til ekstern hardware ved hjælp af højttalerudgangen på et lydkort. På samme måde kan mikrofonindgangen på et lydkort bruges til let at koble eksterne lydfrekvenssignaler til en computer.

Brug af et USB -lydkort er en god idé til sådanne applikationer for at forhindre beskadigelse af lydkredsløbet på dit computers bundkort, hvis noget skulle gå galt. Et par 3,5 mm audio patchkabler og 3,5 mm breakout -moduler er ganske nyttige til at koble kredsløb, højttalere og os frem med portene på USB -lydkortet.

Ud over brug med GNU Octave, flyder der nogle fede projekter rundt om lydkortoscilloskoper, som lader dig "plotte" signaler med en tilstrækkelig lav frekvens til at blive samplet af et mikrocomputerlydkort.

Trin 5: Lydsignaler i GNU Octave

Octave har nogle virkelig nyttige lydbehandlingsfunktioner.

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

Video - Lær lyd DSP 1: Kom godt i gang med at lave sinusoscillator

Video - Lær lyd DSP 2: Grundlæggende bølgeformer og sampling

Trin 6: Lydtestbed - To muligheder

Audio Testbed er nyttig til audition af lydfrekvenssignaler på to kanaler (stereo venstre, højre eller andre to signaler). For hver kanal kan en line-level input forstærkes, visualiseres ved hjælp af en LED-niveauindikator og til sidst køres til en 40 mm lydhøjttaler.

MONTERINGSMULIGHEDER

Lydtestbedet kan samles som separate koblede moduler eller som en enkelt integreret platform. Beslut, hvilken indstilling du foretrækker, før du begynder at montere, og følg det tilsvarende trin i denne vejledning.

FORSTÆRKER

De to lydforstærkere er baseret på LM386 integreret kredsløb (wiki).

LED NIVEAU INDIKATOR

De to niveauindikatorer er baseret på KA2284 integreret kredsløb (datablad).

Trin 7: Monteringsmulighed 1 - Separate moduler

Når du vælger at samle lydtestbedet som separate koblede moduler, skal du blot samle de to lydforstærker og to niveauindikatormoduler som separate sæt.

LYDFORSTÆRKER

• Start med de to aksiale modstande (ikke polariseret)
• R1 er 1K Ohm (brun, sort, sort, brun, brun)
• R2 er DNP (udfyld ikke)
• R10 er 4,7K Ohm (gul, lilla, sort, brunbrun)
• Installer derefter de to små keramiske kondensatorer
• C5 og C8 er begge små "104" hætter (ikke polariseret)
• Næste loddemetal i 8 -pins DIP -stikket (bemærk silketrykretning)
• Isæt chippen, EFTER stikkontakten er loddet
• De tre elektrolytkapper C6, C7, C9 er polariserede
• For hætter er den skraverede halvdel på silketryk "-" bly (kort ledning)
• LED'en er polariseret med "+" markering for den lange ledning
• Lod de resterende komponenter
• Tilslut højttaleren til "SP" -hovedet
• Strøm med 3-12V (eksempel: micoUSB breakout for 5V)

LYDNIVEAUINDIKATOR

• Start med de to aksiale modstande (ikke polariseret)
• R1 er 100 ohm (brun, sort, sort, sort, brun)
• R2 er 10K Ohm (brun, sort, sort, rød, brun)
• KA2284 SIP (single inline package) er vinklet i ben 1
• SIP -mærket til silketryk viser en kasse til pin 1
• Bemærk, at de to hætter C1 og C2 er forskellige værdier
• Tilpas dem til printet, og orienter lang ledning til "+" hul
• Nu er D5 rød LED, andre fire D1-D4 er grønne
• Lysdioder er polariseret med lang ledning til "+" hul
• Trimmerpotentiometeret og overskrifterne passer som vist
• Tilslut signal som t lydindgang
• Strøm med 3,5-12V (eksempel: microUSB breakout for 5V)

Trin 8: Monteringsmulighed 2 - Integreret platform

Når du vælger at samle lydtestbedet som en integreret platform, udvælges udvalgte komponenter fra de fire modulsæt (to lydforstærkere og to niveauindikatorer) til det eksklusive audio testbed -printkort sammen med to 40 mm højttalere og et microUSB -breakout til 5V strøm.

• Start med de aksiale modstande (ikke polariseret)
• R2 og R9 er 4,7K Ohm (gul, lilla, sort, brun, brun)
• R3 og R10 er DNP (udfyldes ikke)
• R4 er 1K Ohm (brun, sort, sort, brun, brun)
• R5 og R11 er 100 Ohm (brun, sort, sort, sort, brun)
• R6 og R12 er 10K Ohm (brun, sort, sort, rød, brun)
• Lod derefter stikkene til IC1 og IC2
• Indsæt chips EFTER stikkontakterne er loddet
• Næste lodde fire små keramiske hætter C4, C5, C10, C11
• De keramiske hætter er mærket "104" og er ikke polariserede
• De ni elektrolytiske hætter er polariseret med et "+" for den lange ledning
• C1 er 1000uF
• C2 og C8 er 100uF
• C3, C6, C9, C12 er 10uF
• C7 og C13 er 2.2uF
• De elleve lysdioder er polariserede
• Den korte ledning "-" går i hullet nær den flade side af cirklen
• To røde lysdioder går til den yderste LED -pude i hver ende
• De fire indvendige lysdioder på hver side er grønne
• En enkelt klar/blå LED (fra et Amp Kit) er i midten
• KA2284 SIP (single inline package) er vinklet i ben 1
• USB -breakout ligger fladt på PCB med stifter gennem begge brædder
• 3,5 mm jack, trimmere og gryder installeres som vist om bord
• Varm limhøjttalere på PCB før lodning med trimmede ledninger
• Strøm via microUSB breakout (5V)

Trin 9: Signalgenerator

Funktionsgeneratorsættet har et integreret XR2206-kredsløb (datablad) og et laserskåret akrylhus. Det er i stand til at generere sinus-, trekant- og firkantbølgeudgangssignaler i frekvensområdet 1-1, 000, 000 Hz.

specifikationer

• Spændingsforsyning: 9-12V DC indgang
• Bølgeformer: Firkantet, Sinus og Trekant
• Impedans: 600 Ohm + 10%
• Frekvens: 1Hz - 1MHz

SINUSBØLGE

• Amplitude: 0 - 3V ved 9V DC indgang
• Forvrængning: Mindre end 1% (ved 1 kHz)
• Fladhed: +0,05 dB 1 Hz - 100 kHz

SQUARE WAVE

• Amplitude: 8V (ingen belastning) ved 9V DC indgang
• Stigningstid: Mindre end 50ns (ved 1kHz)
• Faldtid: Mindre end 30ns (ved 1kHz)
• Symmetri: Mindre end 5% (ved 1 kHz)

TRIANGLE WAVE

• Amplitude: 0 - 3V ved 9V DC indgang
• Linearitet: Mindre end 1% (op til 100kHz) 10m

Trin 10: HackLife

Tak fordi du sluttede dig til HackerBox -medlemmer over hele kloden Livin 'the HackLife.

Hvis du har nydt denne Instructable og gerne vil have en cool æske med hackbar elektronik og computerteknologiske projekter ned på din postkasse hver måned, kan du deltage i revolutionen ved at surfe over til HackerBoxes.com og abonnere på at modtage vores månedlige overraskelsesboks.

Nå ud og del din succes i kommentarerne herunder eller på HackerBoxes Facebook -side. Lad os bestemt vide det, hvis du har spørgsmål eller har brug for hjælp til noget. Tak fordi du var en del af HackerBoxes!