مضخم صوت مكتبي مع مرئيات صوتية وساعة ثنائية ومستقبل FM: 8 خطوات (مع صور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

أنا أحب مكبرات الصوت واليوم ، سأشارك مضخم صوت مكتبي منخفض الطاقة صنعته مؤخرًا. يحتوي مكبر الصوت الذي صممته على بعض الميزات المثيرة للاهتمام. يحتوي على ساعة ثنائية متكاملة ويمكنه توفير الوقت والتاريخ ويمكنه تصور الصوت الذي يُطلق عليه غالبًا محلل الطيف الصوتي. يمكنك استخدامه كمستقبل FM أو مشغل MP3. إذا كنت تحب مضخم الساعة الخاص بي ، فاتبع الخطوات أدناه لعمل نسختك الخاصة.

الخطوة 1: نصائح جيدة لتصميم مكبر الصوت

إن تصميم دائرة صوتية خالية من الضوضاء وعالية الجودة أمر صعب حقًا حتى بالنسبة لمصمم متمرس. لذلك ، يجب عليك اتباع بعض النصائح لتحسين التصميم الخاص بك.

قوة

عادة ما يتم تشغيل مكبرات الصوت مباشرة من جهد النظام الرئيسي وتتطلب تيارًا مرتفعًا نسبيًا. ستؤدي المقاومة في التتبع إلى حدوث انخفاضات في الجهد تقلل من جهد إمداد مكبر الصوت وتهدر الطاقة في النظام. تتسبب مقاومة التتبع أيضًا في تحويل التقلبات العادية في تيار العرض إلى تقلبات في الجهد. لتحقيق أقصى قدر من الأداء ، استخدم آثارًا قصيرة واسعة لجميع مصادر طاقة مكبر الصوت.

التأريض

يلعب التأريض الدور الوحيد والأكثر أهمية في تحديد ما إذا كان النظام يحقق إمكانات الجهاز أم لا. من المحتمل أن يكون للنظام ضعيف التأريض تشويشًا وتشويشًا وتداخلًا عاليًا وقابلية للترددات الراديوية. على الرغم من أنه يمكن للمرء أن يتساءل عن مقدار الوقت الذي يجب تخصيصه لتأريض النظام ، إلا أن مخطط التأريض المصمم بعناية يمنع حدوث عدد كبير من المشكلات على الإطلاق.

يجب أن تخدم الأرض في أي نظام غرضين. أولاً ، هو مسار العودة لجميع التيارات المتدفقة إلى الجهاز. ثانيًا ، هو الجهد المرجعي لكل من الدوائر الرقمية والتناظرية. سيكون التأريض تمرينًا بسيطًا إذا كان الجهد في جميع نقاط الأرض يمكن أن يكون هو نفسه. في الواقع ، هذا غير ممكن. جميع الأسلاك والآثار لها مقاومة محدودة. هذا يعني أنه كلما كان هناك تيار يتدفق عبر الأرض ، سيكون هناك انخفاض مماثل في الجهد. تشكل أي حلقة من الأسلاك أيضًا محثًا. هذا يعني أنه عندما يتدفق التيار من البطارية إلى الحمولة ، والعودة إلى البطارية ، فإن المسار الحالي به بعض المحاثة. يزيد الحث من مقاومة الأرض عند الترددات العالية.

في حين أن تصميم أفضل نظام أرضي لتطبيق معين ليس بالمهمة السهلة ، فإن بعض الإرشادات العامة تنطبق على جميع الأنظمة.

1. إنشاء مستوى أرضي مستمر للدوائر الرقمية: يميل التيار الرقمي في المستوى الأرضي إلى اتباع نفس المسار الذي سلكته الإشارة الأصلية. ينشئ هذا المسار أصغر منطقة حلقة للتيار ، وبالتالي تقليل تأثيرات الهوائي والتحريض. أفضل طريقة للتأكد من أن جميع آثار الإشارات الرقمية لها مسار أرضي مقابل هو إنشاء مستوى أرضي مستمر على الطبقة المجاورة مباشرة لطبقة الإشارة. يجب أن تغطي هذه الطبقة نفس منطقة تتبع الإشارة الرقمية وأن يكون لها أقل عدد ممكن من الانقطاعات في استمراريتها. تتسبب جميع الانقطاعات في المستوى الأرضي ، بما في ذلك فيا ، في تدفق تيار الأرض في حلقة أكبر مما هو مثالي ، وبالتالي زيادة الإشعاع والضوضاء.
2. حافظ على التيارات الأرضية منفصلة: يجب فصل التيارات الأرضية للدوائر الرقمية والتناظرية لمنع التيارات الرقمية من إضافة ضوضاء إلى الدوائر التناظرية. أفضل طريقة لتحقيق ذلك هي من خلال وضع المكون الصحيح. إذا تم وضع جميع الدوائر التناظرية والرقمية على أجزاء منفصلة من ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، فسيتم عزل التيارات الأرضية بشكل طبيعي. لكي يعمل هذا بشكل جيد ، يجب أن يحتوي القسم التناظري على الدوائر التناظرية فقط على جميع طبقات ثنائي الفينيل متعدد الكلور.
3. استخدم تقنية Star Grounding للدوائر التناظرية: تميل مضخمات الطاقة الصوتية إلى رسم تيارات كبيرة نسبيًا يمكن أن تؤثر سلبًا على كل من مراجعها الأرضية ومراجعها الأخرى في النظام. لمنع حدوث هذه المشكلة ، قم بتوفير مسارات عودة مخصصة لأسباب طاقة مكبر الصوت الموصّل وإرجاع أرضي بمقبس سماعة الرأس. يسمح العزل لهذه التيارات بالتدفق مرة أخرى إلى البطارية دون التأثير على الجهد الكهربائي لأجزاء أخرى من المستوى الأرضي. تذكر أنه لا ينبغي توجيه مسارات العودة المخصصة هذه تحت تتبع الإشارات الرقمية لأنها قد تمنع تيارات العودة الرقمية.
4. تعظيم فعالية المكثفات الالتفافية: تتطلب جميع الأجهزة تقريبًا مكثفات تجاوز لتوفير تيار فوري. لتقليل الحث بين المكثف ودبوس إمداد الجهاز ، حدد موقع هذه المكثفات في أقرب مكان ممكن من دبوس الإمداد الذي تتجاوزه. أي محاثة تقلل من فعالية مكثف الالتفافية. وبالمثل ، يجب تزويد المكثف باتصال ذو مقاومة منخفضة بالأرض لتقليل مقاومة التردد العالي للمكثف. قم بتوصيل الجانب الأرضي للمكثف مباشرة بالمستوى الأرضي ، بدلاً من توجيهه عبر أثر.
5. غمر جميع مناطق ثنائي الفينيل متعدد الكلور غير المستخدمة مع الأرض: عندما تسير قطعتان من النحاس بالقرب من بعضهما البعض ، يتم تكوين اقتران سعوي صغير بينهما. من خلال تشغيل الفيضان الأرضي بالقرب من آثار الإشارة ، يمكن تحويل الطاقة عالية التردد غير المرغوب فيها في خطوط الإشارة إلى الأرض من خلال الاقتران السعوي.

حاول إبقاء مصادر الطاقة والمحولات والدوائر الرقمية المزعجة بعيدًا عن دوائر الصوت لديك. استخدم اتصالاً أرضيًا منفصلاً لدائرة الصوت ومن الجيد عدم استخدام المستويات الأرضية لدوائر الصوت. يعد الاتصال الأرضي (GND) لمكبر الصوت مهمًا جدًا مقارنة بأرض الترانزستورات الأخرى ، IC وما إلى ذلك ، إذا كان هناك ضوضاء أرضية بين الاثنين ، فسيقوم مكبر الصوت بإخراجها.

ضع في اعتبارك تشغيل دوائر IC الهامة وأي شيء حساس باستخدام مقاوم 100R بينها و + V. قم بتضمين مكثف كهربائي بحجم لائق (على سبيل المثال 220 فائق التوهج) على جانب IC من المقاوم. إذا كان IC سوف يسحب الكثير من الطاقة ، فتأكد من أن المقاوم يمكنه التعامل معها (حدد قوة كهربائية عالية بما فيه الكفاية وقم بتوفير غرق حرارة نحاسي ثنائي الفينيل متعدد الكلور إذا لزم الأمر) وتذكر أنه سيكون هناك انخفاض في الجهد عبر المقاوم.

بالنسبة للتصميمات القائمة على المحولات ، فأنت تريد أن تكون مكثفات المعدل قريبة من دبابيس المعدل قدر الإمكان ، ومتصلة عبر مساراتها السميكة بسبب تيارات الشحن الكبيرة عند النظرة الخاطفة لموجة الخطيئة المعدلة. نظرًا لأن جهد خرج المقوم يتجاوز جهد الانحلال للمكثف ، يتم إنتاج ضوضاء دافعة في دائرة الشحن والتي يمكن نقلها إلى دائرة الصوت إذا كانت تشترك في نفس قطعة النحاس في أي من خطوط الطاقة. لا يمكنك التخلص من تيار الشحن النبضي ، لذا من الأفضل بكثير إبقاء المكثف محليًا في مقوم الجسر لتقليل نبضات الطاقة الحالية العالية. إذا كان مكبر الصوت بالقرب من المعدل ، فلا تحدد موقع مكثف كبير بجوار الأمبير لتجنب تسبب هذا المكثف في حدوث هذه المشكلة ، ولكن إذا كانت هناك مسافة قليلة ، فإن الغرامة لإعطاء مكبر الصوت هو مكثف خاص به لأنه يطفو مشحونة من مصدر الطاقة وينتهي بها الأمر بمقاومة عالية نسبيًا بسبب طول النحاس.

حدد موقع منظمات الجهد التي تستخدمها الدوائر الصوتية بالقرب من المقومات / مدخلات PSU وقم بالاتصال بوصلاتها الخاصة أيضًا.

إشارات

حيثما أمكن تجنب إدخال وإخراج الإشارات الصوتية من وإلى الدوائر المتكاملة بالتوازي على لوحة الدوائر المطبوعة لأن هذا يمكن أن يتسبب في حدوث تذبذبات تتغذى من الخرج إلى المدخلات. تذكر أن 5mV فقط يمكن أن تسبب الكثير من الطنين!

احتفظ بالطائرات الرقمية الأرضية بعيدًا عن GND الصوتي ودوائر الصوت بشكل عام. يمكن إدخال همهمة في الصوت ببساطة من المسارات التي تكون قريبة جدًا من الطائرات الرقمية.

عند الاتصال بمعدات أخرى ، إذا تم تشغيل بعض اللوحات الأخرى التي تتضمن دوائر صوتية (ستقدم أو تستقبل إشارة صوتية) ، فتأكد من وجود نقطة واحدة فقط يتصل عندها GND بين لوحتين ويجب أن يكون هذا بشكل مثالي عند اتصال إشارة الصوت التناظرية نقطة.

بالنسبة لاتصالات IO للإشارة بالأجهزة الأخرى / العالم الخارجي ، من الأفضل استخدام المقاوم 100R بين الدوائر GND والعالم الخارجي GND لكل شيء (بما في ذلك الأجزاء الرقمية من الدائرة) لإيقاف إنشاء الحلقات الأرضية.

المكثفات

استخدمها أينما تريد عزل الأقسام عن بعضها البعض. القيم التي يجب استخدامها: - 220nF نموذجي ، 100nF جيد إذا كنت ترغب في تقليل الحجم / التكلفة ، من الأفضل عدم التقليل من 100nF.

لا تستخدم المكثفات الخزفية. والسبب هو أن المكثفات الخزفية ستعطي تأثير كهرضغطية لإشارة التيار المتردد التي تسبب ضوضاء. استخدم بولي من نوع ما - مادة البولي بروبيلين هي الأفضل ولكن أي منها سيفي بالغرض. تقول رؤوس الصوت الحقيقية أيضًا لا تستخدم التحليلات الكهربائية في الخط ولكن العديد من المصممين يفعلون ذلك بدون مشكلة - وهذا على الأرجح للتطبيقات عالية النقاء وليس تصميم الصوت القياسي العام.

لا تستخدم مكثفات التنتالوم في أي مكان داخل مسارات الإشارات الصوتية (قد يختلف بعض المصممين ولكنهم قد يتسببون في مشاكل مروعة)

البديل المقبول عمومًا للبولي كربونات هو PPS (Polyphenylene Sulphide).

يتميز فيلم البولي كربونات عالي الجودة وفيلم البوليسترين ومكثفات التفلون ومكثفات السيراميك NPO / COG بمعاملات جهد منخفضة للغاية من السعة وبالتالي تشويه منخفض جدًا والنتائج واضحة جدًا باستخدام محللات الطيف وكذلك الأذنين.

تجنب العوازل الخزفية عالية K ، فهي تحتوي على معامل جهد عالي والذي أعتقد أنه قد يؤدي إلى بعض التشويه إذا تم استخدامها في مرحلة التحكم في النغمة.

وضع المكون

تتمثل الخطوة الأولى في أي تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور في اختيار مكان وضع المكونات. هذه المهمة تسمى "تخطيط الأرضيات". يمكن أن يؤدي وضع المكونات بعناية إلى تسهيل توجيه الإشارة وتقسيم الأرض. إنه يقلل من التقاط الضوضاء ويقلل من مساحة اللوحة المطلوبة.

يجب تحديد موضع المكون داخل القسم التناظري. يجب وضع المكونات لتقليل المسافة التي تقطعها الإشارات الصوتية. حدد موقع مكبر الصوت في أقرب مكان ممكن من مقبس سماعة الرأس ومكبر الصوت. سيقلل هذا الوضع من إشعاع EMI من مكبرات الصوت من الفئة D ، ويقلل من التعرض للضوضاء لإشارات سماعة الرأس ذات السعة المنخفضة. ضع الأجهزة التي توفر الصوت التناظري بالقرب من مكبر الصوت قدر الإمكان لتقليل التقاط الضوضاء على مدخلات مكبر الصوت. ستعمل جميع تتبعات إشارة الإدخال كهوائيات لإشارات التردد اللاسلكي ، لكن تقصير الآثار يساعد في تقليل كفاءة الهوائي للترددات التي تثير القلق عادةً.

الخطوة 2: أنت بحاجة …

1. TEA2025B Audio Amplifier IC (ebay.com)

2. 6 قطع 100 فائق التوهج مكثف كهربائيا (ebay.com)

3. 2 جهاز كمبيوتر شخصى 470 فائق التوهج مكثف كهربائيا (ebay.com)

4. 2 قطعة 0.22 فائق التوهج مكثف

5. 2 قطعة 0.15 فائق التوهج مكثف سيراميك

6. مقياس الجهد المزدوج للتحكم في مستوى الصوت (50-100 كلفن) (ebay.com)

7. 2 قطعة 4 أوم 2.5 واط المتحدث

8. وحدة استقبال MP3 + FM (ebay.com)

9. مصفوفة LED مع سائق IC (Adafruit.com)

10. فيرو المجلس وبعض الأسلاك.

11. Arduino UNO (Adafruit.com)

12. وحدة DS1307 RTC (Adafruit.com)

الخطوة الثالثة: عمل دائرة مكبر الصوت

وفقًا لمخطط الدائرة المرفقة ، قم بتوصيل المكونات بأكملها في ثنائي الفينيل متعدد الكلور. استخدم قيمة دقيقة للمكثفات. كن حذرًا بشأن قطبية المكثفات الإلكتروليتية. حاول إبقاء كل المكثف بالقرب من IC لتقليل الضوضاء. لحام IC مباشرة دون استخدام قاعدة IC. تأكد من قطع الآثار بين جانبي مكبر الصوت IC. يجب أن تكون جميع مفاصل اللحام مثالية. هذه دائرة لمكبر الصوت ، لذا كن محترفًا بشأن اتصال اللحام خاصةً حول الأرض (GND).

الخطوة 4: اختبار الدائرة بالسماعة

بعد الانتهاء من جميع التوصيلات واللحام ، قم بتوصيل اثنين من مكبرات الصوت 4 أوم 2.5 وات بدائرة مكبر الصوت. قم بتوصيل مصدر صوت بالدائرة وتشغيله. إذا سارت الأمور على ما يرام فستحصل هنا على صوت خالٍ من الضوضاء.

لقد استخدمت TEA2025B مكبر الصوت IC لتضخيم الصوت. إنها شريحة مضخم صوت رائعة تعمل في نطاق جهد واسع (3 فولت إلى 9 فولت). لذلك ، يمكنك اختباره بأي جهد داخل النطاق. أنا أستخدم محول 9V ويعمل بشكل جيد. يمكن أن يعمل IC في وضع الاتصال المزدوج أو الجسر. لمزيد من التفاصيل حول شريحة مكبر الصوت ، يرجى مراجعة ورقة البيانات.

الخطوة 5: تجهيز لوحة Dot Matrix الأمامية

لتصور إشارة الصوت وعرض التاريخ والوقت ، قمت بتعيين عرض مصفوفة نقطية في الجانب الأمامي من صندوق مكبر الصوت. للقيام بالمهمة بشكل جيد ، استخدمت أداة دوارة لقص الإطار وفقًا لحجم المصفوفة. إذا كانت الشاشة لا تحتوي على شريحة تشغيل متكاملة ، فاستخدم واحدة منفصلة. أنا أفضل مصفوفة ثنائية اللون من Adafruit. بعد اختيار شاشة المصفوفة المثالية ، اضبط الشاشة على القاعدة بالغراء الساخن.

سنقوم بتوصيله بلوحة Arduino لاحقًا. تستخدم الشاشة ثنائية اللون من Adafruit بروتوكول i2c للتواصل مع وحدة التحكم الدقيقة. لذلك ، سنقوم بتوصيل دبوس SCL و SDA الخاص ببرنامج التشغيل IC بلوحة Arduino.

الخطوة 6: البرمجة باستخدام Arduino

قم بتوصيل شاشة مصفوفة نقطية Adafruit Smart ثنائية اللون على النحو التالي:

1. قم بتوصيل دبوس Arduino 5V بمصفوفة LED + دبوس.
2. قم بتوصيل دبوس Arduino GND بكل من دبوس GND للميكروفون ومصفوفة LED - الدبوس.
3. يمكنك استخدام سكة توصيل كهربائية للوحة توصيل الدوائر ، أو يتوفر في Arduino دبابيس GND متعددة. قم بتوصيل دبوس Arduino التناظري 0 بدبوس إشارة الصوت.
4. قم بتوصيل دبابيس Arduino SDA و SCL بدبابيس ظهر المصفوفة D (البيانات) و C (الساعة) ، على التوالي.
5. لا تتضمن لوحات Arduino السابقة دبابيس SDA و SCL - بدلاً من ذلك ، استخدم المسامير التناظرية 4 و 5.
6. قم بتحميل البرنامج المرفق واختبره سواء كان يعمل أم لا:

ابدأ بتنزيل مستودع Piccolo من Github. حدد الزر "تنزيل ZIP". بمجرد الانتهاء من ذلك ، قم بإلغاء ضغط ملف ZIP الناتج على محرك الأقراص الثابتة الخاص بك. سيكون هناك مجلدين بالداخل: يجب نقل "Piccolo" إلى مجلد كراسة رسم Arduino المعتاد. يجب نقل "ffft" إلى مجلد "مكتبات" Arduino (داخل مجلد كراسة الرسم - إذا لم يكن موجودًا ، فقم بإنشاء واحد). إذا لم تكن معتادًا على تثبيت مكتبات Arduino ، فالرجاء اتباع هذا البرنامج التعليمي. ولا تقم أبدًا بالتثبيت في مجلد المكتبة المجاور لتطبيق Arduino نفسه … الموقع الصحيح هو دائمًا دليل فرعي لمجلد منزلك! إذا لم تكن قد قمت بالفعل بتثبيت مكتبة Adafruit LED Backpack (لاستخدام مصفوفة LED) ، فيرجى التنزيل والتثبيت هذا أيضًا. بمجرد وضع المجلدات والمكتبات ، أعد تشغيل Arduino IDE ، ويجب أن يكون رسم "Piccolo" متاحًا من قائمة File-> Sketchbook.

مع فتح رسم Piccolo ، حدد نوع لوحة Arduino والمنفذ التسلسلي من قائمة الأدوات. ثم انقر فوق الزر تحميل. بعد لحظة ، إذا سارت الأمور على ما يرام ، فسترى الرسالة "تم التحميل". إذا سارت الأمور على ما يرام ، فسترى النطاق الصوتي لأي إدخال صوتي.

إذا كان نظامك يعمل بشكل جيد ، فقم بتحميل المخطط full.ino المرفق مع خطوة إضافة الساعة الثنائية مع التصور الصوتي. بالنسبة لأي إدخال صوتي ، ستعرض السماعة طيفًا صوتيًا وإلا ستعرض الوقت والتاريخ.

الخطوة 7: إصلاح كل الأشياء معًا

الآن ، قم بتوصيل دائرة مكبر الصوت التي قمت بإنشائها في المرحلة السابقة بالصندوق باستخدام الغراء الساخن. اتبع الصور المرفقة بهذه الخطوة.

بعد توصيل دائرة مكبر الصوت ، قم الآن بتوصيل وحدة مستقبل MP3 + FM في الصندوق. قبل تثبيته بالغراء ، قم بإجراء اختبار للتأكد من أنه يعمل. إذا كان يعمل بشكل جيد ، قم بإصلاحه بالغراء. يجب توصيل خرج الصوت لوحدة MP3 بإدخال دائرة مكبر الصوت.

الخطوة الثامنة: التوصيلات الداخلية والمنتج النهائي

إذا تلقى مكبر الصوت وإشارة صوتية ، فإنه يظهر طيفًا صوتيًا يعرض التاريخ والوقت بتنسيق ثنائي BCD. إذا كنت تحب البرمجة والتكنولوجيا الرقمية ، فأنا متأكد من أنك تحب النظام الثنائي. أنا أحب الساعة الثنائية والثنائية. لقد صنعت سابقًا ساعة معصم ثنائية وتنسيق الوقت تمامًا مثل ساعتي السابقة. لذلك ، للتوضيح حول تنسيق الوقت ، أضفت صورة سابقة لساعتي دون إنتاج صورة أخرى.

اشكرك.

الجائزة الرابعة في مسابقة الدوائر 2016

الجائزة الأولى في مسابقة Amps and Speakers 2016