Zaloguj się
Wszystkie
6 listopada 2024
117
W każdym razie chłopak ma talent. Chyba się też powoli otwiera na współdziałanie bo już nawet czasem pozwala sobie pomóc. Na jednych z poprzednich zajęć zrobił dwie sztuki zestawu i to takiego, którego złożenie (jednej sztuki) zajmowało chłopakom statystycznie z reguły ze dwa zajęcia. A dla kogo składał? Dla rodzeństwa na prezent. Kiedy jakiś czas temu omyłkowo wlutował do płytki diodę prostowniczą w odwrotnym kierunku, już miałem mu pomóc ją wylutować z użyciem dwóch narzędzi jednocześnie, by mógł ją zamontować poprawnie (wbrew pozorom nie takie hop siup), ale chciał sam. I zrobił to sam. Tak po prostu. Jak stary fachura! Tydzień później na sam koniec zajęć, jak już przekroczyliśmy 90 minut ich trwania i wychowawca ponaglał, żeby już kończyć, pozwolił sobie pomóc poprawić trzy nieświecące diody LED w drugim zestawie (zestaw zawierał 32 diody LED, a złożył w ciągu jednych zajęć dwa takie zestawy), przy którego montażu już nieco się spieszył. Gdyby nie naglący nas czas, dałby radę sam, co do tego wątpliwości nie mam najmniejszych. Ale z dużym zadowoleniem docenił pomocną dłoń (i jak na mój nos, otwarcie się na zewnętrzną pomoc, jest jednym z ważnych osiągnięć, nie tylko na polu elektroniki). Zestawy zadziałały wyśmienicie i powędrowały do rodzeństwa.
Na dzisiejszych zajęciach złożymy zestaw AVTEDU629 a mianowicie, Wściekłego byka LED.
Zestaw jest iście genialny, i przyznam, że świetnie bawiliśmy się po złożeniu wszystkich naszych wściekłych byków! Prawdziwa „wścieklizna”, pełna wygłupów i śmiechu. Było naprawdę byczo!
Zanim i Ty złożysz dzisiaj swojego byka, pozwól, że opowiem Ci o tym, jak nasz byk działa.
Nowym elementem elektronicznym, widocznym na schemacie w postaci trójkątów, którego do tej pory nie używaliśmy podczas naszych spotkań, jest wzmacniacz operacyjny. Wewnątrz układu scalonego LM358 kryją się dwa takie wzmacniacze.
Wzmacniacz operacyjny to układ elektroniczny, który wzmacnia różnicę napięć między dwoma wejściami. Działa w sposób liniowy, z bardzo wysokim wzmocnieniem. Gdybyśmy chcieli porównać wzmacniacz operacyjny do tranzystora,
należałoby zaznaczyć, że wzmacniacz operacyjny wzmacnia napięcia, a tranzystor wzmacnia prąd. Przewrotnie nie zagłębimy się dzisiaj zbyt mocno w tematykę wzmacniaczy operacyjnych jako takich. Zbyt wiele rzeczy mam Ci dzisiaj do opowiedzenia. Przyda się powtórzenie materiału i uzupełnienie tych podstaw, o których nie zdążyłem do tej pory wspomnieć.
Nie tracąc czasu, omówimy sobie powyższy schemat, śledząc komponenty i połączenia pomiędzy nimi od strony lewej do prawej.
Wstępna filtracja zasilania mikrofonu
Kondensator C1 (100 µF) w połączeniu z rezystorem R2 (1 kΩ) tworzą filtr dolnoprzepustowy, który usuwa zakłócenia o wyższych częstotliwościach, które mogą pochodzić zarówno z samego układu, jak i z zewnętrznych źródeł. Ponieważ kondensator C1 ma stosunkowo dużą pojemność, skutecznie filtruje wysokoczęstotliwościowe zakłócenia, zapewniając mikrofonowi elektretowemu stabilniejsze zasilanie.
Mikrofon
Następnie do tak przefiltrowanego zasilania podłączono dzielnik napięcia złożony z szeregowo połączonych rezystora R1 i mikrofonu elektretowego. Rezystor R1 ustala punkt pracy mikrofonu. Napięcie z tego dzielnika trafia na elementy C3 i R3.
Eliminacja składowej stałej
Kondensator C3 (100 nF) pełni rolę kondensatora sprzęgającego, który blokuje składową stałą sygnału pochodzącego z mikrofonu elektretowego, przepuszczając do wzmacniacza jedynie składową zmienną tego sygnału, czyli sygnał audio.
Wartość kondensatora C3 jest dobrana tak, aby skutecznie blokować składową stałą i przepuszczać sygnały zmienne o częstotliwościach z zakresu audio.
Spolaryzowanie wejścia wzmacniacza
Rezystor R3 (1 MΩ) pełni rolę rezystora polaryzującego wejście wzmacniacza operacyjnego LM358. Jego zadaniem jest ustalenie stałego poziomu napięcia (potencjału odniesienia) na wejściu 3 pierwszego wzmacniacza operacyjnego w układzie scalonym LM358. Dzięki rezystorowi R3, wejście 3 pierwszego wzmacniacza operacyjnego zostaje połączone z masą (GND) przez wysoką rezystancję, co zapobiega jego „pływaniu”. Bez tego rezystora, na wejściu 3 LM358 mogłoby panować niezdefiniowane napięcie, co prowadziłoby do niestabilnej pracy wzmacniacza. Inaczej mówiąc, rezystor R3 ustala potencjał odniesienia (bliski zeru) dla składowej zmiennej sygnału, co umożliwia wzmacniaczowi poprawne wzmocnienie sygnału audio.
Warto podkreślić, że para C3–R3 nie tworzy klasycznej stałej czasowej służącej do opóźniania sygnału. Głównym celem zastosowania tej pary elementów jest eliminacja składowej stałej oraz ustalenie potencjału odniesienia dla wejścia wzmacniacza operacyjnego.
Warto wiedzieć, że kondensator C3 (100 nF), w połączeniu z rezystorem R3 (1 MΩ), może nieznacznie wpływać na dolną granicę pasma przenoszenia sygnału. Dla niskich częstotliwości kondensator C3 zaczyna stanowić większą impedancję, co skutkuje tłumieniem bardzo niskich częstotliwości. Jednak w zakresie audio, czyli od około 20 Hz wzwyż, kondensator o wartości 100 nF jest wystarczająco „przezroczysty” dla sygnału.
Wzmocnienie sygnału mikrofonu przez pierwszy wzmacniacz operacyjny
Po wyeliminowaniu składowej stałej i spolaryzowaniu mikrofonu sygnał audio trafia na wejście nieodwracające pierwszego wzmacniacza operacyjnego zawartego w układzie LM358. Wejście odwracające tego wzmacniacza (noga 2) połączone jest przez rezystor R4 (100 Ω) i kondensator C4 (220 nF) do masy, co tworzy filtr dolnoprzepustowy. Filtr ten eliminuje niepożądane wysokie częstotliwości, co pozwala na uzyskanie czystszego sygnału audio. Potencjometr PR1 (1 MΩ) włączony pomiędzy wyjście wzmacniacza i jego wejście odwracające umożliwia regulację wzmocnienia, dostosowując poziom sygnału w zależności od potrzeb układu.
Próg detekcji
Dioda sygnałowa D1 (1N4148), spolaryzowana w kierunku przewodzenia, ma spadek napięcia wynoszący około 0,7 V. Dzięki temu napięcie na wyjściu wzmacniacza musi przekroczyć tę wartość, aby dioda zaczęła przewodzić. To ustala próg detekcji, ponieważ sygnał na wyjściu wzmacniacza operacyjnego musi osiągnąć minimalny poziom 0,7 V, aby dioda D1 mogła „przepuścić” sygnał do kolejnych stopni układu. W ten sposób dioda działa jak element progowy, aktywując dalszą część układu tylko wtedy, gdy sygnał przekroczy określony poziom napięcia, co pozwala na detekcję silniejszych sygnałów audio.
Stała czasowa
Kondensator C2 (10 µF) oraz rezystor R5 (100 kΩ) tworzą układ opóźniający, który wygładza sygnał na wyjściu, zapobiegając przypadkowemu włączaniu układu przy krótkotrwałych dźwiękach.
Dioda D1 dostarcza napięcie z wyjścia pierwszego wzmacniacza na punkt między kondensatorem C2 a rezystorem R5. Przy pełnym wysterowaniu pierwszego wzmacniacza (głośny dźwięk podany na mikrofon) kondensator C2 zostaje naładowany niemal natychmiast.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
