Robot ánh sáng âm thanh: 6 bước

2025 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2025-01-23 15:14

Trong Tài liệu hướng dẫn này, bạn sẽ chế tạo một thiết bị âm thanh ánh sáng. Thiết bị này bật đèn LED sáng hoặc bóng đèn có nhạc. Đầu vào âm nhạc đến từ đầu ra line out hoặc âm thanh của HiFi, máy tính hoặc điện thoại di động.

Bạn có thể xem mạch hoạt động trong video.

Quân nhu

Bạn sẽ cần:

- bảng ma trận, - tản nhiệt, - Bóng bán dẫn công suất NPN, - một vài bóng bán dẫn đa năng NPN BJT, - hai bóng bán dẫn đa năng PNP BJT, - chất hàn, - mỏ hàn, - vỏ bọc (bạn có thể sử dụng cốc giấy), - máy khoan điện (tùy chọn), - dán truyền nhiệt, - băng, - Điện trở nguồn 10 ohm, - Điện trở 270 ohm, - Điện trở 4,7 kohm, - Biến trở 2 Megohm, - hai điện trở 1 kohm, - hai điện trở 10 kohm, - Điện trở 100 kohm, - Tụ điện 470 nF và 100 nF, - đai ốc và bu lông cho bộ tản nhiệt, - một vài đèn LED sáng hoặc hai bóng đèn 1,5 V, - kéo hoặc tua vít, - một diode đa năng.

Bước 1: Gắn tản nhiệt

Khoan hai lỗ trên bảng ma trận và gắn đế tản nhiệt vào như trong ảnh.

Bước 2: Gắn Transistor công suất

Gắn bóng bán dẫn công suất PNP bằng bu lông và miếng dán truyền nhiệt.

Bước 3: Xây dựng mạch

Điện trở Rc1b được chọn là 10 kohm thay vì 1 kohm để tăng hằng số thời gian sạc. Hằng số thời gian phóng điện là một phép nhân của giá trị tụ điện (C1) và điện trở (Rb2). Một giải pháp thay thế sẽ là sử dụng giá trị tụ điện C1 cao hơn nhưng điều này có nghĩa là sử dụng tụ điện không đáng tin cậy lắm so với tụ điện gối hoặc tụ gốm.

Bạn có thể thay thế các bóng đèn bằng đèn LED sáng. Nếu một đèn LED tiêu thụ 10 mA với nguồn điện cần thiết 2 V thì điện trở Rc4 nối tiếp yêu cầu là (Vs - Vled) / Iled = (3 V - 2 V) / 10 mA = 100 ohms. Bạn có thể đặt thêm một đèn LED song song và giảm một nửa điện trở nối tiếp hoặc bạn có thể đặt một vài đèn LED có điện trở 100 ohm song song với bóng bán dẫn công suất.

Bạn chỉ cần ba bóng bán dẫn BJT đa năng. Tuy nhiên, bạn phải mua một vài chiếc để phòng trường hợp bạn làm cháy chúng do kết nối với các chân cắm sai. Các bóng bán dẫn đa năng rất rẻ.

Rc4 chỉ cần là một điện trở nguồn nếu bạn đang sử dụng bóng đèn.

Điện trở Rb1 điều khiển độ sáng của bóng đèn hoặc đèn LED sáng.

Mức tăng dòng điện của bóng bán dẫn điển hình (mức tăng hiện tại) Beta (dòng thu chia cho dòng cơ bản) là 100. Tuy nhiên, giá trị này có thể thấp đến 20 hoặc cao đến 500. Giá trị Beta bị ảnh hưởng bởi dung sai sản xuất, nhiệt độ môi trường và độ chệch hiện hành.

Bây giờ chúng ta có thể tính toán các giá trị Beta tối thiểu giả định của các bóng bán dẫn Q2, Q3 và Q4 sẽ cho phép bão hòa hoàn toàn:

Vs - Vbe = 3 V - 0,7 V = 2,3 V

Q2 Beta: Ic2 / Ib2 = ((Vs - Vbe) / Rb3) / ((Vs - Vbe - Vd) / Rb2)

= (2,3 V / 4, 700 ohms) / ((2,3 V - 0,7 V) / 100, 000 ohms) = 30,585106383

Q3 Beta: Ic3 / Ib3 = ((Vs - Vbe) / Rb4) / ((Vs - Vbe) / Rb3)

= (2.3 V / 220 ohms) / (2.3 V / 4, 700 ohms + 3 V / 100, 000 ohms) = 20.1296041116

Cường độ dòng điện bóng đèn xác định là 0,3 A. Do đó:

Q4 Beta: Ic4 / Ib4 = 0,3 A / ((Vs - Vbe) / Rb4) = 0,3 A / (2,3 V / 220 ohms) = 28,6956521739

Do đó, các bóng bán dẫn rất có thể sẽ bão hòa.

Bây giờ chúng tôi tính toán tần số cắt bộ lọc nguồn thông thấp RC:

fl = 1 / (2 * pi * Rs * Cs) = 1 / (2 * pi * 100 * (470 * 10 ^ -6)) = 3,38627538493 Hz

Bạn có thể thấy trong mạch mà tôi đã không thực hiện bộ lọc cấp nguồn thông thấp RC. Tuy nhiên, bạn có thể cần bộ lọc thông thấp này nếu pin hoặc nguồn điện của bạn có điện trở bên trong cao. Nếu mạch vẫn dao động ngay cả với bộ lọc RC thì hãy thử đặt các giá trị tụ cao hơn song song với các tụ Cs1 và Cs2 để giảm tần số cắt thông thấp.

Tính tần số cắt bộ lọc thông cao đầu vào:

fh = 1 / (2 * pi * Ri * Ci) = 1 / (2 * pi * 1000 * (470 * 10 ^ -9)) = 338,627538493 Hz

Tần số cắt tối đa vượt qua cao không được lớn hơn 20 Hz. Để giảm tần suất này, chúng ta có thể:

1. Tăng giá trị Ri. Tuy nhiên, điều này sẽ làm giảm độ lợi của mạch.

2. Tăng giá trị Ci. Đây là một lựa chọn tốt hơn. Ta có thể đặt thêm một tụ điện 470 nF song song với Ci hoặc thay Ci bằng một tụ điện lưỡng cực 10 uF (10, 000 nF). Tuy nhiên, tụ điện mới này kém tin cậy hơn và sẽ tốn nhiều tiền hơn. Tụ điện lưỡng cực khó tìm hơn trên các trang web linh kiện điện tử.

Bước 4: Đặt mạch vào trong hộp hoặc cốc giấy

Bạn có thể thấy mạch nằm gọn trong cốc giấy.

Các bóng đèn được gắn bằng băng dính.

Bạn có thể tạo một lỗ trên cốc bằng tua vít hoặc kéo cho chiết áp.

Đèn sẽ được nhìn xuyên qua cốc khi bật.

Bước 5: Bảo vệ dây bằng băng

Bạn có thể sử dụng bất kỳ loại băng dính nào.

Bước 6: Gắn cánh tay và chân

Sử dụng dây kim loại 1 mm để gắn cánh tay và chân cho robot.

Bây giờ bạn đã hoàn thành.