广告

波兰网友网购中国套件,DIY最简单的音乐节拍闪烁LED灯

2022-08-11 17:45:06 wegi1 阅读:
大家知道,有很多资料都介绍过配合音乐节奏闪烁的LED灯。那为什么我又要重新探讨这个主题呢?因为我发现了一个中国产的电子制作套件,它只需要用到最少的元器件。

大家知道,有很多资料(见文末)都介绍过配合音乐节奏闪烁的LED灯。那为什么我又要重新探讨这个主题呢?因为我发现了一个中国产的电子制作套件,它只需要用到最少的元器件。文末相关资料中呈现的电路图更高级、复杂,可能还有其他可能性,而该套件的独特之处在于其极简设计,却具有相同功效。我不想在这里使用“设计之美”之类的话语,但它确实设计得很好,尽管我怀疑LED或输出晶体管烧坏。可以看到这是一个经过深思熟虑的设计,尽管它很简单,但这种简单性是对电子知识有很好了解的结果。KMXednc

KMXednc

KMXednc

KMXednc

(注:EDN小编在淘宝找到了对应网页,详见“声控LED旋律灯电子制作套件DIY趣味制作套件电路实验套件声控模块”,为什么便宜很多?)KMXednc

为了让LED随音乐节奏跳动,作者只需要用到:KMXednc

  • 3个电阻;
  • 2个NPN晶体管;
  • 2个电容器;
  • 麦克风;
  • LED;
  • PCB的尺寸为34mm×25mm(单面板)。

其原理图为:KMXednc

KMXednc

我决定通过测量整个系统在静止期间和在最大负载期间的电流消耗,来检查是否存在可能损坏二极管或晶体管Q2(NPN 9014)的过大电流:KMXednc

  • 在静止时,系统消耗小于1mA。
  • 在最大可能的噪声情况下,我能够产生91mA,这是不现实的,因为即使直接摩擦和敲击麦克风本身,强度也不会超过80mA。

该制造商预见到提供3到5V电压的可能性,我测量了5V电压下的电流,从而测量最坏的情况。KMXednc

有了电源电压和电流强度这两个值,使用最简单的公式,就可以计算出电路阻抗和消耗的功率。KMXednc

根据欧姆定律计算阻抗:KMXednc

R = U/I = 5V / 0.091A = 55ΩKMXednc

由于计算出了阻抗,接着就可以计算电路的功率:KMXednc

P (W) = I * I (A * A) * R (Ω) = 0.091 (A) * 0.091 (A) * 55 (Ω) = 0.45545 (W) ≈0.45 (W)KMXednc

实际上,由于有了消耗的电流和电源电压这两个值,甚至不必那么费力地计算阻抗,使用以下公式就可以计算功耗:KMXednc

P (W) = U (V) * I ( A) = 5 (V) * 0.091 (A) = 0.45545 (W) ≈0.45 (W)KMXednc

知道了系统静止时的电流消耗可以忽略不计后,从图中就可以看出晶体管Q2 9014是最大负载的元件。KMXednc

KMXednc

无论如何,我们有两个重要结果可用来尝试验证电路上的负载:KMXednc

  1. 功率0.45W;
  2. 最大电流0.091A。

通过9014C的数据手册(我检查到所安装的是“C”版本),就可以查找此晶体管的3个参数:KMXednc

  1. 可“通过”它的最大电流=0.1A;
  2. 耗散功率0.45W;
  3. 可以看看hFE,虽然它仅供参考,因为范围太大(200-600)。

KMXednc

我们没有超过晶体管的最大电流,其实不会超过80mA,耗散的功率应该是pin脚的,我们必须知道这个功率不是一直都在,而是在声波图表的最高峰值处。我认为,这不是一个连续负载,正如我们在从输出晶体管Q2的集电极获取的波形图上所看到的那样。KMXednc

KMXednc

顺便说一下,可以看到麦克风信号电平的样子。KMXednc

KMXednc

布局很简单,可以仿真一下,见下面的仿真链接:KMXednc

https://everycircuit.com/circuit/4631294967021568/minimal-led-blinkKMXednc

仿真截图:KMXednc

KMXednc

可以看到,来自麦克风的信号在±25mV的范围附近振荡。将1μF电容器下游的直流分量切断后,振荡仍然为50mVpp,但通过用1MΩ电阻偏置晶体管的基极,对其进行控制,振荡已移动到0.75V。在Q1的集电极和Q2的基极上,信号从0到1V以上振荡,这就会使输出晶体管Q2交替打开和关闭,由于该晶体管的基极受到一个相当大的10kΩ电阻极化,因此Q2不会进入深度饱和状态。通过使用如此大的电阻,就可以最大限度地减少元器件数量,并且不需要使用集电极发射极限流电阻,这就是诀窍。KMXednc

或多或少,但更确切地说,应该假设流过D1到D5的电流按比例分成5个相等的电流,这样就不会超过可能损坏LED的电流。90mA(峰值)分到5个二极管上甚至不超过20mA。通过这种方式,我们知道我们可以对系统中负载最大的元器件——Q2输出晶体管和LED——充满信心,尽管我们必须承认我们不得不考虑一下……KMXednc

无论这个电路有多么不准确和失真,我们都需要知道它不是用来传输语音来听,而是使用语音信号来使LED灯闪烁,因此这个电路完全足够了。KMXednc

由于该系统构建起来非常简单,同时又非常不寻常,因此在PCB上制作起来并不难:KMXednc

KMXednc

KMXednc

KMXednc

KMXednc

下面这个视频显示了系统如何工作。KMXednc

KMXednc

如果有人想订购所讨论系统的PCB,附件中有gerber文件。KMXednc

附件:KMXednc

_15_Gerber_PCB_LED_LINK_MSX.zip下载(8.69KB)KMXednc

相关资料(波兰语哦,有兴趣的朋友请自己用翻译软件看个大概):KMXednc

https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2962035.htmlKMXednc

https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic562073.htmlKMXednc

(原文刊登于EDN姊妹网站elektroda.pl,参考链接:Minimalny zestaw do mrugania diodą w rytm muzyki,由Franklin Zhao编译。)KMXednc

责编:Franklin
本文为电子技术设计原创文章,未经授权禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了