Wzmacniacz tranzystorowy z paskiem Grove LED BAR

[daron060709]

Ten projekt powstał na potrzeby lekcji fizyki, w ramach tematu o tranzystorze. Zamiast ograniczyć się do teorii, postanowiłem podejść do tematu praktycznie i samodzielnie zbudować działający układ. Chciałem lepiej zrozumieć, jak działają tranzystory w roli wzmacniacza i jak taki układ może współpracować z mikrokontrolerem oraz prostymi elementami wizualnymi.

Całość powstała na płytce stykowej – bez projektowania PCB i bez wcześniejszych obliczeń. Mimo to udało się uzyskać funkcjonalny i efektowny system, który nie tylko wzmacniał sygnał dźwiękowy z radia, ale również prezentował jego poziom w formie świetlnej animacji. Pasek Grove LED BAR reagował dynamicznie na głośność, co sprawiało, że projekt był nie tylko edukacyjny, ale również bardzo efektowny wizualnie.

Był to mój pierwszy praktyczny układ wzmacniacza audio i jednocześnie świetna okazja, by poćwiczyć lutowanie, analizowanie sygnału oraz integrację klasycznych elementów elektronicznych z Arduino. Projekt ten okazał się ciekawym doświadczeniem i dobrym punktem wyjścia do dalszej nauki elektroniki analogowej i cyfrowej.

Zasada działania

Sygnał audio pochodził z przenośnego radyjka i był podawany na wejście układu wzmacniacza. Wzmacniacz składał się z tranzystora typu Darlington – MPSA29.

Głośnik pasywny 8Ω był podłączony bezpośrednio do wzmacniacza, a równolegle do niego – wejście analogowe Arduino UNO, które mierzyło poziom sygnału i w czasie rzeczywistym sterowało podświetleniem paska Grove LED BAR.

Zasilanie i połączenia

Układ był zasilany z dwóch oddzielnych akumulatorów 9V:

• jeden zasilał Arduino UNO,

• drugi – układ wzmacniacza na płytce stykowej.

Obydwa układy miały wspólną masę.

Sygnał i wizualizacja

Sygnał dźwiękowy był przesyłany do Arduino, które następnie skalowało jego wartość i sterowało paskiem LED BAR, w którym włączały się kolejne diody zależnie od poziomu głośności. Dzięki temu uzyskano efekt graficznego wskaźnika głośności.

Użyto gotowej biblioteki Grove_LED_Bar i prostego kodu w Arduino IDE:

#include <Grove_LED_Bar.h>

Grove_LED_Bar bar(7, 8, 0);

void setup() {
  bar.begin();
  bar.setGreenToRed(true);
}

void loop() {
  int audioValue = analogRead(A0);
  int level = map(audioValue, 0, 350, 0, 10);
  bar.setLevel(level);
  delay(30);
}

Problemy i wnioski

Na początku występowało silne brzęczenie w głośniku. Problemem był zbyt mały rezystor pomiędzy bazą a emiterem w układzie tranzystora – został on zamieniony na rezystor o wartości 1 MΩ, co rozwiązało problem, jednak wcześniej metodą prób i błędów próbowałem używać rezystorów o różnej wartości, żeby zniwelować ten negatywny efekt dźwiękowy. 

Warto zaznaczyć, że parametry układu nie były dokładnie obliczane, lecz projekt spełnił swoje założenia edukacyjne i praktyczne. Projekt pokazał mi, że eksperymentowanie i testowanie w praktyce potrafi nauczyć więcej niż sama teoria.