Zmodyfikuj tani mikrofon pojemnościowy LDC: 7 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Od dawna jestem audiofilem i zapalonym majsterkowiczem. Co oznacza, że moje ulubione projekty dotyczą Audio. Jestem również głęboko przekonany, że aby projekt DIY był fajny, musi być jeden z dwóch wyników, aby projekt był warty wykonania. Musi to być albo coś, czego nie można uzyskać komercyjnie, albo coś, co można zbudować samemu, co jest o wiele tańsze niż kupowanie tego, co jest dostępne na rynku. Ten projekt jest drugiego rodzaju. Zbuduj tani, ale dobry mikrofon LDC. LDC oznacza „duży skraplacz membranowy”. Ten projekt można zbudować za około 50 USD w częściach, a konkurencyjne mikrofony kosztują znacznie więcej. Jest cichy, brzmi bardzo neutralnie i poradzi sobie z dużymi poziomami ciśnienia akustycznego (SPL).

Najpierw krótka historia mikrofonów. Istnieją trzy podstawowe typy mikrofonów używanych w studio i na żywo; mikrofony dynamiczne, mikrofony wstęgowe i mikrofony pojemnościowe. Mikrofon dynamiczny jest jak głośnik, ale odwrócony. Mała membrana jest połączona ze zwojem drutu, który porusza się, gdy dźwięk uderza w membranę. Cewka znajduje się w polu magnetycznym. Kiedy się porusza, generowany jest mały sygnał elektryczny, który można następnie wzmocnić lub nagrać, który reprezentuje dźwięk. Podobnie jest z mikrofonem wstęgowym, z wyjątkiem wstęgi, w której cienki pasek folii, zwykle aluminiowej, umieszcza się w polu magnetycznym. Fale dźwiękowe powodują ruch wstęgi w polu i generowany jest sygnał elektryczny. Przeczytaj więcej tutaj: Mikrofony

Mikrofon pojemnościowy zaczyna się od bardzo cienkiej membrany, na którą napylony jest metal, dzięki czemu przewodzi prąd. Membrana jest rozciągnięta i umieszczona bardzo blisko tylnej płyty, tworząc kondensator. Dziadek Ryckebusch nazywał kondensatory kondensatorami, a teraz wiesz, że tak naprawdę powinniśmy je nazywać mikrofonami kondensatorowymi… Kiedy fale dźwiękowe uderzają w membranę i ona się porusza, zmienia się pojemność. Jeśli na kondensatorze jest ładunek, nastąpi zmiana napięcia odpowiadająca dźwiękowi. Podobnie jak w przypadku pozostałych dwóch powyższych konstrukcji mikrofonów, jeśli wzmocnisz lub zarejestrujesz napięcie, uzyskasz dźwięk. Istnieją dwa rodzaje mikrofonów pojemnościowych. Niektórzy używają wysokiego napięcia (50-70 woltów) do ładowania kapsuły kondensatora, a inni używają tak zwanej kapsuły elektretowej. Elektret (elektrostatyczny) ma związany z nim stały ładunek, przeczytaj tutaj: Elektret.

Oznacza to dla nas, że jeśli używamy kapsuły Electret, nie ma potrzeby przykładania do niej napięcia 50-60 woltów, co oznacza prostsze obwody.

Jedną z zalet mikrofonu pojemnościowego jest to, że membrana może być bardzo lekka i dzięki niej łatwiej jest uzyskać płynniejsze pasmo przenoszenia. Minusem jest to, że trzeba być bardzo ostrożnym podczas odbierania sygnału z membrany bez dodawania szumu, który przenosi nas do elektroniki.

Aby wyciągnąć sygnał z kapsuły, potrzebujesz urządzenia o bardzo wysokiej impedancji. Rury mają ten zakryty i były głównym sposobem, w jaki zostało to osiągnięte 40 lat temu. Aby nie wdawać się w debatę na temat jakości brzmienia lamp kontra cokolwiek innego, trzeba przyznać; użycie rurki wewnątrz korpusu mikrofonu nie jest proste. Lub normalne umiejętności DIY! Po lampie wynaleziono tranzystor polowy lub FET. Tak działa obecnie większość mikrofonów pojemnościowych. Nawet naprawdę niedrogie kapsuły mikrofonowe mają jedną montowaną wewnętrznie. Niemiecka firma Schoeps. prawdopodobnie jeden z czołowych producentów mikrofonów na świecie zaprojektował obwód dla mikrofonów pojemnościowych, który określił, jak to się robiło dawno temu. Zobacz obwód Schoepsa, aby uzyskać szczegółowe informacje. (Jeśli wygooglujesz „obwód Schoepsa”, oto, co znajdziesz!) Obwód jest odłączony od zasilania fantomowego z przedwzmacniacza mikrofonowego. Część tego obwodu służy do generowania stabilnego wysokiego napięcia do ładowania kapsuły. W naszym przypadku nie będziemy tego potrzebować. Społeczność majsterkowiczów uprościła ten obwód do jego podstawowej formy dla kapsuł elektretowych, która jest prawie identyczna z oryginalnym obwodem Schoepsa. Scott Helmke zaprojektował wersję tego obwodu dla swojego mikrofonu „Alice”. Używam tego samego układu o nieco innych wartościach i innym tranzystorze FET. Wybrałem J305, który jest używany przez kilku wysokiej klasy producentów. Zlokalizowałem to tutaj. Z pewnością możesz skorzystać z listy części od Scotta. Jego najnowsza lista pochodzi z 2013 roku, a części są dostępne zarówno w Mouser, jak i Digikey. Obwód zbudowałem na małej płytce perforowanej, która idealnie pasuje do obudowy mikrofonu.

Oto jak działa obwód; spójrzmy na ścieżkę sygnału to moc:

Rezystor 1Gig (Tak, jeden gigohm…) wytwarza sygnał wychodzący z kapsuły. FET i dwa rezystory 2,43K tworzą rozdzielacz fazy i konwerter impedancji. Dwa kondensatory 0,47uF łączą sygnały z dwoma tranzystorami bipolarnymi. Są to tranzystory PNP ustawione jako zwolennicy emitera. Dwa rezystory 100K polaryzują tranzystory. Uber prosty. Jeśli zastanawiasz się nad rezystorem 1gig, jest to klucz do mikrofonu pojemnościowego. Jest to również najdroższy komponent, którego cena od Digikey wynosi około 2 dolary. Po stronie zasilania podłączamy mikrofon do zasilania phantom z miksera lub przedwzmacniacza. To doprowadza 48 woltów do styków 2 i 3 złącza XLR i dwóch tranzystorów. UPDATE Październik 2015: Dodałem dwa kondensatory 22nF na gniazdach XLR i dwa rezystory 49Ohm 1% na wejściach tranzystorów w celu tłumienia szumów RF. Nie zdawałem sobie z tego sprawy, dopóki nie użyłem innego przedwzmacniacza mikrofonowego w „hałaśliwym” środowisku. Zaktualizowano schemat! Rezystor 6,8 K i dioda Zenera przyjmują to i obniżają do 12 woltów. Kondensatory 10uF i 68uf wraz z rezystorem 330Ohm filtrują to i zapewniają stabilne napięcie w obwodach FET. Po raz kolejny bardzo prosty i elegancki. Kluczowym elementem, o którym jeszcze nie rozmawialiśmy, jest sama kapsuła. Używam TSB2555B z elektroniki JLI. to kapsuła Transound i to właśnie czyni ten projekt tym, czym jest. Kosztuje 12,95 USD i używa niklu zamiast złota na membranie. Jest również używany komercyjnie w co najmniej jednym znanym mi mikrofonie, CAD e100s.

Teraz, gdy mamy już kompletną kapsułę i elektronikę, możesz wbudować jedną z nich w dowolną obudowę. Próbowałem tego i nauczyłem się kilku rzeczy. Ze względu na wysoką impedancję kapsuły i elektroniki FET, przewód między nimi działa jak antena i jeśli całość nie jest w pełni ekranowana przez metalowy lub metalowy ekran, będziesz mieć różnego rodzaju szumy. Zarówno szum 60 Hz, jak i biały szum od wszystkich wycieków RF. Zasadniczo musisz umieścić kapsułę i elektronikę w klatce Faradaya.

Znalazłem prostszy sposób niż budowanie własnego. Okazuje się, że jest kilka naprawdę tanich mikrofonów wyprodukowanych w Chinach, które faktycznie mają świetne metalowe obudowy, trochę przyzwoitą elektronikę (bardzo podobny układ…) i małą kapsułę. A koszt około 20 dolarów. Tworzą świetne ciało dawcy, do czego go używamy. Wyszukaj je w serwisie eBay, wyszukując mikrofony „BM700” i „BM800”. Dostałem mój za około 22 dolary. Co ciekawe, jak widać na zdjęciach, nie ma na nim napisu BM800. Przyszedł również w papierowej kopertce z piankową obudową, ale bez pudełka. OK, teraz, gdy omówiliśmy tło, zbudujmy jeden!

Edycja: 9 października: Oto trochę audio z nagraniami mojej dziecięcej orkiestry z liceum: Guyer HS Intermezzo Orchestra

Krok 1: Krok pierwszy: elektronika

Sekcja elektroniki jest łatwo zbudowana na jakiejś płytce perf. Przyciąłem swój do 1” na około 1,5”, a następnie wypełniłem go z tranzystorów PNP pracujących w kierunku końca FET. Kluczową częścią jest tutaj połączenie bramki FET i rezystora 1gig. Zauważ, że „pływam” leadami. W tym miejscu łączy się bramka FET z przewodem kapsułkowym. Nie chcemy, aby dotykał czegokolwiek lub używał płytki drukowanej, która zawiera pozostałości topnika lub przyciągała wilgoć w środowisku o wysokiej wilgotności. Spójrz także na umiejscowienie FET. Zobacz arkusz danych w artykule. Miałem swój pin 1 FET do tyłu, dopóki nie zdałem sobie sprawy, że pozycja wymieniona w arkuszu danych była widokiem tranzystora z góry, a nie z dołu. Jeśli korzystasz z zalecanych przez Scotts FET, pobierz arkusz danych i przeczytaj go! Z boku zostawiłem miejsce, w którym wywierciłem otwór na tyle duży, aby śruba mocująca mogła przymocować go do obudowy. Właściwie mi się tu poszczęściło… Zbudowałem to, zanim pomyślałem, jak mam to zamontować.

Krok 2: Krok drugi: Zdemontuj oryginalny mikrofon

Weź korpus mikrofonu i odkręć podstawę. Umożliwi to zsunięcie metalowej tulei zakrywającej obszar obwodu. Uwaga: Twój mikrofon może się różnić. Kupiłem je od różnych sprzedawców i były podobne, ale zdecydowanie różne. Po zdjęciu tulei wyjmij dwie małe śruby mocujące oryginalną płytkę drukowaną. Następnie odlutuj trzy dolne przewody. Wykorzystamy je ponownie, aby podłączyć nową płytkę do złącza XLR. Możesz przeciąć lub odlutować przewody kapsuły. Zamienimy je.

Teraz wykręć dwie śruby mocujące kosz do obudowy. Kosz odpada i odsłania oryginalną kapsułkę. Ten oryginał jest montowany w odrobinie pianki i wciskany w plastikowy uchwyt na kapsułki. Oszczędzaj śruby!

Istnieją dwie śruby mocujące plastikowy uchwyt kapsułek do metalowej ramy. Usuń je i rozdziel dwa. Masz teraz całkowicie zdemontowany mikrofon.

Krok 3: Krok trzeci: Przygotuj i zainstaluj nową kapsułę

Zbudowałem dwa z nich, a uchwyty na kapsułki były różne. W tym można ostrożnie wypchnąć starą kapsułkę, a następnie usunąć piankę. Drugi nie miał pianki, ale małe plastikowe przedłużenia boczne co 90 stopni. Wyciąłem je małymi skrawkami, a następnie użyłem kropli gorącego kleju, aby utrzymać nową kapsułkę na miejscu. W tym mikrofonie wyciąłem mały kawałek pianki i użyłem go do wciśnięcia nowej kapsułki. Zanim to zrobisz, będziesz chciał przylutować krótkie przewody, aby przejść z kapsuły do elektroniki. Użyłem skręconego drutu o grubości 24, który już miałem. Możesz ponownie użyć oryginalnych przewodów kapsułkowych, jeśli chcesz. Lubię drut w izolacji teflonowej. Izolacja nie topi się po przypadkowym dotknięciu lutownicą.

Krok 4: Krok czwarty: Ponownie zamocuj uchwyt kapsuły

Za pomocą dwóch małych śrub i ponownie zamocuj uchwyt kapsuły. Istnieją cztery małe otwory, ale tylko dwa z nich są gwintowane. Tak samo było na obu moich mikrofonach. Uważaj, aby nie znaleźć zakładki na podstawie metalowej ramy. Zakładka skierowana jest w kierunku dźwięku. Pasuje do metalowej osłony, na której nadrukowana jest nazwa mikrofonu. Teraz to może się różnić! Jeden z moich w ogóle nie był oznaczony. Możesz przeczytać nazwę marki na tym. Nie myśl, że w najbliższym czasie stanie się to powszechnie znane. Po zamontowaniu przeprowadź małe druty do kapsuły przez inne otwory w metalowej ramie.

Krok 5: Krok piąty: Zamontuj i podłącz elektronikę, a następnie złóż ponownie

W moim przypadku zbudowałem płytkę drukowaną, zanim wymyśliłem, jak ją zamontować. Wymagało to wywiercenia w nim otworu ze wszystkimi komponentami już na nim. Nie jest to najlepszy sposób na zrobienie tego. Miałem kilka małych kątowników 4-40 do montażu płytek drukowanych w moim koszu projektowym. Używając jednego z nich, przymocowałem płytkę drukowaną do metalowej ramy. Możesz zamontować deskę bezpośrednio, o ile nie stworzysz żadnych szortów.

Po zamontowaniu podłącz złącze XLR zgodnie ze schematem. Następnie podłącz kapsułę. Uważaj na główny przewód dodatni kapsuły, który łączy się ze złączem rezystora 1gig ohm i przewodem bramki tranzystora FET. To unosi się w powietrzu, zapewniając połączenie o bardzo wysokiej impedancji.

Wsuń metalową tuleję obudowy z powrotem na miejsce. Zwróć uwagę na zakładkę i odpowiadające jej małe wycięcie na rękawie.

Przykręć gwintowaną podstawę i mikrofon jest kompletny.

Krok 6: Testowanie, użytkowanie i dalsza eksploracja

Podłącz swój nowy mikrofon do miksera lub przedwzmacniacza mikrofonowego z zasilaniem phantom i upewnij się, że działa. Większość problemów wynika z błędnego okablowania. Buczenie lub brzęczenie to zwykle problem z okablowaniem uziemienia.

Ten mikrofon stoi tam z większością dużych pojemnościowych membran. Mam kilka naprawdę dobrych i dostarcza. Świetnie sprawdza się na wokalu, gitarze akustycznej. Pracuję nad nagraniem kilku rzeczy i umieszczę linki w Instructable, kiedy to zrobię.

Jestem naprawdę zachwycony wydajnością tego mikrofonu. To wszystko z kapsuły mikrofonowej za 13 dolarów (mniej, jeśli kupisz dziesięć…) Jestem kompletny w 90% nad projektem z wieloma kapsułami do nagrywania stereo. To Instructable już wkrótce.

Aktualizacja październik 2015: Miałem okazję nagrać orkiestrę za pomocą tego linku Soundcloud. Prowadziłem również dźwięk dla wolontariuszy Food Truck fest i miałem przyjemność używać ich na scenie z kilkoma utalentowanymi wokalistami i Jazz Trio. Mikrofon brzmiał świetnie i bardzo przejrzyście.

Aby uzyskać więcej ogólnych informacji na temat mikrofonów DIY, gorąco polecam grupę konstruktorów mikrofonów w Groups IO.

A jeśli chcesz zbudować lub zmodyfikować mikrofon inny niż elektretowy, sprawdź Części mikrofonu. Zbudowałem parę mikrofonów używając jego CK-12 Capsule.

Miłego nagrywania!

Krok 7: Zaktualizuj styczeń 2016! Odpicuj ten obwód

Po zbudowaniu kilku z nich, przestudiowaniu oryginalnego obwodu Schoepsa i uczeniu się przez niektórych weteranów z grupy konstruktorów mikrofonów, wymyśliłem ulepszony obwód. Nazywam to „Pimped Alice” Są trzy główne zmiany:

1. Dodanie dwóch kolejnych kondensatorów tłumiących RF i EMI. Dwa 470pF, które łączą bazę dwóch tranzystorów PNP z masą. Pomagają one we wszystkim, co odbiera FET i ograniczają przepustowość obserwatorów emiterów PNP.

2. Część, która dostarcza 12V do obwodu FET, została zmieniona. Mamy kondensator 47uF ładowany z zasilania fantomowego wchodzącego do mikrofonu z pinów XLR 2 i 3 przez rezystory 49,9 omów i dwa tranzystory PNP. Zapewnia ładną ścieżkę o niskiej impedancji dla częstotliwości audio, nieco oczyszczając wszystko. Stamtąd przechodzimy do rezystora 4,7K do diody Zenera. Ten rezystor ustawia i ogranicza prąd przewodzenia używany przez diodę Zenera. Diody Zenera mogą wytwarzać niewielką ilość szumu elektrycznego tylko ze względu na sposób ich działania. Rezystor 330 i kondensator 100uF filtrują i utrzymują ładne, czyste napięcie DC dla rozdzielacza faz FET i rezystora 2,4K.

3. Garnek 1Meg jest nowy. To dostosowuje odchylenie na FET. To chyba największa poprawa w obwodzie. Podczas regulacji potencjometru próbujemy podzielić napięcie wytwarzane przez Zenera tak, aby około połowa spadła na FET, a druga połowa została podzielona między dwa rezystory 2,4K. To całkiem proste. Przed podłączeniem właściwej kapsuły mikrofonowej należy podłączyć obwód do przedwzmacniacza mikrofonowego, abyśmy mogli zasilać obwód. Zmierz napięcie na pinie + kondensatora 100uF w odniesieniu do masy. W moich „jak zbudowanych” obwodach miałem około 11,5 do 11,8 woltów. Zmierz napięcie i podziel przez cztery. Powiedzmy, że napięcie wynosi 12 V DC. Dzieląc przez cztery otrzymujemy 3 VDC. Podczas pomiaru w punkcie „A” (patrz obwód) wyreguluj potencjometr, aż uzyskasz 3 VDC. Zmierz napięcie w punkcie „B”, powinieneś mieć 9 VDC. Garnek jest dziesięcioobrotowy, więc przygotuj się na kilkakrotne obrócenie małej śruby. Historycznie ludzie robili to i zastępowali stałe rezystory wartościami ustawienia potencjometrów. Chociaż może to zaoszczędzić kilka centów, jest to czasochłonne. Korzystanie z garnka jest znacznie łatwiejsze.

Możesz zobaczyć moją płytę prototypową z przodu iz tyłu. Dwie strzałki wskazują kolektory tranzystorów PNP i są miejscem, w którym należy podłączyć rezystory 49,9 omów w drodze do złącza XLR. Po raz kolejny zaślepki 22nF znajdują się na złączu XLR.

Inną naprawdę fajną rzeczą jest to, że członek grupy Mic Builder na Yahoo zbudował jeden z nich, używając wersji „odpicowanej” obwodu i wysłał go innemu członkowi, który przetestował mikrofon. Przeczytaj o tym na Audioimprov tutaj: Homero's Pimped Alice. Streszczenie jest takie, że obwód ma bardzo niskie zniekształcenia, a szum elektroniczny jest niższy od tego, co kapsuła wyda w cichym pomieszczeniu. Ponadto Homero zaprojektował do tego płytkę PC i uprzejmie dostarczył do niej wszystkie dokumenty. Jest jednostronny i pasuje do chińskich mikrofonów pukających BM-700 i BM-800

Teraz mam cztery takie w mojej szafce na mikrofony i jestem z nich bardzo zadowolony. Końcowe myśli o częściach. Powyższy FET jest substytutem J305. Albo zadziała. Kupując rezystory i kondensatory cena znacznie spada, jeśli kupujesz w ilości. Gorąco polecam kupowanie oporników po sto na raz i małych kondensatorów takie same. Zwykle chodzę mniej na większe elektrolityczne. Jeśli będziesz kontynuować wspaniałe hobby, jakim jest elektronika, w pewnym momencie odkryjesz, że masz już to, czego potrzebujesz do zbudowania kolejnego projektu.

Podziękowania dla Henry'ego i Homero z grupy Mic Builder na Yahoo! Porozmawiaj o wspaniałym wspólnym wysiłku budowniczych, twórców i majsterkowiczów.

II nagroda w konkursie DIY Audio i Muzyka