Środowiskowy miernik głośności dźwięku: 5 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Mój projekt to miernik dźwięku pokazywany przez diody LED. Wykorzystuje mikrofon elektretowy, wzmacniacz operacyjny i układ scalony sterownika LED LM3914. Sposób użycia polega na tym, że im głośniejsze otoczenie wokół czujnika, tym więcej diod LED jest włączanych przez LM3914. To dość prosty i ciekawy projekt, idealny dla początkujących w elektronice.

Materiały:

· Deska do krojenia chleba (Lee #10516)

· Zworki LUB (Wire Stripper AND Breadboard Wire) (Lee #10325 + różne)

· 10 × diod LED Thru hole (Lee #549 + różne)

· Mikrofon elektretowy (Lee #2272)

· Wzmacniacz operacyjny (Lee #7292 / #7293)

· LM3914 (Lee #7034)

· Kondensator 1 μF (Lee #8962 / #82)

· Rezystory 3 × 2,2 kΩ (Lee #9223 / #9548)

· Rezystory 2 × 1 kΩ (Lee #9190)

· Rezystor 330 kΩ (Lee #9427)

· Potencjometr I Śrubokręt (Lee #71044 + różne)

· 2 x akumulatory AA×3 (Lee #21079)

Krok 1: Podłączanie mikrofonu

Podłącz mikrofon elektretowy za pomocą zworek uziemiających. Podłącz również drugi pin, jak pokazano na schemacie. Proszę zapoznać się z arkuszem danych, aby dowiedzieć się, który pin jest który. Przewód kondensatora, który nie jest bezpośrednio podłączony do mikrofonu, można traktować jako surowe wyjście czujnika. Jednak to napięcie będzie miało polaryzację DC. Aby to naprawić, możemy sprowadzić wyjście do masy za pomocą rezystora 1 kΩ. W tym przypadku tworzy to tak zwany filtr górnoprzepustowy, co oznacza, że część DC sygnału nie przechodzi na wyjściu, ale przepuszcza sygnał AC <15 mV szczyt do szczytu. Po prawidłowym włączeniu mikrofonu sprawdź, czy napięcie wyjściowe (AC) pojawia się prawidłowo.

Krok 2: Zasilanie obwodu

Użyłem dwóch oddzielnych źródeł prądu stałego 4,5 V, ale jeśli masz już coś podobnego, to również będzie działać dobrze. Jest to potrzebne, aby sygnał mikrofonu AC mógł w pełni kołysać, nawet po wzmocnieniu. Przewody czerwony i czarny powinny być podłączone do szyn, tak aby obecne były szyny +Vcc, -Vcc i uziemienia.

Krok 3: Wzmocnienie wyjścia mikrofonowego

Jak w przypadku większości przetworników, sygnał jest zbyt mały, aby był dla nas przydatny. Sygnały AC mogą być wzmacniane za pomocą wzmacniaczy operacyjnych, tranzystorów lub transformatorów. Jednak uważam, że wzmacniacze operacyjne są najprostsze w obsłudze, więc skupimy się na wzmacniaczach operacyjnych. Potrzebny jest tylko jeden wzmacniacz operacyjny z podwójnym zasilaniem (użyłem TL084, ale możesz użyć tego, który chcesz). Wszystkie układy scalone wzmacniacza operacyjnego muszą mieć co najmniej 5 pinów, które są Vs+ (dodatnie napięcie zasilania), Vs- (ujemne napięcie zasilania), V+ (wejście nieodwracające), V- (wejście odwracające) i Vo (wyjście). Za wzmacniaczami operacyjnymi kryje się mnóstwo teorii, ale ważne dla nas jest to, że Vo nigdy nie może przekroczyć V+ i V- (w rzeczywistości rzeczywisty zakres to tak zwany +Vsat i -Vsat), zaciski wejściowe nie pobierają prądu (teoretycznie niepraktycznie), a wejścia nieodwracające i odwracające są utrzymywane na tym samym napięciu, gdy wzmacniacz operacyjny jest w ujemnym sprzężeniu zwrotnym (Vo podłączone do V-).

Zobacz schemat połączeń. Nasza konfiguracja jest tak zwana wzmacniaczem nieodwracającym, co oznacza, że wzmocnienie jest dodatnie. Ogólne wzmocnienie wynosi Av = Vo / Vi. Dla wzmacniacza nieodwracającego Av = Vo / Vi = 1 + Rf / Ri. Używamy wartości rezystorów 1 kΩ i 330 kΩ, aby uzyskać wzmocnienie 331. Gdy wszystko jest połączone, powinien być czysty, wzmocniony sygnał AC na Vo.

Krok 4: Podłączanie LM3914

LM3914 to dla nas najlepsza opcja do stworzenia analogowego miernika LED bez użycia mikrokontrolera i ADC. Jest to układ scalony sterownika LED Nie musimy znać wszystkich szczegółów jego wnętrza, ale musimy wiedzieć, jak go używać. Posiada 10 głównych aktywnych niskich wyjść, które są w zasadzie źródłami prądowymi. Ten układ scalony ma również V- i V+, które są napięciami zasilania. RLO i RHI to zakres, w którym sygnał powinien przejść pomiędzy. Dla naszych celów RLO jest uziemione, a RHI jest dostosowane do użycia garnka między Vref a ziemią. RLO nie powinno przekraczać Vref. Pin wyboru trybu należy trzymać wysoko, aby z diodami uzyskać efekt pełnego paska. Można używać dowolnych kolorów LED, jednak używam diod zielonych, pomarańczowych, czerwonych i niebieskich. Zapoznaj się ze schematem dla wszystkich połączeń. Gratulacje! Jesteś skończony.

Krok 5: Uwagi

Woltomierz byłby przydatnym narzędziem do rozwiązywania problemów w tym projekcie. Oscyloskop jest jeszcze bardziej przydatny w tym projekcie, ponieważ wymaga dużej ilości prądu przemiennego. Chociaż nie było to konieczne w naszym projekcie, mogliśmy wyprostować Vo ze wzmacniacza operacyjnego, aby uzyskać czystszy sygnał DC do użytku z LM3914. Więcej informacji na temat elektretu, wzmacniacza operacyjnego lub LM3914 można znaleźć w odpowiednich arkuszach danych.