Измеритель громкости звука в окружающей среде: 5 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

Мой проект - это шумомер, показываемый светодиодами. Он использует электретный микрофон, операционный усилитель и светодиодный драйвер LM3914. Как он используется: чем громче окружающая среда вокруг датчика, тем больше светодиодов включается LM3914. Это довольно простой и интересный проект, который идеально подойдет новичкам в электронике.

Материалы:

· Макетная плата (№ 10516 Ли)

· Перемычки ИЛИ (устройство для зачистки проводов И макетный провод) (№ 10325 Ли + различные)

· 10 светодиодов со сквозным отверстием (№ 549 Ли + разные)

· Электретный микрофон (№ 2272 Ли)

· Операционный усилитель (Ли № 7292 / № 7293)

· LM3914 (№ 7034 Ли)

· Конденсатор 1 мкФ (Lee's # 8962 / # 82)

· 3 резистора по 2,2 кОм (Lee's # 9223 / # 9548)

· Резисторы 2 × 1 кОм (№ 9190 Ли)

· Резистор 330 кОм (№ 9427 Ли)

· Потенциометр И отвертка (№ 71044 Ли и другие)

· 2 батарейных блока AA × 3 (Lee's # 21079)

Шаг 1: Подключение микрофона

Подключите электретный микрофон с помощью перемычек для заземления. Также подключите другой контакт, как показано на схеме. Пожалуйста, обратитесь к таблице данных, чтобы узнать, какой контакт какой. Вывод конденсатора, не подключенный напрямую к микрофону, можно рассматривать как необработанный выход датчика. Однако это напряжение будет иметь смещение постоянного тока. Чтобы исправить это, мы можем заземлить выход с помощью резистора 1 кОм. Это создает то, что в данном случае известно как фильтр верхних частот, означающее, что часть постоянного тока сигнала не проходит на выходе, а сигнал переменного тока от пика до пика <15 мВ проходит. После правильного включения микрофона убедитесь, что выходное напряжение (переменного тока) отображается правильно.

Шаг 2: Включение схемы

Я использовал два отдельных источника постоянного тока на 4,5 В, но если у вас уже есть что-то подобное, это тоже подойдет. Это необходимо для полного качания микрофонного сигнала переменного тока даже при усилении. Красный и черный провода должны быть подключены к шинам так, чтобы присутствовали шины + Vcc, -Vcc и заземления.

Шаг 3: усиление микрофонного выхода

Как и в случае с большинством преобразователей, сигнал слишком мал, чтобы быть полезным для нас. Сигналы переменного тока можно усилить с помощью операционных усилителей, транзисторов или трансформаторов. Однако я считаю, что с операционными усилителями проще всего работать, поэтому мы сосредоточимся на операционных усилителях. Требуется только один операционный усилитель с двойным питанием (я использовал TL084, но вы можете использовать любой из них). Все ИС операционных усилителей должны иметь как минимум 5 контактов: Vs + (положительное напряжение питания), Vs- (отрицательное напряжение питания), V + (неинвертирующий вход), V- (инвертирующий вход) и Vo (выход). За операционными усилителями стоит множество теорий, но для нас важно то, что Vo никогда не может выйти за пределы V + и V- (на самом деле реальный диапазон - это так называемый + Vsat и -Vsat), входные клеммы не потребляют ток (теоретически не практически), а на неинвертирующем и инвертирующем входах сохраняется одно и то же напряжение, когда операционный усилитель находится в режиме отрицательной обратной связи (Vo подключен к V-).

См. Схему соединений. Наша конфигурация известна как неинвертирующий усилитель, что означает положительное усиление. Обычно коэффициент усиления равен Av = Vo / Vi. Для неинвертирующего усилителя Av = Vo / Vi = 1 + Rf / Ri. Мы используем резисторы номиналом 1 кОм и 330 кОм, чтобы получить коэффициент усиления 331. После того, как все подключено, должен быть чистый усиленный сигнал переменного тока на уровне Vo.

Шаг 4: Подключение LM3914

LM3914 - лучший вариант для нас создать аналоговый светодиодный индикатор без использования микроконтроллера и АЦП. Это микросхема драйвера светодиода. Нам не нужно знать все особенности ее внутреннего устройства, но нам нужно знать, как ее использовать. Он имеет 10 основных активных низких выходов, которые в основном являются источниками тока. Эта ИС также имеет V- и V +, которые являются напряжениями питания. RLO и RHI - это диапазон, между которым должен проходить сигнал. Для наших целей RLO заземлен, а RHI настроен на использование потенциометра между Vref и землей. RLO не должен превышать Vref. Штырь выбора режима должен находиться в высоком положении, чтобы светодиоды отображали эффект полной полосы. Могут использоваться светодиоды любых цветов, но я использую зеленый, оранжевый, красный и синий светодиоды. См. Схему для всех подключений. Поздравляю! Готово.

Шаг 5: Примечания

Вольтметр был бы полезным инструментом в этом проекте для поиска и устранения неисправностей. Осциллограф еще более полезен для этого проекта, учитывая, что он требует значительного количества переменного тока. Хотя для нашего проекта в этом не было необходимости, мы могли выпрямить Vo из операционного усилителя для более чистого сигнала постоянного тока для использования с LM3914. Дополнительную информацию об электрете, операционном усилителе или LM3914 см. В соответствующих таблицах данных.