Ми можемо розглядати вимірювач гучності як еквалайзер, який присутній у музичних системах. На якому ми можемо побачити танці вогнів (світлодіодів) відповідно до музики, якщо музика гучна, еквалайзер досягає свого піку, а в низькій музиці він залишається низьким. Ми також побудували вимірювач гучності або вимірювач VU, за допомогою MIC, OP-AMP та LM3914, який світить світлодіоди відповідно до сили звуку, якщо звук низький, менше світлодіодів буде світитися, а якщо звук високий, більше Світлодіоди будуть світитися, перевірте відео в кінці. Вимірювач VU також служить приладом для вимірювання об'єму.
Конденсаторний мікрофон або мікрофон - це звукочутливий перетворювач, який в основному перетворює звукову енергію в електричну, тому з цим датчиком ми маємо звук як зміну напруги. Зазвичай ми записуємо або чуємо звук за допомогою цього пристрою. Цей перетворювач використовується у всіх мобільних телефонах та ноутбуках. Типовий MIC виглядає так,
Визначення полярності конденсаторного мікрофона:
MIC має два термінали, один позитивний, а інший негативний. Полярність мікрофона можна знайти за допомогою мультиметра. Візьміть позитивний зонд мультиметра (переведіть вимірювач у режим ДІОДНОГО ТЕСТУВАННЯ) і підключіть його до одного терміналу мікрофона, а негативний - до іншого терміналу мікрофона Якщо на екрані з’являються показання, тоді термінал позитивного (MIC) знаходиться на негативному терміналі мультиметра. Або ви можете просто знайти клеми, подивившись на неї, негативний термінал має дві-три паяльні лінії, з'єднані з металевим корпусом мікрофона. Це з'єднання, від мінусової клеми до його металевого корпусу, також можна перевірити за допомогою тестера безперервності, щоб виявити негативну клему.
Необхідні компоненти:
Операційні підсилювачі LM358 та LM3914 (10-бітний компаратор) та мікрофон (див. Вище)
100KΩ резистор (2 шт.), 1K Ω резистор (3 шт.), 10KΩ резистор, 47KΩ бачок,
Конденсатор 100 нФ (2 штуки), конденсатор 1000 мкФ, 10 світлодіодів,
Макет та деякі дроти для з’єднання.
Принципова схема та робоче пояснення:
Схема вимірювального приладу VU це шоу в малюнку нижче,
Робота лічильника VU Схема проста; спочатку MIC вловлює звук і перетворює його на рівні напруги, лінійні інтенсивності звуку. Отже, для вищого звуку ми матимемо більше значення і нижче значення для нижчого звуку. Потім ці сигнали напруги подаються на фільтр високих частот для фільтрації шуму, потім після фільтрації сигнали посилюються Op-amp LM358, і нарешті ці відфільтровані та посилені сигнали подаються на LM3914, який працює як вольтметр і світиться світлодіодами відповідно інтенсивність звуку. Тепер ми пояснимо кожен крок по одному:
1. Видалення шуму за допомогою фільтра високих частот:
MIC дуже чутливий до звуку, а також до шумів навколишнього середовища. Якщо не вжити певних заходів, підсилювач буде посилювати шум разом із музикою, це небажано. Отже, перед тим, як перейти до підсилювача, ми збираємося відфільтрувати шуми за допомогою фільтра високих частот. Цей фільтр тут є пасивним RC-фільтром (резистор-конденсатор). Його легко спроектувати, він складається з одного резистора та одного конденсатора.
Оскільки ми вимірюємо діапазон звуку, фільтр повинен бути розроблений точно. Під час проектування схеми слід пам’ятати про частоту відсічення фільтра високих частот. Фільтр високих частот дозволяє передавати сигнали високої частоти, що передаються від входу до виходу, іншими словами, він дозволяє передавати лише сигнали, які мають вищу частоту, ніж частота, встановлена фільтром (частота відсічення). У схемі показаний фільтр високих частот.
Людське вухо може вибирати частоти від 2-2 кГц. Тож ми розробимо фільтр високих частот з частотою відсічення в діапазоні 10-20 Гц.
Частоти відрізані з фільтра верхніх частот можна знайти за формулою, F = 1 / (2πRC)
За допомогою цієї формули ми можемо знайти значення R і C для обраної частоти відсікання. Тут нам потрібна гранична частота між 10-20 Гц.
Тепер для значень або R = 100KΩ, C = 100nF, ми матимемо частоту відсікання близько 16Гц, що дозволяє виводити на вихід лише сигнал частоти вище 16Гц. Ці значення резистора та конденсатора не є обов'язковими, тому можна зіграти з рівнянням для кращої точності або для зручності вибору.
2. Посилення звукових сигналів:
Після видалення шумового елемента сигнали подаються на підсилювач Op-LM358 для посилення. OP_AMP розшифровується як “Підсилювач роботи”. Це позначено символом трикутника з трьома штифтами IO (Input Output). Ми не будемо тут детально обговорювати це. Ви можете переглянути детальніші схеми LM358. Тут ми будемо використовувати операційний підсилювач як підсилювач негативного зворотного зв’язку, щоб підсилити сигнал низької величини від мікрофона і довести їх до рівня, коли їх може вибрати LM3914.
Типовий операційний підсилювач у зв'язку з негативним зворотним зв'язком показаний на малюнку нижче.
Формула вихідної напруги:
Vout = Vin ((R1 + R2) / R2). За допомогою цієї формули ми можемо вибрати коефіцієнт підсилення підсилювача.
З сигналами MIC при µV, ми не можемо подавати його безпосередньо на вольтметр для зчитування, оскільки вольтметр практично не зможе вибрати ці низькі напруги. Операційний підсилювач має коефіцієнт підсилення 100, і ми можемо посилити сигнали від мікрофона і подати його на вольтметр.
3. Візуальне представлення рівнів звуку за допомогою світлодіодів:
Отже, ми маємо відфільтрований та посилений звуковий сигнал. Цей відфільтрований посилений звуковий сигнал від операційного підсилювача подається на світлодіодний вольтметр LM3914 для вимірювання сили звукового сигналу. LM3914 - це мікросхема, яка керує 10 світлодіодами на основі інтенсивності звуку / напруги. ІС забезпечує десяткові виходи у вигляді світлодіодного освітлення на основі значення вхідної напруги. Максимальна вимірювана вхідна напруга змінюється залежно від опорної напруги та напруги живлення. Цей одночіповий пристрій можна регулювати таким чином, щоб ми могли забезпечити візуальне представлення до аналогового значення операційного підсилювача.
Мікросхема LM3914 має багато функцій, і її можна змінити на схему захисту батареї та схему амперметра. Але тут ми обговорюємо лише ті особливості, які допомагають нам у побудові VOLTMETER.
LM3914 - це 10-ступінчастий вольтметр, що означає, що він показує зміни в 10-бітному режимі. Мікросхема сприймає вимірювальну вхідну напругу як параметр і порівнює її з еталонною. Скажімо, ми вибираємо еталон «V», тепер, коли вимірювальна вхідна напруга підвищується на «V / 10», ми світимо світлодіодом з вищим значенням. Як якщо б ми дали «V / 10», LED1 буде світитися, якщо ми дамо «2V / 10», LED2 буде світитися, якщо ми даватимемо «8V / 10», LED8 буде світитися. Так більша гучність музики, більше візуального світлодіодного зображення (більше світлодіодів світиться).
LM3914 IC в ланцюзі:
Внутрішня ланцюг LM3914 показана нижче. LM3914 - це в основному комбінація з 10 компараторів. Кожен компаратор є операційним підсилювачем з набором опорної напруги на своєму негативному терміналі.
Як обговорювалося, еталонне значення слід вибирати, виходячи з максимального вимірювального значення. Вихід OP_AMP буде від 0-4В при макс. Тому нам потрібно вибрати опорну напругу LM3914 як 4В.
Опорну напругу вибирають два резистори, які підключені на штифті RefADJ LM3914, як показано на малюнку нижче. Формула відносно опорної напруги також подана на малюнку нижче (взято з її технічного паспорта),
Зараз існує проблема з опорною напругою на основі поділу опору, яка дещо залежить від напруги живлення. Отже, ми замінили постійний опір R2 на горщик 47 кОм, як показано на схемі. Поставивши горщик на місце, ми можемо регулювати еталон, залежно від зручності.
При еталонному рівні 4 В кожен раз, коли відбувається збільшення на 0,4 В відповідно до інтенсивності звуку, світлодіод високої значимості світиться. Рівень вимірювання для світлодіода виглядає так, + 0,4 В, + 0,8 В, + 1,2 В, + 1,6 В, + 2,0 В, + 2,4 В, + 2,8 В, + 3,2 В, + 3,6 В, + 4,0 В.
Отже, у «Nutshell», коли є звук, MIC генерує напруги, що представляють величину цих звукових хвиль, ці сигнали від MIC фільтруються RC-фільтром. Відфільтровані сигнали подаються на підсилювач LM358 для посилення. Ці відфільтровані та посилені сигнали MIC подаються на вольтметр LM3914. Вольтметр-компаратор LM3914 світить світлодіоди відповідно до сили поданого сигналу. Отже, у нас є прилад для вимірювання звуку, і тому ОБ’ЄМНИЙ МЕТР.