Мы можем рассматривать измеритель громкости как эквалайзер, который присутствует в музыкальных системах. В котором мы можем видеть танец огней (светодиодов) в соответствии с музыкой, если музыка громкая, эквалайзер достигает своего пика, а при тихой музыке он остается низким. Мы также создали измеритель громкости или VU-метр с помощью MIC, OP-AMP и LM3914, который светит светодиодами в зависимости от силы звука, если звук низкий, светятся меньшие светодиоды, а если звук высокий, больше Светодиоды будут гореть, в конце проверьте Видео. VU-метр также служит прибором для измерения объема.
Конденсаторный микрофон или микрофон - это звуковой преобразователь, который в основном преобразует звуковую энергию в электрическую энергию, поэтому с этим датчиком мы воспринимаем звук как изменяющееся напряжение. Обычно мы записываем или воспринимаем звук через это устройство. Этот преобразователь используется во всех мобильных телефонах и ноутбуках. Типичный микрофон выглядит так:
Определение полярности конденсаторного микрофона:
MIC имеет два вывода: один положительный, а другой - отрицательный. Полярность микрофона можно определить с помощью мультиметра. Возьмите положительный зонд мультиметра (переведите измеритель в режим ДИОДНОГО ТЕСТИРОВАНИЯ) и подключите его к одному выводу микрофона, а отрицательный зонд - к другому выводу микрофона. Если вы видите показания на экране, то положительный вывод (MIC) находится на отрицательном выводе мультиметра. Или вы можете просто найти клеммы, посмотрев на нее, отрицательная клемма имеет две или три линии пайки, подключенных к металлическому корпусу микрофона. Это соединение, от отрицательной клеммы до металлического корпуса, также можно проверить с помощью тестера непрерывности, чтобы обнаружить отрицательную клемму.
Необходимые компоненты:
Операционный усилитель LM358 и LM3914 (10-битный компаратор) и микрофон (см. Выше)
Резистор 100 кОм (2 шт.), Резистор 1 кОм (3 шт.), Резистор 10 кОм, потенциометр 47 кОм,
Конденсатор 100 нФ (2 шт.), Конденсатор 1000 мкФ, 10 светодиодов,
Макетная плата и некоторые соединительные провода.
Принципиальная схема и рабочее объяснение:
Схема измерительного прибора VU это шоу в рисунке ниже,
Схема работы измерителя VU проста; сначала микрофон улавливает звук и преобразует его в уровни напряжения, линейные по интенсивности звука. Таким образом, для более высокого звука мы будем иметь более высокое значение и более низкое значение для более низкого звука. Затем эти сигналы напряжения подаются на фильтр высоких частот для фильтрации шума, затем после фильтрации сигналы усиливаются операционным усилителем LM358, и, наконец, эти отфильтрованные и усиленные сигналы поступают на LM3914, который работает как вольтметр и светит светодиодами в соответствии с интенсивность звука. Теперь мы объясним каждый шаг один за другим:
1. Удаление шума с помощью фильтра высоких частот:
Микрофон очень чувствителен к звуку, а также к шумам окружающей среды. Если не принять определенных мер, усилитель будет усиливать шум вместе с музыкой, это нежелательно. Итак, перед тем, как перейти к усилителю, мы собираемся отфильтровать шумы с помощью фильтра высоких частот. Вот этот фильтр - пассивный RC-фильтр (резистор-конденсатор). Его легко спроектировать, он состоит из одного резистора и одного конденсатора.
Поскольку мы измеряем звуковой диапазон, фильтр должен быть спроектирован точно. При проектировании схемы необходимо учитывать частоту среза фильтра высоких частот. Фильтр верхних частот позволяет передавать сигналы высокой частоты от входа к выходу, другими словами, он разрешает пропускать только сигналы с более высокой частотой, чем заданная фильтром частота (частота среза). На схеме показан фильтр верхних частот.
Человеческое ухо может выбирать частоты от 2 до 2 кГц. Итак, мы разработаем фильтр высоких частот с частотой среза в диапазоне 10-20 Гц.
Частоты отрезаны из фильтра верхних частот можно найти по формуле, F = 1 / (2πRC)
С помощью этой формулы мы можем найти значения R и C для выбранной частоты среза. Здесь нам нужна частота среза 10-20 Гц.
Теперь для значений R = 100 кОм, C = 100 нФ у нас будет частота среза около 16 Гц, что позволяет только сигналу с частотой выше 16 Гц появляться на выходе. Эти значения резистора и конденсатора не являются обязательными, их можно поиграть с уравнением для большей точности или для простоты выбора.
2. Усиление звуковых сигналов:
После удаления шумового элемента сигналы поступают на операционный усилитель LM358 для усиления. OP_AMP означает «Операционный усилитель». Это обозначено символом треугольника с тремя контактами IO (Input Output). Мы не будем здесь подробно останавливаться на этом. Вы можете просмотреть схемы LM358 для получения более подробной информации. Здесь мы собираемся использовать операционный усилитель в качестве усилителя с отрицательной обратной связью, чтобы усилить сигнал низкой амплитуды с микрофона и довести его до уровня, на котором он может быть выбран LM3914.
Типичный операционный усилитель с отрицательной обратной связью показан на рисунке ниже.
Формула для выходного напряжения:
Vout = Vin ((R1 + R2) / R2). С помощью этой формулы мы можем выбрать коэффициент усиления усилителя.
С сигналами MIC на уровне µVolts мы не можем напрямую подать его на вольтметр для считывания, поскольку вольтметр практически не сможет измерить эти низкие напряжения. Имея коэффициент усиления операционного усилителя, равный 100, мы можем усилить сигналы с микрофона и подать их на вольтметр.
3. Визуальное представление уровней звука с помощью светодиодов:
Итак, теперь у нас есть отфильтрованный и усиленный звуковой сигнал. Этот отфильтрованный усиленный аудиосигнал от операционного усилителя подается на светодиодный вольтметр микросхемы LM3914 для измерения мощности аудиосигнала. LM3914 - это микросхема, которая управляет 10 светодиодами в зависимости от интенсивности звука / напряжения. Микросхема обеспечивает десятичные выходы в виде светодиодного освещения в зависимости от значения входного напряжения. Максимальный измерения входного напряжения изменяется в зависимости от опорного напряжения и напряжения питания. Это однокристальное устройство можно настроить таким образом, чтобы мы могли визуально представить аналоговую величину операционного усилителя.
Микросхема LM3914 имеет множество функций, и ее можно преобразовать в схему защиты аккумулятора и схему амперметра. Но здесь мы обсуждаем только те особенности, которые помогают нам в построении ВОЛЬТМЕТРА.
LM3914 - это 10-ступенчатый вольтметр, что означает, что он показывает изменения в 10-битном режиме. Чип воспринимает измеряемое входное напряжение как параметр и сравнивает его с эталонным. Допустим, мы выбрали эталон «V», теперь, когда измеряемое входное напряжение увеличивается на «V / 10», у нас светится светодиод с более высоким значением. Например, если мы дали «V / 10», LED1 будет светиться, если мы дали «2V / 10», LED2 будет светиться, если мы дали «8V / 10», LED8 будет светиться. Чем больше громкость музыки, тем лучше визуальное отображение светодиодов (светится больше светодиодов).
LM3914 IC в цепи:
Внутренняя цепь LM3914 показана ниже. LM3914 представляет собой комбинацию из 10 компараторов. Каждый компаратор представляет собой операционный усилитель с повышенным опорным напряжением на его отрицательном выводе.
Как указано выше, следует выбирать эталонное значение на основе максимального измеренного значения. Выход OP_AMP будет от 0 до 4 В при макс. Таким образом, мы должны выбрать опорное напряжение LM3914 как 4В.
Опорное напряжение выбирают двух резисторов, которые подключены по RefADJ штифтом LM3914, как показано на рисунке ниже. Формула относительно опорного напряжения также приведена на рисунке ниже (взято из его технического описания),
Теперь есть проблема с опорным напряжением на основе деления сопротивления, которое в некоторой степени зависит от напряжения питания. Поэтому мы заменили постоянное сопротивление R2 на потенциометр 47 кОм, как показано на принципиальной схеме. Установив горшок на место, мы можем отрегулировать эталон в зависимости от удобства.
Со ссылкой на 4В, каждый раз, когда происходит приращение 0. в зависимости от интенсивности звука, светодиод высоких свечений значимости. Уровень измерения для светодиода выглядит следующим образом:
+ 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.
Итак, в двух словах, когда есть звук, микрофон генерирует напряжения, представляющие величину этих звуковых волн, эти сигналы от микрофона фильтруются RC-фильтром. Отфильтрованные сигналы поступают на операционный усилитель LM358 для усиления. Эти отфильтрованные и усиленные сигналы MIC поступают на вольтметр LM3914. Вольтметр-компаратор LM3914 светит светодиодами в зависимости от силы данного сигнала. Значит, у нас есть звукоизмерительный прибор, и так ОБЪЕМ.