Měřič hlasitosti můžeme považovat za ekvalizér, který je přítomen v hudebních systémech. Ve kterém můžeme vidět tanec světel (LED) podle hudby, pokud je hudba hlasitá, ekvalizér dosáhne svého vrcholu a při nízké hudbě zůstane nízká. Postavili jsme také měřič hlasitosti nebo měřič VU s pomocí MIC, OP-AMP a LM3914, který rozsvítí LED podle síly zvuku, pokud je zvuk slabý, rozsvítí se menší LED a pokud je zvuk vysoký více LED diody budou svítit, na konci zkontrolujte video. VU metr slouží také jako zařízení pro měření objemu.
Kondenzátorový mikrofon nebo mikrofon je snímač snímající zvuk, který v zásadě převádí zvukovou energii na elektrickou energii, takže s tímto snímačem máme zvuk jako měnící se napětí. Prostřednictvím tohoto zařízení obvykle nahráváme nebo snímáme zvuk. Tento převodník se používá ve všech mobilních telefonech a laptopech. Typický MIC vypadá jako,
Určení polarity kondenzátorového mikrofonu:
MIC má dva terminály, jeden je kladný a druhý je záporný. Polaritu mikrofonu lze zjistit pomocí multimetru. Vezměte kladnou sondu Multi-Meteru (přepněte měřicí přístroj do režimu DIODE TESTING) a připojte ji k jedné svorce MIC a záporná sonda ke druhé svorce MIC. Pokud získáte hodnoty na obrazovce, pak je kladná svorka (MIC) na záporné svorce multimetru. Nebo můžete jednoduše najít svorky tím, že se na to podíváte, záporná svorka má dvě nebo tři pájecí linky připojené ke kovovému pouzdru mikrofonu. Tuto konektivitu, od záporného vývodu do jeho kovového pouzdra, lze také otestovat pomocí testeru kontinuity a zjistit záporný vývod.
Požadované komponenty:
Operační zesilovač LM358 a LM3914 (10bitový komparátor) a MIC (viz výše)
100KΩ rezistor (2 kusy), 1K Ω rezistor (3 kusy), 10KΩ rezistor, 47KΩ pot,
100nF kondenzátor (2 kusy), 1000µF kondenzátor, 10 LED,
Nepájivé pole a některé konektorové vodiče.
Schéma zapojení a pracovní vysvětlení:
Schéma zapojení měřidla VU je ukázat v následujícím pořadí,
Práce s obvodem měřiče VU je jednoduchá; nejprve MIC zachytí zvuk a převede jej na úrovně napětí lineární k intenzitě zvuku. Takže pro vyšší zvuk budeme mít vyšší hodnotu a nižší hodnotu pro nižší zvuk. Poté jsou tyto napěťové signály přiváděny do filtru High Pass k odfiltrování šumu, poté jsou filtrační signály zesíleny Op-zesilovačem LM358 a nakonec jsou tyto filtrované a zesílené signály přiváděny do LM3914, který funguje jako voltmetr a svítí LED podle intenzita zvuku. Nyní vysvětlíme každý krok jeden po druhém:
1. Odstranění šumu pomocí filtru High Pass:
MIC je velmi citlivý na zvuk a také na zvuky prostředí. Pokud nebudou přijata určitá opatření, zesilovač zesílí hluk spolu s hudbou, je to nežádoucí. Takže než půjdeme do zesilovače, odfiltrujeme zvuky pomocí High Pass filtru. Tento filtr zde je zde pasivní RC filtr (Resistor- Capacitor). Je snadné jej navrhnout a skládá se z jednoho rezistoru a jednoho kondenzátoru.
Protože měříme rozsah zvuku, musí být filtr navržen přesně. Při návrhu obvodu je třeba mít na paměti mezní frekvenci horního filtru. Vysokofrekvenční filtr umožňuje signály vysoké frekvence předávané ze vstupu na výstup, jinými slovy umožňuje pouze průchod signálů, které mají vyšší frekvenci než je frekvence předepsaná filtrem (mezní frekvence). V obvodu je zobrazen horní propust.
Lidské ucho může vybírat frekvence od 2 do 2 kHz. Navrhneme tedy High Pass filtr s mezní frekvencí v rozsahu 10-20Hz.
Mezní frekvenci vysoké propusti lze nalézt vzorcem, F = 1 / (2πRC)
S tímto vzorcem můžeme najít hodnoty R a C pro zvolenou mezní frekvenci. Zde potřebujeme mezní frekvenci mezi 10-20 Hz.
Nyní pro hodnoty nebo R = 100 KΩ, C = 100 nF budeme mít na výstupu frekvenci Cut Off kolem 16 Hz, která umožňuje pouze signál frekvence vyšší než 16 Hz. Tyto hodnoty odporu a kondenzátoru nejsou povinné, lze je hrát s rovnicí pro lepší přesnost nebo pro snadný výběr.
2. Zesílení zvukových signálů:
Po odstranění šumového prvku jsou signály vedeny do zesilovače Op-amp LM358. OP_AMP znamená „operační zesilovač“. Toto je označeno symbolem trojúhelníku se třemi piny IO (Input Output). Nebudeme zde o tom podrobně diskutovat. Můžete projít obvody LM358 pro více podrobností. Zde použijeme operační zesilovač jako zesilovač negativní zpětné vazby k zesílení signálu nízké velikosti z MIC a přivedeme je na úroveň, kde je může LM3914 vybrat.
Typický operační zesilovač se zápornou zpětnou vazbou je uveden na následujícím obrázku.
Vzorec pro výstupní napětí je, Vout = Vin ((R1 + R2) / R2). S tímto vzorcem můžeme zvolit zesílení zesilovače.
S MIC signály na µVoltech jej nemůžeme napájet přímo do voltmetru pro čtení, protože nebude prakticky možné, aby voltmetr vybral tato nízká napětí. Když má operační zesilovač zisk 100, můžeme zesílit signály z MIC a dále je přivádět do voltmetru.
3. Vizuální znázornění úrovní zvuku pomocí LED diod:
Takže nyní máme filtrovaný a zesílený zvukový signál. Tento filtrovaný zesílený zvukový signál z operačního zesilovače je předán LED voltmetru čipu LM3914 pro měření síly zvukového signálu. LM3914 je čip, který pohání 10 LED na základě intenzity zvuku / napětí. IC poskytuje desítkové výstupy ve formě LED osvětlení na základě hodnoty vstupního napětí. Maximální měřicí vstupní napětí se liší v závislosti na referenčním napětí a napájecím napětí. Toto jednočipové zařízení lze upravit způsobem, ze kterého můžeme poskytnout vizuální znázornění analogové hodnoty op-amp.
Čip LM3914 má mnoho funkcí a lze jej upravit na ochranný obvod baterie a obvod ampérmetru. Ale zde diskutujeme pouze o vlastnostech, které nám pomáhají při konstrukci VOLTMETER.
LM3914 je 10stupňový voltmetr, což znamená, že zobrazuje variace v 10bitovém režimu. Čip snímá měřené vstupní napětí jako parametr a porovnává jej s referencí. Řekněme, že zvolíme referenci „V“, nyní, kdykoli se vstupní měřicí napětí zvýší o „V / 10“, svítí LED s vyšší hodnotou. Jako kdybychom dali „V / 10“, LED1 bude svítit, pokud jsme dali „2V / 10“ LED2 bude svítit, pokud jsme dali „8V / 10“, LED8 bude svítit. Takže větší hlasitost hudby, více vizuální reprezentace LED (více LED svítí).
LM3914 IC v obvodu:
Vnitřní obvody LM3914 je uveden níže. LM3914 je v zásadě kombinací 10 komparátorů. Každý komparátor je operační zesilovač, který získává referenční napětí na své záporné svorce.
Jak již bylo uvedeno, měla by být zvolena referenční hodnota na základě maximální měřené hodnoty. Výstup OP_AMP bude max. 0-4V. Musíme tedy zvolit referenční napětí LM3914 jako 4V.
Referenční napětí je vybráno dvěma odpory, které jsou připojeny na pin RefADJ LM3914, jak je znázorněno na následujícím obrázku. Vzorec týkající se referenčního napětí je také uveden na obrázku níže (převzatém z jeho datového listu),
Nyní existuje problém s referenční hodnotou napětí na základě odporového dělení, která je do jisté míry závislá na napájecím napětí. Takže jsme nahradili konstantní odpor R2 potenciometrem 47KΩ, jak je znázorněno na schématu zapojení. Když je hrnec na místě, můžeme upravit referenci, v závislosti na pohodlí.
S referencí 4 V pokaždé, když dojde k přírůstku 0,4 V podle intenzity zvuku, svítí LED s vysokou významností. Úroveň měření pro LED jde jako, + 0,4 V, + 0,8 V, + 1,2 V, + 1,6 V, + 2,0 V, + 2,4 V, + 2,8 V, + 3,2 V, + 3,6 V, + 4,0 V.
Takže v kostce, když je zvuk, MIC generuje napětí představující velikost těchto zvukových vln, tyto signály z MIC jsou filtrovány RC filtrem. Filtrované signály jsou vedeny do op-zesilovače LM358 pro zesílení. Tyto filtrované a zesílené signály MIC jsou předávány voltmetru LM3914. Srovnávací voltmetr LM3914 svítí LED podle síly daného signálu. Proto máme nástroj pro měření zvuku, a tak VOLUME METER.