Можем да разглеждаме измервателя на силата на звука като еквалайзер, който присъства в музикалните системи. В които можем да видим танцуването на светлини (светодиоди) според музиката, ако музиката е силна, еквалайзерът достига своя връх и при ниска музика остава Low. Също така сме изградили Volume Meter или VU метър с помощта на MIC, OP-AMP и LM3914, който свети светодиодите според силата на звука, ако звукът е нисък, ще светят по-малко светодиоди, а ако звукът е висок повече Светодиодите ще светят, проверете видеото в края. VU метърът служи и като устройство за измерване на обема.
Кондензаторът MIC или микрофонът е преобразувател на звук, който основно преобразува звуковата енергия в електрическа, така че с този сензор имаме звук като променящо се напрежение. Обикновено записваме или усещаме звук чрез това устройство. Този преобразувател се използва във всички мобилни телефони и лаптопи. Типичен MIC изглежда,
Определяне на полярността на кондензаторния микрофон:
MIC има два терминала, единият е положителен, а друг отрицателен. Полярността на микрофона може да бъде намерена с помощта на мултиметър. Вземете положителната сонда на Multi-Meter (поставете уреда в режим DIODE TESTING) и го свържете към единия терминал на MIC и отрицателната сонда към другия терминал на MIC. Ако получите показанията на екрана, тогава терминалът на положителния (MIC) е на отрицателния терминал на Multi-Meter. Или просто можете да намерите клемите, като го погледнете, отрицателният терминал има две или три запояващи линии, свързани към металния корпус на микрофона. Тази свързаност, от отрицателен извод до металния му корпус, може също да бъде тествана с помощта на тестер за непрекъснатост, за да се открие отрицателният извод.
Необходими компоненти:
Op-amp LM358 и, LM3914 (10-битов компаратор) и MIC (виж по-горе)
100KΩ резистор (2 броя), 1K Ω резистор (3 броя), 10KΩ резистор, 47KΩ пот,
Кондензатор 100nF (2 броя), кондензатор 1000µF, 10 светодиода,
Макет и някои конектори.
Електрическа схема и работно обяснение:
В електрическата схема на уреда за измерване на VU е шоу в по-долу фигура,
Работата на VU метър верига е проста; първоначално MIC улавя звука и го преобразува в нива на напрежения, линейни на интензивността на звука. Така че за по-висок звук ще имаме по-висока стойност и по-ниска стойност за по-нисък звук. След това тези сигнали за напрежение се подават към High Pass филтър за филтриране на шума, след това след филтриране сигналите се усилват от Op-amp LM358 и накрая тези филтрирани и усилени сигнали се подават към LM3914, който работи като волтметър и свети светодиоди според интензивността на звука. Сега ще обясним всяка стъпка една по една:
1. Премахване на шума с помощта на високочестотен филтър:
MIC е много чувствителен към звука, а също и към шумовете от околната среда. Ако не се вземат определени мерки, усилвателят ще усили шума заедно с музиката, това е нежелателно. Така че, преди да преминем към усилвател, ще филтрираме шумовете с помощта на високочестотен филтър. Този филтър тук е тук е пасивен RC филтър (резистор-кондензатор). Лесно е да се проектира и се състои от един резистор и единичен кондензатор.
Тъй като измерваме звуковия обхват, филтърът трябва да бъде проектиран точно. Честотата на прекъсване на високочестотния филтър трябва да се има предвид при проектирането на веригата. Високочестотният филтър позволява сигнали с висока честота, предавани от вход към изход, с други думи позволява само предаване на сигнали, които имат по-висока честота от предписаната честота на филтъра (прекъсната честота). Високочестотен филтър е показан във веригата.
Човешкото ухо може да избира честоти от 2-2Khz. Така че ще проектираме високочестотен филтър с гранична честота в диапазона 10-20Hz.
Честотата на прекъсване на високочестотния филтър може да бъде намерена по формула, F = 1 / (2πRC)
С тази формула можем да намерим R и C стойността за избрана честота на прекъсване. Тук се нуждаем от гранична честота между 10-20 Hz.
Сега за стойности или R = 100KΩ, C = 100nF, ще имаме прекъсната честота около 16Hz, която позволява на изхода да се появи само сигнал с честота по-висока от 16Hz. Тези стойности на резистора и кондензатора не са задължителни, може да се играе с уравнението за по-добра точност или за по-лесен избор.
2. Усилване на звуковите сигнали:
След премахване на шумовия елемент, сигналите се подават към Op-amp LM358 за усилване. OP_AMP означава „Операционен усилвател“. Това е обозначено със символа на триъгълник с три IO (Input Output) щифта. Тук няма да обсъждаме подробно това. Можете да преминете през вериги LM358 за повече подробности. Тук ще използваме операционния усилвател като усилвател с отрицателна обратна връзка, за да усилим сигнала с ниска величина от MIC и да ги доведем до ниво, където те могат да бъдат избрани от LM3914.
Типичен операционен усилвател при връзка с отрицателна обратна връзка е показан на фигурата по-долу.
Формулата за изходно напрежение е, Vout = Vin ((R1 + R2) / R2). С тази формула можем да изберем усилването на усилвателя.
С MIC сигналите при µVolts не можем да го подадем директно на волтметър за отчитане, тъй като няма да бъде практически възможно волтметърът да избере тези ниски напрежения. С усилвателя с усилване 100, можем да усилим сигналите от MIC и да го подадем към волтметъра.
3. Визуално представяне на нивата на звука с помощта на светодиоди:
Така че сега имаме филтриран и усилен аудио сигнал. Този филтриран усилен аудио сигнал от операционния усилвател се дава на LM3914 чип LED волтметър за измерване на силата на аудио сигнала. LM3914 е чип, който задвижва 10 светодиода въз основа на интензивността на звука / напрежението. IC осигурява десетични изходи под формата на LED осветление въз основа на стойността на входното напрежение. Максималното измервателно входно напрежение варира в зависимост от референтното напрежение и захранващото напрежение. Това едночипово устройство може да се регулира по начин, от който можем да осигурим визуално представяне до аналоговата стойност на оп-усилвателя.
Чипът LM3914 има много функции и може да бъде модифициран към схема за защита на батерията и верига на амперметър. Но тук обсъждаме само характеристиките, които ни помагат в изграждането на VOLTMETER.
LM3914 е 10-степенен волтметър, което означава, че показва вариации в 10-битов режим. Чипът усеща измервателното входно напрежение като параметър и го сравнява с еталон. Да предположим, че избираме референция на „V“, сега всеки път, когато измервателното входно напрежение се повиши с „V / 10“, имаме светодиод с по-висока стойност, който свети. Като ако дадем “V / 10”, LED1 ще свети, ако ние дадем “2V / 10” LED2 ще свети, ако ние дадем “8V / 10”, LED8 ще свети. Така че по-голяма сила на звука на музиката, повече визуално представяне на LED (повече LED светят).
LM3914 IC във веригата:
На вътрешния кръг на LM3914 е показано по-долу. LM3914 е основно комбинация от 10 компаратора. Всеки компаратор е операционен усилвател с набиращо референтно напрежение на отрицателния му извод.
Както е обсъдено, трябва да се избере референтна стойност въз основа на максималната измервателна стойност Изходът на OP_AMP ще бъде от 0-4V при макс. Затова трябва да изберем референтното напрежение на LM3914 като 4V.
Референтното напрежение се избира от два резистора, които са свързани на щифт RefADJ на LM3914, както е показано на фигурата по-долу. Формулата относно референтното напрежение също е дадена на фигурата по-долу (взета от нейния лист с данни),
Сега има проблем с референтното напрежение, базирано на съпротивлението, което донякъде зависи от захранващото напрежение. Така че сме заменили постоянното съпротивление R2 с пот от 47KΩ, както е показано на електрическата схема. С поставеното гърне можем да регулираме референтната стойност в зависимост от удобството.
При еталон от 4V, всеки път, когато има нарастване от 0,4V според интензивността на звука, светодиодът с висока значимост свети. Нивото на измерване за светодиода е както, + 0.4V, + 0.8V, + 1.2V, + 1.6V, + 2.0V, + 2.4V, + 2.8V, + 3.2V, + 3.6V, + 4.0V.
Така че в Nutshell, когато има звук, MIC генерира напрежения, представляващи величината на тези звукови вълни, тези сигнали от MIC се филтрират чрез RC филтър. Филтрираните сигнали се подават към усилвател LM358 за усилване. Тези филтрирани и усилени MIC сигнали се подават към волтметъра LM3914. Волтаметърът за сравнение LM3914 свети светодиодите според силата на дадения сигнал. Следователно имаме инструмент за измерване на звука и така VOLUME METER.