Podem considerar el Volumetre com un equalitzador, present als sistemes musicals. En la qual podem veure el ball de llums (LED) segons la música, si la música és forta, l’equalitzador arriba al màxim i en música baixa continua sent Baixa. També hem construït un mesurador de volum o un mesurador VU, amb l’ajut de MIC, OP-AMP i LM3914, que il·lumina els LED segons la intensitat del so, si el so és baix, els LED més baixos brillaran i si el so és més alt Els LED s’encenen. Comproveu el vídeo al final. El mesurador VU també serveix com a dispositiu de mesura de volum.
El condensador MIC o micròfon és un transductor de detecció de so, que bàsicament converteix l’energia sonora en energia elèctrica, de manera que amb aquest sensor tenim un so que canvia de voltatge. Normalment enregistrem o detectem so mitjançant aquest dispositiu. Aquest transductor s’utilitza en tots els telèfons mòbils i portàtils. Un MIC típic sembla:
Determinació de la polaritat del micròfon de condensador:
El MIC té dos terminals, un és positiu i un altre és negatiu. La polaritat del micròfon es pot trobar mitjançant un multímetre. Agafeu la sonda positiva de Multi-Meter (poseu-la en mode DIODE TESTING) i connecteu-la a un terminal de MIC i la sonda negativa a l’altre terminal de MIC. Si obteniu les lectures a la pantalla, el terminal positiu (MIC) es troba en el terminal negatiu del multímetre. O simplement podeu trobar els terminals mirant-lo, el terminal negatiu té dues o tres línies de soldadura, connectades a la caixa metàl·lica del micròfon. Aquesta connectivitat, des del terminal negatiu fins a la seva carcassa metàl·lica, també es pot provar mitjançant un provador de continuïtat per esbrinar el terminal negatiu.
Components necessaris:
Op-amp LM358 i, LM3914 (comparador de 10 bits) i un MIC (vegeu més amunt)
Resistència de 100KΩ (2 peces), resistència de 1KΩ (3 peces), resistència de 10KΩ, pot de 47KΩ,
Condensador 100nF (2 peces), condensador 1000µF, 10 LEDs,
Taula de pa i alguns cables del connector.
Diagrama del circuit i explicació de treball:
El diagrama del circuit del mesurador VU es mostra a la figura següent,
El funcionament del circuit del mesurador VU és senzill; al principi MIC capta el so i el converteix en nivells de tensió lineals a la intensitat del so. Per tant, per a un so més alt tindrem un valor més alt i un valor inferior per a un so més baix. A continuació, aquests senyals de tensió s’alimenten al filtre de pas alt per filtrar el soroll, després que els senyals de filtració s’amplifiquin amb l’amplificador Op LM358 i, finalment, aquests senyals filtrats i amplificats s’alimenten al LM3914, que funciona com a voltímetre i il·lumina els LED segons la intensitat del so. Ara explicarem cada pas un per un:
1. Eliminació del soroll mitjançant el filtre de pas alt:
El MIC és molt sensible al so i també als sorolls ambientals. Si no es prenen certes mesures, l'amplificador amplificarà el soroll juntament amb la música, això no és desitjable. Per tant, abans d’anar a l’amplificador filtrarem els sorolls mitjançant el filtre de pas alt. Aquest filtre aquí és un filtre RC passiu (resistència-condensador). És fàcil de dissenyar i consta d'una sola resistència i un únic condensador.
Com que mesurem l'abast de l'àudio, el filtre s'ha de dissenyar amb precisió. Cal tenir present la freqüència de tall del filtre de pas alt durant el disseny del circuit. Un filtre de pas alt permet senyals d’alta freqüència, passats d’entrada a sortida, és a dir, només permet passar senyals que tinguin una freqüència superior a la freqüència prescrita pel filtre (freqüència de tall). Al circuit es mostra un filtre de pas alt.
L’oïda humana pot escollir freqüències de 2-2 Khz. Per tant, dissenyarem un filtre de pas alt amb freqüència de tall en el rang de 10-20Hz.
La freqüència de tall d’un filtre de pas alt es pot trobar per fórmula, F = 1 / (2πRC)
Amb aquesta fórmula podem trobar el valor R i C per a una freqüència de tall escollida. Aquí necessitem una freqüència de tall entre 10-20 Hz.
Ara, per a valors o R = 100KΩ, C = 100nF, tindrem una freqüència de tall al voltant de 16Hz, que només permet que aparegui un senyal de freqüència superior a 16Hz a la sortida. Aquests valors de resistència i condensador no són obligatoris. Es pot jugar amb l'equació per obtenir una precisió millor o facilitar la selecció.
2. Amplificació de senyals sonors:
Després d’eliminar l’element de soroll, els senyals s’alimenten a l’amplificador Op LM358 per amplificar-los. OP_AMP significa "Operació Amplificador". Això es designa amb el símbol del triangle amb tres pins IO (Input Output). No en parlarem aquí detalladament. Podeu passar pels circuits LM358 per obtenir més informació. Aquí utilitzarem l’ ampli operatiu com a amplificador de retroalimentació negativa per amplificar el senyal de baixa magnitud del MIC i portar-los a un nivell on el LM3914 pugui recollir-lo.
A la figura següent es mostra un amplificador operatiu típic en connexió de retroalimentació negativa.
La fórmula del voltatge de sortida és, Vout = Vin ((R1 + R2) / R2). Amb aquesta fórmula podem triar el guany de l'amplificador.
Amb els senyals MIC a µVolts, no podem alimentar-lo directament al voltímetre per llegir-lo, ja que no serà pràcticament possible que el voltímetre triï aquestes baixes tensions. Com que l’amplificador operatiu té un guany de 100, podem amplificar els senyals del MIC i alimentar-lo al voltímetre.
3. Representació visual dels nivells sonors mitjançant LED:
Ara tenim el senyal d’àudio filtrat i amplificat. Aquest senyal d'àudio amplificat i filtrat des d'un amplificador operatiu s'atorga al voltímetre LED del xip LM3914 per mesurar la força del senyal d'àudio. LM3914 és un xip que alimenta 10 LED basats en la intensitat del so / voltatge. L'IC proporciona sortides decimals en forma d'il·luminació LED basada en el valor de la tensió d'entrada. La tensió màxima d'entrada de mesura varia en funció de la tensió de referència i la tensió d'alimentació. Aquest dispositiu d'un sol xip es pot ajustar d'una manera, des de la qual podem proporcionar representació visual al valor analògic de l'amplificador operatiu.
El xip LM3914 té moltes funcions i es pot modificar a un circuit de protecció de la bateria i un circuit amperímetre. Però aquí només discutim les característiques que ens ajuden en la construcció de VOLTMETER.
LM3914 és un voltímetre de 10 etapes que significa que mostra variacions en el mode de 10 bits. El xip detecta la tensió d’entrada de mesura com a paràmetre i la compara amb la referència. Suposem que escollim una referència de "V", ara cada vegada que el voltatge d'entrada de mesura augmenta en "V / 10", tenim un LED de valor més alt que brilla. Com si donéssim "V / 10", el LED1 brillarà, si donàvem "2V / 10" el LED2 brillarà, si donàvem "8V / 10", el LED8 brillarà. Per tant, més gran és el volum de la música, més la representació visual del LED (més brillants LED).
LM3914 IC al circuit:
A continuació es mostra el circuit intern de LM3914. LM3914 és bàsicament una combinació de 10 comparadors. Cada comparador és un amplificador operacional, amb una tensió de referència guanyant al seu terminal negatiu.
Tal com es va comentar, s'ha d'escollir el valor de referència basat en el valor màxim de mesura. La sortida d’OP_AMP serà de 0-4V com a màxim. Per tant, hem de triar el voltatge de referència de LM3914 com a 4V.
La tensió de referència és escollida per dues resistències connectades al pin RefADJ de LM3914 tal com es mostra a la figura següent. La fórmula sobre el voltatge de referència també es dóna a la figura següent (extreta del seu full de dades),
Ara, hi ha un problema amb la referència de tensió basada en la divisió de resistències, que depèn una mica de la tensió d'alimentació. Per tant, hem substituït la resistència constant R2 per un pot de 47KΩ tal com es mostra al diagrama del circuit. Amb l'olla al seu lloc, podem ajustar la referència, segons la conveniència.
Amb una referència de 4V, cada vegada que hi ha un increment de 0,4V segons la intensitat del so, el LED d’alta significació brilla. El nivell de mesura del LED és el següent:
+ 0,4V, + 0,8V, + 1,2V, + 1,6V, + 2,0V, + 2,4V, + 2,8V, + 3,2V, + 3,6V, + 4,0V.
Així doncs, a Nutshell, quan hi ha so, el MIC genera voltatges que representen la magnitud d’aquestes ones sonores, aquests senyals del MIC es filtren mitjançant un filtre RC. Els senyals filtrats s’alimenten a l’ampli operatiu LM358 per amplificar-los. Aquests senyals MIC filtrats i amplificats es donen al voltímetre LM3914. El voltímetre comparador LM3914 il·lumina els LED segons la intensitat del senyal donat. Per tant, tenim un instrument de mesura de so, per tant, VOLUME METER.