Как мне получить + 5v для громкого шума, 0v для молчания от Electret Microphone (или других компонентов)?

Я задавал несколько вопросов здесь, чтобы добраться до правильного, начальные вопросы, которые я задал, связаны в конце. Я использовал Fritzing, чтобы составить некоторые схемы моих первоначальных мыслей, но по крайней мере мне нужна помощь со значениями компонентов, которые я только смутно понимаю и выбрал то, что кажется разумным или общепринятым.

В принципе, у меня есть Arduino, у которого есть 6 аналоговых входов. Он использует 10-битный АЦП для считывания напряжения на любом из аналоговых контактов, поэтому 0 = 0v, 511 = 2,5v и 1023 = 5v, и все значения между ними. Он делает чтение LINEAR DC, поэтому я не ищу здесь логику 1-0.

Я подключился к светодиодным лампам, и я хочу, чтобы они реагировали на музыку. То, что я хочу, - это максимальное разрешение с минимальными компонентами, и я думаю, что я использую WAY слишком много компонентов и делаю этот ПУТЬ слишком сложным. Возможно, Electret микрофоны не то, что я хочу здесь, я открыт для чего-то еще. Я бы предпочел не использовать op-amps для экономии места на моей плате.

Я хочу простой датчик уровня шума. Я не хочу воспроизводить звук или иметь ясность или что-то еще, но я хотел бы, как можно ближе:

  • Perfect Silence = как можно ближе к 0v DC (стабильный, а не AC)
  • Средний шум = около 2,5 В постоянного тока (стабильный, а не переменный ток)
  • Громкий шум = как можно ближе к 5 В постоянного тока (стабильный, а не AC)

Я понимаю с BJT, что лучшее, что я могу получить, будет от 0,6 до 4,4 В, но это достаточно приемлемо. Однако это не половина волны, от 0.6 до 2.5в. Кажется, это напрасно потеряло половину моего разрешения без причины. Однако, если есть другие настройки, чем BJT, которые могут приблизить меня к 0v-5v, мне было бы интересно дать им шанс; пока они просты.

Вот более простой, я надеюсь, что это возможно, но для этого требуется, чтобы электретный сигнал имел достаточную амплитуду для управления схемой детектора огибающей (диодом, резистором и конденсатором), чтобы получить только положительную половину. Я не думаю, что это возможно из-за прямого падения диода, но, возможно, это может быть перестроено или сделано до выхода? Какими должны быть значения детектора огибающей и резисторов усилителя? Должен ли быть установлен потенциометр чувствительности к сигналу, или RE, или RL, и какова должна быть его ценность? Линейный или логарифмический?

Простой

Однако, возможно, электретный выход не может выдержать детектор огибающей, шунт чувствительности и все еще управлять транзистором NPN. Если нет, вот более сложная версия. Нужно ли мне идти по этому маршруту? Получает ли мой желаемый выход из схемы действительно действительно все эти компоненты?

Комплекс

Вот некоторые из прошлых вопросов, которые я задал, прежде чем я более подробно понял, что я пытаюсь сформулировать, для более подробной информации. Вот что должен делать детекторы конвертов, и я не уверен, как настроить его для выхода электретного сигнала:

Детекторы конвертов Схема схемы

12 голосов | спросил Ehryk 12 FebruaryEurope/MoscowbTue, 12 Feb 2013 22:10:03 +0400000000pmTue, 12 Feb 2013 22:10:03 +040013 2013, 22:10:03

3 ответа


27

Хотя вы могли бы сделать все это с помощью только усилителя и микроконтроллера (Arduino), насколько я вижу, вам нужен аналоговый вариант. Я попытался создать схему, которая выводит уровень голоса на микрофон. Диапазон от 0 В до 4 В. Однако вы можете легко обновить его до 0V до 5V, просто изменив OP-AMP. Теперь давайте займемся этим;

Прежде всего, я заменил транзисторный усилитель на OP-AMP. Вот что я придумал:

введите описание изображения здесь

Это простой инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления 100. Вот формула для вычисления коэффициента усиления:

$$ V_ {out} = - \ dfrac {R_f} {R_ {in}} * V_ {in} = - \ dfrac {100k} {R_ {in}} * V_ {in} = -100 * Vin $$

Как вы можете видеть, U1 принимает входной сигнал, инвертирует его, а затем умножает на 100. Вы можете изменить R2 или R3, и вы увидите, что коэффициент усиления U1 изменяется. Инверсия входного сигнала здесь не имеет значения, как вы поймете позже. Давайте посмотрим на выход этого усилителя, и вы увидите, что на входном сигнале наблюдается большой рост.

введите изображение здесь »> </a> </p>

<p> В приведенном выше графике вы увидите, что выход имеет напряжение смещения постоянного тока 2,5 В. Это из-за виртуальной земли, которую мы использовали. Если мы создадим виртуальную землю, это означает, что мы переносим землю на другой уровень напряжения. В этом случае мы переместили его на 2,5 В. В новой конфигурации мы создали нечто, что  выглядит как  -2,5 В, 0 В и 2,5 В в схему. Для этого мне пришлось создать новую рейку напряжения 2,5 вольта. Поскольку эта шина напряжения не будет обеспечивать большую мощность (менее 1 мА), ее легко создать; </p>

<p> <img src =

Тем не менее, все замечательно, однако, обратите внимание на то, что здесь D3 - диод, и он опускает около 0,6 В на себя. Таким образом, вы теряете напряжение. Чтобы преодолеть это, мы будем использовать так называемый «супердиод». Это супер, так как падение напряжения составляет почти 0 В! Для этого мы включаем OP-AMP с диодом, и это все! OP-AMP компенсирует падение напряжения диода, и у вас будет почти идеальный диод;

введите описание изображения здесь

Поскольку в этой конфигурации есть отрицательная обратная связь, U5 постарается изо всех сил сделать \ $ V + = V - \ $. Таким образом, всякий раз, когда ввод скажет 3V, он сделает свой выход 3.6V, чтобы компенсировать падение напряжения на 0,3 В на D3. Таким образом, выход этого супердиода, следовательно, вход \ $ V - \ $ будет равен его входному напряжению \ $ V - \ $. Однако, когда вход \ $ V + \ $ отрицательный, D3 не позволит U5 сделать вывод отрицательным. Также обратите внимание, что отрицательный рельс для U5 - GND, который равен 0 В. Он не сможет опускаться ниже 0 В в любом случае. Он работает так же, как идеальный диод!

Теперь измените D3 в вышеупомянутой схеме следящего конверта с супердиодом, и у вас есть лучший конвертер огибающей! Давайте посмотрим на наш результат:

введите изображение здесь »> </a> </p>

<p> Мы приближаемся. Как вы можете видеть, выводпоследователь огибающей, который является красной линией, может идти от 2,5 В до 4 В. 2,5 В - нет звука, 4 В - громкоговоритель и 3,25 В для среднего звука. Чтобы масштабировать это, что вам нужно, мы можем вычесть напряжение смещения 2,5 В и масштабировать его. Итак, когда вы вычитаете 2,5 В, это становится; 0 В без звука, 1,5 В - громкий звук и 0,75 В для среднего звука и т. Д. После этого, если вы умножаете это примерно на 3, вы получите то, что хотите. 0 В без звука, 2,5 В для среднего звука и 5 В для громкоговорителя. Чтобы понять, что мы хотим, это: </p>

<p> \ $ V_ {out} = (V_ {in} - 2.5V) * 3 \ $ </p>

<p> Чтобы достичь этого, мы будем использовать дифференциальный усилитель или, другими словами, «<a href= вычитатель ».

введите описание изображения здесь>> </p>

<p> Когда резисторы R1 = R2 и R3 = R4 передаточная функция дифференциального усилителя может быть упрощена до следующего выражения: </p>

<p> $$ V_ {} из = \ dfrac {R_3} {R_1} * (V2-V1) $$ </p>

<p> Если вы делаете соотношение V1 = 2.5V и R3 /R1 3, вы получите желаемый результат. </p>

<p> Вот полная схема, которая будет делать то, что вы хотите: </p>

<p> <a href=введите изображение здесь »> </a> </p>

<p> Я использовал LM324 OP-AMP здесь для целей моделирования. Это ограничит максимальное выходное напряжение до 4 В. Чтобы иметь полный выход диапазона, вы должны использовать выход OP-AMP с рельсовым рельсом. Я бы предложил <a href= MCP6004 . Измените R1 и R2, пока не получите желаемый результат. Вот что я получил с симуляцией:

введите изображение здесь »> </a> </p>

<p> Теперь, измеряя эти значения в АЦП, вы не получите линейный смысл  , вместо этого звук лучше понимается логарифмически, так как наши уши слышат этот путь. Таким образом, вы должны использовать <a href= децибелы . Если вы не знакомы с децибелами, здесь является отличным видеоуроком об этом.

Тихая комната, например, измеряется примерно на 40 дБ. Сторона в комнате сделает уровень комнаты до 100 дБ или, может быть, 110 дБ. В этом веб-сайте вы можете найти отличную информацию об этом, откуда я также добавил изображение ниже. Подумайте о уровнях децибел и поэкспериментируйте с выходом напряжения в цепи. Затем вычислите разрешение АЦП, которое вам понадобится. Вероятно, с 12-битным АЦП вас будет хорошо.

введите описание изображения здесь

ответил abdullah kahraman 21 FebruaryEurope/MoscowbThu, 21 Feb 2013 12:42:56 +0400000000pmThu, 21 Feb 2013 12:42:56 +040013 2013, 12:42:56
7

Ты, кажется, на правильном пути. делает множество дискретных компонентов, чтобы делать такие вещи. Вы можете мне не верить, но использование op-amps может сделать все это проще и меньше. Я уверен, вы можете найти еще более конкретные ИС, которые делают больше того, что вам нужно в меньшем пакете. Бьюсь об заклад, там есть IC, который точно , что вам нужно. Тем не менее, вы узнаете больше, если будете действовать без них, даже если только для академической ценности.

Вы также можете сделать некоторые из этого проще, переместив логику в микропроцессор. Обнаружение конвертов легко в программном обеспечении, и в зависимости от того, насколько вы точны и насколько чувствителен ваш микрофон, вы даже можете уйти с выключением усилителя после микрофона и вывести его выход в АЦП. Это не даст вам 0V-5V, но так ли это? Вы можете умножить его на константу в программном обеспечении. То, что вы теряете, - это точность наличия всего диапазона доступных ADC, но, возможно, это не так важно, как простота. Вы решаете.

ответил Phil Frost 13 FebruaryEurope/MoscowbWed, 13 Feb 2013 00:14:57 +0400000000amWed, 13 Feb 2013 00:14:57 +040013 2013, 00:14:57
4

Во-первых, вам не нужен ардуино, если вам не нужно делать больше обработки - все, что вам действительно нужно, - это усилитель (операционный усилитель, множество основных схем по всему миру), чтобы увеличить выход микрофона в диапазоне 0-5v. Если вы не слишком беспокоитесь о точности (так как это скорее для удовольствия, чем для научного измерения), вы можете использовать довольно базовую схему отсечения, вывести выход в триггер schmitt или использовать LM3914 для создания дисплея.

Чуть больше можно было бы усовершенствовать, создав схему AGC, чтобы автоматически наращивать коэффициент усиления и усилителя; вниз со средним уровнем.

Как бы то ни было, вы получаете основную положительную карму, выкапывая ардуино и делаете ее аналогом по назначению природы;)

Edit: Скорее всего, в Интернете есть множество «микрофонных предусилителей», возможно, это чип SOT23 стоимостью 0,10 доллара, чтобы сделать это для вас в эти дни ...

ответил John U 12 FebruaryEurope/MoscowbTue, 12 Feb 2013 22:17:34 +0400000000pmTue, 12 Feb 2013 22:17:34 +040013 2013, 22:17:34

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132