เครื่องวัดความดังของเสียงสิ่งแวดล้อม: 5 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

โครงการของฉันคือเครื่องวัดเสียงที่แสดงโดยไฟ LED ใช้ไมโครโฟนอิเล็กเตรต op amp และ LM3914 LED Driver IC วิธีใช้งานคือยิ่งสภาพแวดล้อมรอบ ๆ เซ็นเซอร์ดังขึ้นเท่าใด LM3914 ก็ยิ่งเปิดไฟ LED มากขึ้นเท่านั้น เป็นโปรเจ็กต์ที่ค่อนข้างเรียบง่ายและน่าสนใจซึ่งเหมาะสำหรับผู้มาใหม่ในด้านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

วัสดุ:

· เขียงหั่นขนม (ลี #10516)

· Jumpers OR (Wire Stripper AND Breadboard Wire) (Lee's #10325 + ต่างๆ)

· 10 × ไฟ LED แบบรูรู (Lee's #549 + ต่างๆ)

· ไมโครโฟนอิเล็กเตรต (Lee's #2272)

· เครื่องขยายเสียงปฏิบัติการ (Lee's #7292 / #7293)

· LM3914 (ลี #7034)

· ตัวเก็บประจุ 1 μF (Lee's #8962 / #82)

· ตัวต้านทาน 3 × 2.2 kΩ (Lee's #9223 / #9548)

· ตัวต้านทาน 2 × 1 kΩ (Lee's #9190)

· ตัวต้านทาน 330 kΩ (ลี #9427)

· Potentiometer และไขควง (Lee's #71044 + ต่างๆ)

· ก้อนแบตเตอรี่ AA×3 จำนวน 2 ก้อน (Lee's #21079)

ขั้นตอนที่ 1: เชื่อมต่อไมโครโฟน

เชื่อมต่อไมโครโฟนอิเล็กเตรตโดยใช้จัมเปอร์สำหรับกราวด์ เชื่อมต่อพินอื่นตามที่แสดงในแผนผังด้วย โปรดดูแผ่นข้อมูลเพื่อค้นหาว่าพินใดเป็นพินใด ตัวนำตัวเก็บประจุที่ไม่ได้เชื่อมต่อโดยตรงกับไมโครโฟนถือได้ว่าเป็นเอาต์พุตของเซ็นเซอร์แบบดิบ อย่างไรก็ตามแรงดันไฟฟ้านี้จะมีอคติ DC ในการแก้ไขปัญหานี้ เราสามารถดึงเอาท์พุตลงไปที่พื้นด้วยตัวต้านทาน 1 kΩ สิ่งนี้สร้างสิ่งที่เรียกว่าตัวกรองความถี่สูงในกรณีนี้หมายความว่าส่วน DC ของสัญญาณไม่ผ่านที่เอาต์พุต แต่สัญญาณ AC สูงสุด <15 mV ถึงจุดสูงสุด เมื่อเปิดไมโครโฟนอย่างถูกต้องแล้ว โปรดตรวจสอบว่าแรงดันไฟขาออก (AC) ปรากฏอย่างถูกต้อง

ขั้นตอนที่ 2: เปิดเครื่องวงจร

ฉันใช้แหล่งจ่าย DC 4.5 V แยกกันสองแหล่ง แต่ถ้าคุณมีสิ่งที่คล้ายกันอยู่แล้วก็จะทำงานได้ดีเช่นกัน สิ่งนี้จำเป็นสำหรับสัญญาณไมโครโฟน AC ที่จะแกว่งเต็มที่แม้ในขณะที่ขยายสัญญาณ ควรต่อสายสีแดงและสีดำเข้ากับรางเพื่อให้มีราง +Vcc, -Vcc และกราวด์

ขั้นตอนที่ 3: การขยายสัญญาณออกไมค์

เช่นเดียวกับกรณีของทรานสดิวเซอร์ส่วนใหญ่ สัญญาณมีขนาดเล็กเกินไปที่จะเป็นประโยชน์สำหรับเรา สัญญาณ AC สามารถขยายได้ด้วยเครื่องขยายสัญญาณปฏิบัติการ ทรานซิสเตอร์ หรือหม้อแปลงไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม ฉันพบว่า op amps ใช้งานได้ง่ายที่สุด ดังนั้นเราจะเน้นที่ op amps จำเป็นต้องใช้ op amp แบบ dual supply เพียงตัวเดียว (ฉันใช้ TL084 แต่คุณสามารถใช้อันใดก็ได้ที่คุณต้องการ) ไอซีออปแอมป์ทั้งหมดต้องมีอย่างน้อย 5 พิน ได้แก่ Vs+ (แรงดันไฟบวก), Vs- (แรงดันไฟลบ), V+ (อินพุทที่ไม่กลับด้าน), V- (อินพุทกลับด้าน) และ Vo (เอาต์พุต) มีทฤษฎีมากมายที่อยู่เบื้องหลัง op amps แต่สิ่งสำคัญสำหรับเราคือ Vo ไม่สามารถไปไกลกว่า V+ และ V- (ในความเป็นจริง พิสัยจริงคือสิ่งที่เรียกว่า +Vsat และ -Vsat) เทอร์มินัลอินพุตไม่มีกระแส (ในทางทฤษฎีไม่ได้ในทางปฏิบัติ) และอินพุตที่ไม่กลับด้านและกลับด้านจะถูกเก็บไว้ที่แรงดันไฟฟ้าเดียวกันเมื่อ op amp อยู่ในข้อเสนอแนะเชิงลบ (Vo เชื่อมต่อกับ V-)

ดูแผนผังสำหรับการเชื่อมต่อ การกำหนดค่าของเราคือสิ่งที่เรียกว่าแอมพลิฟายเออร์ที่ไม่กลับด้านซึ่งหมายความว่าเกนเป็นบวก กำไรโดยทั่วไปคือ Av = Vo / Vi สำหรับแอมพลิฟายเออร์ที่ไม่กลับด้าน Av = Vo / Vi = 1 + Rf / Ri เราใช้ค่าตัวต้านทาน 1 kΩ และ 330 kΩ เพื่อให้ได้ค่าเกน 331 เมื่อทุกอย่างเชื่อมต่อแล้ว ควรมีสัญญาณ AC แบบขยายบริสุทธิ์ที่ Vo

ขั้นตอนที่ 4: เชื่อมต่อ LM3914

LM3914 เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับเราในการสร้างมิเตอร์ LED แบบแอนะล็อกโดยไม่ต้องใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์และ ADC เป็น IC ไดรเวอร์ LED เราไม่จำเป็นต้องรู้ข้อมูลเฉพาะทั้งหมดภายใน แต่เราจำเป็นต้องรู้วิธีใช้งาน มี 10 เอาต์พุตหลักที่ใช้งานต่ำซึ่งเป็นแหล่งที่มาปัจจุบันโดยทั่วไป IC นี้ยังมี V- และ V+ ซึ่งเป็นแรงดันไฟฟ้า RLO และ RHI เป็นช่วงของสัญญาณที่จะไประหว่าง เพื่อจุดประสงค์ของเรา RLO ถูกต่อสายดิน และ RHI ถูกปรับเพื่อใช้หม้อระหว่าง Vref กับกราวด์ RLO ไม่ควรเกิน Vref หมุดเลือกโหมดควรอยู่ในระดับสูงเพื่อให้เราได้รับเอฟเฟกต์แถบเต็มด้วยไฟ LED สามารถใช้ LED สีใดก็ได้ แต่ฉันใช้ LED สีเขียว สีส้ม สีแดง และสีน้ำเงิน อ้างถึงแผนผังสำหรับการเชื่อมต่อทั้งหมด ยินดีด้วย! คุณทำเสร็จแล้ว

ขั้นตอนที่ 5: บันทึกย่อ

โวลต์มิเตอร์จะเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์สำหรับโครงการนี้สำหรับการแก้ไขปัญหา ออสซิลโลสโคปมีประโยชน์มากกว่าสำหรับโครงการนี้ เนื่องจากต้องใช้ไฟฟ้ากระแสสลับในปริมาณที่พอเหมาะ แม้ว่าจะไม่จำเป็นสำหรับโครงการของเรา แต่เราสามารถแก้ไขได้ Vo จาก op amp เพื่อให้ได้สัญญาณ DC ที่สะอาดขึ้นสำหรับใช้กับ LM3914 โปรดดูเอกสารข้อมูลที่เกี่ยวข้องสำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ electret, op amp หรือ LM3914