Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Elektronik: Fun & Fundamentals - Den eklektiska elektret mikrofonen

Tre elektretmikrofoner betraktas nedanifrån. Över höger: från RadioShack. Övre vänster: från mouser.com. Bottom: från allelectronics.com. Jordkontakten är på höger sida i varje enskilt fall.

Mikrofonerna i gammaldags trådbundna telefoner var relativt stora, stora och dyra, och deras ljudkvalitet var hemskt. Tack vare utvecklingen av materialvetenskapen på 1990-talet är elektreterna nu små, högkvalitativa och tillgängliga från vissa källor för mindre än $ 1 vardera.

Elektretmikrofonen utför sin magi med ett par tunna elektrostatiskt laddade membran. När ljudvågor tvingar en närmare den andra, förstärker en liten transistor i mikrofonen fluktuationerna i elektrisk potential. Vi kan förstärka dem vidare, i våra kretsar och använda dem för många ändamål.

material

  • Elektretmikrofon De flesta 8 mm eller 10 mm elektroner fungerar i denna krets, till exempel RadioShack # 270-0090.
  • Keramiska kondensatorer: 0,1μF (2), 0,68μF, 10μF (2)
  • Elektrolytkondensator, 330μF
  • Motstånd: 22Ω, 1K (2), 1,5K, 3,3K, 10K, 100K (2)
  • Trimmerpotentiometrar: 10K, 100K
  • Integrerade kretsar: LM741, LM386 Tillverkare kan föregå dessa generiska artikelnummer med ytterligare bokstäver eller siffror.
  • Högtalare: 2-tums eller 3-tums, 50Ω-100Ω
  • 9V batterier (2) och anslutningsklämmor

Alternativa schematiska symboler för en elektretmikrofon.

Testa, testa ...

De flesta elektrar har två terminaler. De kan ha ledningar eller bara lödkuddar för ytmonterade applikationer. Eftersom dynorna är ganska stora kan du enkelt lägga till egna ledningar om det behövs.

Detektering av utgången från en elektretmikrofon.

Ditt första steg är att skilja de positiva och negativa terminalerna. De brukar inte markeras på något sätt, och datablad kan vara överraskande uninformative. Men om du tittar på mikrofonens baksida, bör du se metall "fingrar" som strålar utåt till skalet från en av terminalerna. Dessa "fingrar" - inbäddade i en genomskinlig tätningsförening - identifierar den elektriska negativa sidan, som ska anslutas till marken.

Anslut den andra kontakten via ett 3,3 K seriemotstånd till den positiva sidan av en 9VDC strömförsörjning, och du bör se elektret svara på ljud när du använder en mätare. Glöm inte att ställa in din mätare för att mäta AC, inte DC. Ett intervall av 1mV till 40mV är typiskt.

Förstärkning

Grundläggande pinouts av LM741 op amp och LM386 power amp. Omärkta stiften har ytterligare funktioner; se datablad för detaljer.

Vi kan använda en op-amp för att vrida millivolts från elektret till volt. Här är en krets med LM741. Medan många enklare kretsar existerar, minimerar denna oscillationer och distorsion. LM741 matar ut till en LM386, ett grundläggande effektförstärkarkrets som kan driva en liten högtalare.

En ljudförstärkarkrets.

Observera att vi använder en "split power supply" som består av + 9V DC, -9V DC och 0V (representerad av en marksymbol). För att ställa upp det kan du använda ett par 9V batterier i serie, som visas nedan och till vänster. Men varför är det nödvändigt?

Den delade strömförsörjningen som krävs av kretsen kan tillhandahållas av två 9V-batterier som är anslutna i serie.

Tänk på hur ljudvågor skapas. Alldeles omkring oss är statiskt lufttryck, vilket kan föreställas som en frånvaro av ljud. När du pratar skapar du vågor som stiger ovanför omgivningsnivån, separerade av tråg som faller under den. En förstärkare måste reproducera dessa fluktuationer exakt, och relativt positiva och relativt negativa spänningar är det mest uppenbara sättet.

I vår förstärkarkrets kopplar en 0.68μF kondensator mikrofonen genom en 1K motstånd till op-amp. Kondensatorn blockerar likspänning, för att stoppa OP-ampen från att försöka förstärka den. Men kondensatorn är transparent för den växlande ljudsignalen, som vi vill förstärka. Mik-signalen inducerar fluktuationer i en neutral spänning som tillhandahålls av en spänningsdelare, och op-amp förstärker skillnaden mellan dessa fluktuationer och en andra ingång, som har en stabil referensspänning.

Denna referens skapas med negativ återkoppling från OP-amp-utgången, justerad med 100K trimmeren. Negativ återkoppling håller op-amparen under kontroll, så att den skapar en exakt kopia av ingångssignalen. För att få veta mer signalbehandling med op-amp, se upp för Gör: Mer elektronik, uppföljaren till min bok Gör: Elektronik planeras för offentliggörande i maj 2014.

För att undvika oscillationer och annat buller, håll alla ledningar så korta som möjligt och packa in komponenterna tätt ihop. Paren röda och svarta trådarna ansluter till 9V-batterier, medan de gula trådarna går till en högtalare.

Gör det till jobbet

Batterifördelningen med två batterier har vissa begränsningar. Utgången kommer inte att vara hög, och den kan vara skrapig, speciellt om dina två 9V-batterier levererar ojämn spänning. Använd 100K trimmeren för att minimera förvrängningen och 10K trimmern för att maximera volymen. Du får bättre resultat om du har en ordentlig split strömförsörjning eller två 12V AC adaptrar anslutna via separata 9VDC spänningsregulatorer.

En 50Ω-100Ω högtalare är att föredra. Jag fick riktigt bra resultat när jag använde alligatorklipp för att ansluta utgången från kretsen till mini-jackkontakten på mina datorhögtalare, men om du gör ett ledningsfel kan du skada högtalarna.

Du kan vara intresserad av andra idéer, till exempel att använda ljud för att slå på ett ljus eller starta en motor. För detta ändamål, i stället för en ljudförstärkare, såsom LM386, kan utmatningen från op-amp utlösa ett solid state-relä. Lägg till en 100 μF kondensator mellan OP-amp utgången och marken för att släta signalen (så att reläet inte "chatter") och justera 100K trimmeren tills kretskänsligheten är lämplig.

En op-amp kan mata sin utgång (via en kopplingskondensator) till en mikrokontroller ingångsstift. Du måste upptäcka det digitala värdet som analog-digitalomvandlaren i mikrokontroller tilldelar olika ljudnivåer, men efter det kan du programmera olika utgångar för olika ljudnivåer.

Analoga ljudkretsar kan vara svårare än digitala kretsar. Att lära sig hur man använder en elektret är en bra introduktion!

Del

Lämna En Kommentar