Merilnik glasnosti lahko štejemo za izenačevalnik, ki je prisoten v glasbenih sistemih. V katerem lahko vidimo ples lučk (LED) glede na glasbo, če je glasba glasna, izenačevalnik doseže svoj vrh in pri nizki glasbi ostane nizek. S pomočjo MIC, OP-AMP in LM3914 smo zgradili tudi merilnik glasnosti ali merilnik glasnosti, ki sveti LED glede na jakost zvoka, če je zvok nizek, bodo svetle manj LED in če je zvok večji LED diode bodo svetile, na koncu preverite Video. VU merilnik služi tudi kot naprava za merjenje prostornine.
Kondenzator MIC ali mikrofon je pretvornik zvoka, ki v osnovi pretvori zvočno energijo v električno energijo, zato imamo s tem senzorjem zvok kot spreminjajočo se napetost. Običajno s pomočjo te naprave posnamemo ali zaznamo zvok. Ta pretvornik se uporablja v vseh mobilnih telefonih in prenosnih računalnikih. Tipični MIC izgleda,
Določanje polarnosti kondenzatorskega mikrofona:
MIC ima dva terminala, eden je pozitiven, drugi pa negativni. Polarnost mikrofona je mogoče najti z večmetrom. Vzemite pozitivno sondo večimetra (merilnik preklopite v način DIODE TESTING) in ga povežite z enim priključkom MIC, negativno sondo pa z drugim priključkom MIC. Če se na zaslonu prikažejo odčitki, je terminal pozitivnega (MIC) na negativnem terminalu večimetra. Ali pa terminale preprosto poiščete tako, da ga pogledate, negativni terminal ima dve ali tri spajkalne linije, povezane s kovinskim ohišjem mikrofona. To povezavo, od negativnega terminala do kovinskega ohišja, je mogoče preizkusiti tudi s preizkuševalnikom kontinuitete, da ugotovite negativni terminal.
Potrebne komponente:
Op-amp LM358 in, LM3914 (10-bitni primerjalnik) in MIC (glej zgoraj)
Upor 100KΩ (2 kosa), upor 1K Ω (3 kosi), upor 10KΩ, lonec 47KΩ,
100nF kondenzator (2 kosa), 1000µF kondenzator, 10 LED,
Breadboard in nekaj priključnih žic.
Shema vezja in delovna razlaga:
Shema vezja merilnika VU je prikazana na spodnji sliki,
Delo vezja VU števca je preprosto; najprej MIC pobere zvok in ga pretvori v ravni napetosti, ki so enake jakosti zvoka. Torej za višji zvok bomo imeli višjo vrednost in nižjo vrednost za nižji zvok. Nato se ti napetostni signali dovajajo v filter High Pass, da filtrirajo hrup, nato pa se po filtraciji signali ojačajo z Op-amp LM358 in nazadnje se ti filtrirani in ojačani signali dovajajo na LM3914, ki deluje kot voltmeter in sveti LED v skladu z intenzivnost zvoka. Zdaj bomo vsak korak razložili vsak korak:
1. Odstranjevanje šuma z uporabo visokofrekvenčnega filtra:
MIC je zelo občutljiv na zvok in tudi na zvoke v okolju. Če se ne sprejmejo določeni ukrepi, bo ojačevalnik ojačal hrup skupaj z glasbo, kar je nezaželeno. Torej, preden gremo na ojačevalnik, bomo filtrirali hrup z uporabo visokofrekvenčnega filtra. Ta filter tukaj je tukaj je pasivni RC filter (upor-kondenzator). Enostavno ga je oblikovati in je sestavljen iz enega upora in enega kondenzatorja.
Ker merimo obseg zvoka, mora biti filter natančno zasnovan. Pri načrtovanju vezja je treba upoštevati frekvenco izločanja visokofrekvenčnega filtra. Visokofrekvenčni filter omogoča visokofrekvenčne signale, ki se prenašajo od vhoda do izhoda, z drugimi besedami, dovoljuje le oddajanje signalov, ki imajo višjo frekvenco od frekvence predpisane frekvence (frekvenca prekinitve). V vezju je prikazan visokofrekvenčni filter.
Človeško uho lahko izbira frekvence od 2 do 2KHz. Tako bomo zasnovali visokofrekvenčni filter z mejno frekvenco v območju 10-20Hz.
Frekvenca odrezan od sito visoko je na voljo s formulo, F = 1 / (2πRC)
S to formulo lahko poiščemo vrednost R in C za izbrano mejno frekvenco. Tu potrebujemo mejno frekvenco med 10-20 Hz.
Zdaj za vrednosti ali R = 100KΩ, C = 100nF, bomo imeli na izhodu prikazano frekvenco odseka okoli 16Hz, ki omogoča le signal s frekvenco nad 16Hz. Te vrednosti upora in kondenzatorja niso obvezne, zato lahko igramo z enačbo za boljšo natančnost ali lažjo izbiro.
2. Ojačanje zvočnih signalov:
Po odstranitvi hrupnega elementa se signali do ojačevalnika pošljejo v Op-amp LM358. OP_AMP je kratica za „Ojačevalnik delovanja“. To je označeno s simbolom trikotnika s tremi zatiči IO (Input Output). Tu ne bomo podrobneje razpravljali o tem. Za več podrobnosti si lahko ogledate vezja LM358. Tu bomo uporabili op-amp kot ojačevalnik z negativnimi povratnimi informacijami, da bomo ojačali signal majhne velikosti iz MIC-a in jih pripeljali do ravni, na kateri jih lahko izbere LM3914.
Tipičen op-amp v povezavi z negativnimi povratnimi informacijami je prikazan na spodnji sliki.
Formula za izhodno napetost je, Vout = Vin ((R1 + R2) / R2). S to formulo lahko izberemo ojačanje ojačevalnika.
S signali MIC pri µVoltov ga ne moremo dovajati neposredno na voltmeter za branje, saj voltmeter praktično ne bo mogel izbrati te nizke napetosti. Z opcijskim ojačevalnikom, ki ima ojačanje 100, lahko ojačamo signale iz MIC-a in ga nato dovajamo na voltmeter.
3. Vizualna predstavitev ravni zvoka z uporabo LED:
Zdaj imamo filtriran in ojačan zvočni signal. Ta filtrirani ojačeni zvočni signal iz op-ojačevalnika je podan LED voltmetru LM3914 za merjenje jakosti zvočnega signala. LM3914 je čip, ki poganja 10 LED glede na jakost zvoka / napetosti. IC zagotavlja decimalne izhode v obliki LED osvetlitve glede na vrednost vhodne napetosti. Največja merilna vhodna napetost se razlikuje glede na referenčno napetost in napajalno napetost. To enočipno napravo je mogoče prilagoditi tako, da lahko vizualno predstavimo analogno vrednost op-amp.
Čip LM3914 ima številne funkcije in ga je mogoče spremeniti v zaščitno vezje akumulatorja in vezje ampermetra. Tu pa razpravljamo samo o lastnostih, ki nam pomagajo pri gradnji VOLTMETER-a.
LM3914 je 10-stopenjski voltmeter, kar pomeni, da prikazuje razlike v 10-bitnem načinu. Čip zazna merilno vhodno napetost kot parameter in jo primerja z referenco. Recimo, da izberemo referenco "V", zdaj pa imamo, kadar se merilna vhodna napetost dvigne za "V / 10", sveti LED z višjo vrednostjo. Tako kot če bi dali "V / 10", bo LED1 zasvetil, če smo dali "2V / 10", bo LED2 zasvetil, če smo dali "8V / 10", bo LED8 zasvetila. Torej večja glasnost glasbe, več vizualna predstavitev LED (več LED sveti).
LM3914 IC v vezju:
Notranje vezje LM3914 je prikazano spodaj. LM3914 je v osnovi kombinacija 10 primerjalnih naprav. Vsak primerjalnik je opcijski ojačevalnik z referenčno napetostjo na negativnem priključku.
Kot smo že razpravljali, je treba izbrati referenčno vrednost, ki temelji na največji merilni vrednosti. Izhod OP_AMP bo od 0-4V pri maks. Zato moramo izbrati referenčno napetost LM3914 kot 4V.
Referenčno napetost izbereta dva upora, ki sta priključena na zatič RefADJ LM3914, kot je prikazano na spodnji sliki. Formula glede referenčne napetosti je podana tudi na spodnji sliki (vzeta iz njenega obrazca),
Zdaj obstaja težava z referenco napetosti na podlagi odpornosti, ki je nekoliko odvisna od napajalne napetosti. Torej smo zamenjali konstantni upor R2 z loncem 47KΩ, kot je prikazano v vezju. Ko je lonec nameščen, lahko referenco prilagodimo glede na udobje.
Z referenco 4V vsakič, ko pride do povečanja za 0,4V glede na jakost zvoka, LED z velikim pomenom zasveti. Merilna raven za LED je enaka, + 0,4 V, + 0,8 V, + 1,2 V, + 1,6 V, + 2,0 V, + 2,4 V, + 2,8 V, + 3,2 V, + 3,6 V, + 4,0 V.
Torej v Nutshell-u, ko je zvok, MIC ustvari napetosti, ki predstavljajo velikost teh zvočnih valov, ti signali iz MIC-a se filtrirajo z RC-filtrom. Filtrirani signali se dovajajo na ojačevalnik LM358 za ojačanje. Ti filtrirani in ojačani signali MIC se oddajo voltmetru LM3914. Primerjalni voltmeter LM3914 sveti LED glede na jakost danega signala. Zato imamo instrument za merjenje zvoka in s tem VOLUME METER.