Vi kan betrakta volymmätaren som en equalizer, som finns i musiksystemen. I vilken vi kan se ljusdansen (lysdioder) enligt musiken, om musiken är hög, når equalizern sin topp och i låg musik förblir den låg. Vi har också byggt en volymmätare eller VU-mätare, med hjälp av MIC, OP-AMP och LM3914, som lyser lysdioderna enligt ljudets styrka, om ljudet är lågt lyser mindre lysdioder och om ljudet är högt mer Lysdioderna lyser, kontrollera videon i slutet. VU-mätaren fungerar också som en volymmätanordning.
Kondensator MIC eller mikrofon är en ljudavkännare, som i grunden omvandlar ljudenergi till elektrisk energi, så med den här sensorn har vi ljud som växlande spänning. Vi spelar vanligtvis in eller känner av ljud via den här enheten. Denna givare används i alla mobiltelefoner och bärbara datorer. En typisk MIC ser ut,
Bestämma polariteten hos kondensatormikrofonen:
MIC har två terminaler, en är positiv och en annan är negativ. Mikrofonens polaritet kan hittas med en multimätare. Ta den positiva sonden för Multi-Meter (sätt mätaren i DIODE TESTING-läge) och anslut den till en terminal på MIC och den negativa sonden till den andra terminalen på MIC. Om du får avläsningarna på skärmen är terminalen för positiv (MIC) vid negativ terminal på Multi-Meter. Eller så kan du helt enkelt hitta terminalerna genom att titta på den, den negativa terminalen har två eller tre lödlinjer, anslutna till mikrofonens metallhölje. Denna anslutning, från negativ terminal till metallhölje, kan också testas med kontinuitetstestare för att ta reda på den negativa terminalen.
Komponenter som krävs:
Op-amp LM358 och, LM3914 (10 bitars komparator) och en MIC (se ovan)
100KΩ motstånd (2 stycken), 1K Ω motstånd (3 stycken), 10KΩ motstånd, 47KΩ pot,
100nF kondensator (2 delar), 1000µF kondensator, 10 lysdioder,
Brödbräda och några kontaktledningar.
Kretsschema och arbetsförklaring:
Den kretsschema för VU-mätare är show i figuren nedan,
Att arbeta med VU-mätarkrets är enkelt; först tar MIC upp ljudet och omvandlar det till spänningsnivåer linjära till ljudintensiteten. Så för ett högre ljud kommer vi att ha högre värde och lägre värde för ett lägre ljud. Därefter matas dessa spänningssignaler till High Pass-filter för att filtrera bort bruset, sedan förstärks filtreringssignalerna av Op-amp LM358, och slutligen matas dessa filtrerade och förstärkta signaler till LM3914, som fungerar som en voltmeter och lyser lysdioder enligt ljudets intensitet. Nu kommer vi att förklara varje steg en efter en:
1. Ta bort buller med högpassfilter:
MIC är mycket känslig för ljud och även för ljud från omgivningen. Om vissa åtgärder inte vidtas förstärker förstärkaren brus tillsammans med musiken, det är inte önskvärt. Så innan vi går till förstärkaren ska vi filtrera bort ljudet med högpassfilter. Detta filter här är här är ett passivt RC-filter (Resistor-Capacitor). Den är lätt att designa och består av ett enda motstånd och en enda kondensator.
Eftersom vi mäter ljudområdet måste filtret utformas korrekt. Högpassfilterets avstängningsfrekvens måste hållas i åtanke när kretsen designas. Ett högpassfilter tillåter högfrekventa signaler, överförda från ingång till utgång, med andra ord tillåter det endast överföring av signaler som har högre frekvens än den föreskrivna frekvensen (avstängningsfrekvens). Ett högpassfilter visas i kretsen.
Mänskligt öra kan välja frekvenser från 2-2 KHz. Så vi kommer att utforma ett högpassfilter med avstängningsfrekvens i intervallet 10-20Hz.
Den gränsfrekvens av ett högpassfilter kan hittas genom formeln, F = 1 / (2πRC)
Med denna formel kan vi hitta R- och C-värdet för en vald avstängningsfrekvens. Här behöver vi en gränsfrekvens mellan 10-20 Hz.
Nu för värden eller R = 100KΩ, C = 100nF, kommer vi att ha Cut Off-frekvensen runt 16Hz, som bara tillåter att en frekvenssignal högre än 16Hz visas vid utgången. Dessa motstånds- och kondensatorvärden är inte obligatoriska, man kan spela med ekvationen för bättre noggrannhet eller för att underlätta valet.
2. Förstärkning av ljudsignaler:
Efter avlägsnande av bruselementet matas signaler till Op-amp LM358 för förstärkning. OP_AMP står för “Operation Amplifier”. Detta betecknas av symbolen för triangeln med tre IO-stift (Input Output). Vi ska inte diskutera detta i detalj här. Du kan gå igenom LM358-kretsar för mer information. Här ska vi använda op-förstärkaren som en negativ återkopplingsförstärkare för att förstärka signalen med låg storlek från MIC och ta dem till en nivå där de kan väljas av LM3914.
En typisk op-amp i negativ feedback-anslutning visas i nedanstående figur.
Formeln för utspänning är, Vout = Vin ((R1 + R2) / R2). Med denna formel kan vi välja förstärkarens förstärkning.
Med MIC-signalerna på µVolt kan vi inte mata den direkt till voltmätaren för avläsning, eftersom det inte är praktiskt möjligt för voltmätaren att välja dessa låga spänningar. Med en förstärkare med en förstärkning på 100 kan vi förstärka signalerna från MIC och mata den vidare till voltmätaren.
3. Visuell representation av ljudnivåer med hjälp av lysdioder:
Så nu har vi den filtrerade och förstärkta ljudsignalen. Denna filtrerade förstärkta ljudsignal från op-amp, ges till LM3914 chip LED-voltmeter för att mäta ljudsignalens styrka. LM3914 är ett chip som driver 10 lysdioder baserat på ljud / spänning. IC ger decimalutgångar i form av LED-belysning baserat på ingångsspänningens värde. Den maximala mätingångsspänningen varierar beroende på referensspänning och matningsspänning. Denna enkla chip-enhet kan justeras på ett sätt, från vilket vi kan ge visuell representation till det analoga värdet av op-amp.
LM3914-chipet har många funktioner och det kan modifieras till en batteriskyddskrets och en amperemätarkrets. Men här diskuterar vi bara de funktioner som hjälper oss att bygga VOLTMETER.
LM3914 är en 10-stegs voltmeter som betyder att den visar variationer i 10-bitars läge. Chipet känner av mätingångsspänningen som en parameter och jämför den med referens. Anta att vi väljer en referens av "V", nu när mätingångsspänningen stiger med "V / 10" har vi en lysdiod med högre värde som lyser. Som om vi gav “V / 10” lyser LED1, om vi ger “2V / 10” lyser LED2, om vi ger “8V / 10” lyser LED8. Så högre musikvolym, mer den visuella LED-representationen (mer LED lyser).
LM3914 IC i kretsen:
Den interna kretsen för LM3914 visas nedan. LM3914 är i grunden en kombination av 10 jämförare. Varje komparator är en op-amp, med en referensspänning på sin negativa terminal.
Som diskuterat bör referensvärde väljas baserat på maximalt mätvärde. Utgången för OP_AMP kommer att vara från 0-4V vid max. Så vi måste välja referensspänning på LM3914 som 4V.
Referensspänningen väljs av två motstånd som är anslutna vid RefADJ-stiftet på LM3914 som visas i bilden nedan. Formeln för referensspänning ges också i figuren nedan (hämtad från databladet),
Nu finns det ett problem med resistansdelningsbaserad spänningsreferens, att den är något beroende av matningsspänning. Så vi har ersatt det konstanta motståndet R2 med en 47KΩ-pott som visas i kretsschemat. Med potten på plats kan vi justera referensen, beroende på bekvämlighet.
Med en referens på 4V lyser lysdioden med hög betydelse varje gång det ökar 0,4 V enligt ljudintensiteten. Mätnivån för LED går som, + 0,4V, + 0,8V, + 1,2V, + 1,6V, + 2,0V, + 2,4V, + 2,8V, + 3,2V, + 3,6V, + 4,0V.
Så i nötskal, när det finns ljud, genererar MIC spänningar som representerar storleken på dessa ljudvågor, dessa signaler från MIC filtreras av RC-filter. De filtrerade signalerna matas till op-amp LM358 för förstärkning. Dessa filtrerade och förstärkta MIC-signaler ges till voltmätaren LM3914. LM3914 komparator voltmeter lyser lysdioderna enligt styrkan till den givna signalen. Därför har vi ljud mätinstrument, och så volymmätare.