เราสามารถพิจารณาVolume Meterเป็นEqualizerซึ่งมีอยู่ในระบบเพลง ซึ่งเราสามารถเห็นการเต้นของแสงไฟ (LED) ตามเพลงหากเพลงดังขึ้นอีควอไลเซอร์จะถึงจุดสูงสุดและในเพลงต่ำก็ยังคงอยู่ในระดับต่ำ นอกจากนี้เรายังได้สร้าง Volume Meter หรือVU meterด้วยความช่วยเหลือของ MIC, OP-AMP และ LM3914 ซึ่งจะเรืองแสง LED ตามความแรงของเสียงหากเสียงเบาไฟ LED ที่น้อยกว่าจะเรืองแสงและถ้าเสียงสูงมากขึ้น ไฟ LED จะเรืองแสงให้ตรวจสอบวิดีโอในตอนท้าย VU meter ยังทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์วัดปริมาตร
ไมโครโฟนคอนเดนเซอร์หรือไมโครโฟนเป็นตัวแปลงสัญญาณตรวจจับเสียงซึ่งโดยทั่วไปจะแปลงพลังงานเสียงเป็นพลังงานไฟฟ้าดังนั้นด้วยเซ็นเซอร์นี้เราจึงมีเสียงเป็นแรงดันไฟฟ้าที่เปลี่ยนไป โดยปกติเราจะบันทึกหรือรับรู้เสียงผ่านอุปกรณ์นี้ ตัวแปลงสัญญาณนี้ใช้ในโทรศัพท์มือถือและแล็ปท็อปทุกรุ่น MIC ทั่วไปดูเหมือนว่า
การกำหนดขั้วของ Condenser Mic:
MIC มีสองขั้วขั้วหนึ่งเป็นบวกและอีกขั้วหนึ่งเป็นลบ หาขั้วไมค์ได้โดยใช้มัลติมิเตอร์ ใช้หัววัดบวกของ Multi-Meter (วางมิเตอร์ในโหมด DIODE TESTING) และเชื่อมต่อกับขั้วต่อ MIC หนึ่งขั้วและหัววัดลบเข้ากับขั้วอื่นของ MIC หากคุณได้รับการอ่านบนหน้าจอแสดงว่าขั้วบวก (MIC) อยู่ที่ขั้วลบของ Multi-Meter หรือคุณสามารถหาขั้วได้โดยดูที่ขั้วลบมีสายบัดกรีสองหรือสามเส้นเชื่อมต่อกับกล่องโลหะของไมค์ การเชื่อมต่อนี้จากขั้วลบไปยังเคสโลหะยังสามารถทดสอบได้โดยใช้เครื่องทดสอบความต่อเนื่องเพื่อค้นหาขั้วลบ
ส่วนประกอบที่ต้องการ:
Op-amp LM358 และ LM3914 (ตัวเปรียบเทียบ 10 บิต) และ MIC (ดูด้านบน)
ตัวต้านทาน100KΩ (2 ชิ้น), ตัวต้านทาน 1K Ω (3 ชิ้น), ตัวต้านทาน10KΩ, หม้อ47KΩ,
ตัวเก็บประจุ 100nF (2 ชิ้น), ตัวเก็บประจุ 1000µF, LED 10 ดวง,
Breadboard และสายเชื่อมต่อบางส่วน
แผนภาพวงจรและคำอธิบายการทำงาน:
วงจรของมิเตอร์ VUคือการแสดงด้านล่างรูป
การทำงานของวงจรมิเตอร์ VUนั้นง่ายมาก ในตอนแรก MIC จะรับเสียงและแปลงเป็นระดับแรงดันไฟฟ้าเชิงเส้นตรงกับความเข้มของเสียง ดังนั้นสำหรับเสียงที่สูงขึ้นเราจะมีค่าที่สูงขึ้นและค่าที่ต่ำลงสำหรับเสียงที่ต่ำลง จากนั้นสัญญาณแรงดันไฟฟ้าเหล่านี้จะถูกป้อนเข้าสู่ตัวกรอง High Pass เพื่อกรองสัญญาณรบกวนจากนั้นหลังจากสัญญาณการกรองถูกขยายโดย Op-amp LM358 และในที่สุดสัญญาณที่กรองและขยายสัญญาณเหล่านี้จะถูกป้อนเข้ากับ LM3914 ซึ่งทำงานเป็นโวลต์มิเตอร์และไฟ LED จะเรืองแสงตาม ความเข้มของเสียง ตอนนี้เราจะอธิบายทีละขั้นตอน:
1. การขจัดเสียงรบกวนโดยใช้ High Pass Filter:
MIC มีความไวต่อเสียงและเสียงรบกวนจากสิ่งแวดล้อมมาก หากไม่ใช้มาตรการบางอย่างแอมพลิฟายเออร์จะขยายสัญญาณรบกวนพร้อมกับเพลงสิ่งนี้ไม่พึงปรารถนา ดังนั้นก่อนที่จะไปยังเครื่องขยายเสียงที่เราจะไปกรองเสียงใช้สูงผ่านตัวกรองตัวกรองนี้ที่นี่คือตัวกรอง RC แบบพาสซีฟ (ตัวต้านทาน - ตัวเก็บประจุ) ง่ายต่อการออกแบบและประกอบด้วยตัวต้านทานตัวเดียวและตัวเก็บประจุตัวเดียว
เนื่องจากเรากำลังวัดช่วงเสียงจึงต้องออกแบบฟิลเตอร์ให้ถูกต้อง ต้องคำนึงถึงความถี่คัตออฟฟิลเตอร์พาสสูงในขณะออกแบบวงจร ตัวกรองความถี่สูงช่วยให้สัญญาณความถี่สูงส่งผ่านจากอินพุตไปยังเอาต์พุตกล่าวอีกนัยหนึ่งคืออนุญาตให้ส่งผ่านสัญญาณที่มีความถี่สูงกว่าความถี่ที่ตัวกรองกำหนดเท่านั้น (ความถี่ตัด) ตัวกรองความถี่สูงจะแสดงในวงจร
หูของมนุษย์สามารถเลือกความถี่ได้ตั้งแต่ 2-2Khz ดังนั้นเราจะออกแบบตัวกรองความถี่สูงที่มีความถี่ตัดในช่วง 10-20Hz
ความถี่ตัดตัวกรองผ่านสูงสามารถพบได้โดยสูตร
F = 1 / (2πRC)
ด้วยสูตรนี้เราสามารถหาค่า R และ C สำหรับความถี่ตัดที่เลือก ที่นี่เราต้องการความถี่ตัดระหว่าง 10-20 Hz
ตอนนี้สำหรับค่าหรือ R = 100KΩ, C = 100nF เราจะมีความถี่ Cut Off ประมาณ 16Hzซึ่งอนุญาตให้แสดงเฉพาะสัญญาณความถี่สูงกว่า 16Hz ที่เอาต์พุต ค่าตัวต้านทานและตัวเก็บประจุเหล่านี้ไม่ได้บังคับ แต่สามารถเล่นกับสมการเพื่อความแม่นยำที่ดีขึ้นหรือเพื่อความสะดวกในการเลือก
2. การขยายสัญญาณเสียง:
หลังจากลบองค์ประกอบเสียงสัญญาณจะถูกป้อนให้กับสหกรณ์แอมป์ LM358 สำหรับการขยาย OP_AMP ย่อมาจาก“ Operation Amplifier” สิ่งนี้ถูกกำหนดโดยสัญลักษณ์ของสามเหลี่ยมที่มีหมุด IO (อินพุตเอาต์พุต) สามขา เราจะไม่พูดถึงเรื่องนี้โดยละเอียดที่นี่ คุณสามารถดูรายละเอียดเพิ่มเติมในวงจร LM358 ที่นี่เราจะใช้ op-amp เป็นเครื่องขยายสัญญาณตอบรับเชิงลบเพื่อขยายสัญญาณขนาดต่ำจาก MIC และนำไปสู่ระดับที่ LM3914 สามารถเลือกได้
การเชื่อมต่อ op-amp ทั่วไปในการเชื่อมต่อข้อเสนอแนะเชิงลบแสดงไว้ในรูปด้านล่าง
สูตรสำหรับแรงดันขาออกคือ
Vout = Vin ((R1 + R2) / R2) ด้วยสูตรนี้เราสามารถเลือกอัตราขยายของเครื่องขยายเสียงได้
ด้วยสัญญาณ MIC ที่ µVolts เราไม่สามารถป้อนโดยตรงไปยังโวลต์มิเตอร์เพื่ออ่านค่าได้เนื่องจากโวลต์มิเตอร์จะไม่สามารถเลือกแรงดันไฟฟ้าต่ำเหล่านี้ได้ในทางปฏิบัติ ด้วย op-amp ที่มีอัตราขยาย 100 เราสามารถขยายสัญญาณจาก MIC และป้อนข้อมูลไปยังโวลต์มิเตอร์
3. การแสดงระดับเสียงโดยใช้ LED:
ตอนนี้เรามีสัญญาณเสียงที่กรองและขยายแล้ว สัญญาณเสียงที่ผ่านการกรองจาก op-amp นี้มอบให้กับโวลต์มิเตอร์ LED ของชิป LM3914สำหรับวัดความแรงของสัญญาณเสียง LM3914 เป็นชิปที่ขับเคลื่อน LED 10 ดวงตามความเข้มของเสียง / แรงดันไฟฟ้า IC ให้เอาต์พุตทศนิยมในรูปแบบของไฟ LED ตามค่าของแรงดันไฟฟ้าขาเข้า แรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่วัดได้สูงสุดจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับแรงดันอ้างอิงและแรงดันไฟฟ้า อุปกรณ์ชิปเดี่ยวนี้สามารถปรับเปลี่ยนในทางที่เราสามารถให้ภาพแสดงให้เห็นถึงมูลค่าอนาล็อกของสหกรณ์แอมป์
ชิป LM3914 มีคุณสมบัติมากมายและสามารถปรับเปลี่ยนเป็นวงจรป้องกันแบตเตอรี่และวงจรแอมป์มิเตอร์ได้ แต่ในที่นี้เราจะพูดถึงคุณสมบัติที่ช่วยเราในการสร้าง VOLTMETER เท่านั้น
LM3914 เป็นโวลต์มิเตอร์ 10 สเตจซึ่งหมายความว่าจะแสดงรูปแบบต่างๆในโหมด 10 บิต ชิปตรวจจับแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่วัดได้เป็นพารามิเตอร์และเปรียบเทียบกับการอ้างอิง สมมติว่าเราเลือกการอ้างอิงเป็น“ V” ตอนนี้เมื่อใดก็ตามที่แรงดันไฟฟ้าอินพุตที่วัดเพิ่มขึ้น“ V / 10” เราจะมีไฟ LED ที่มีค่าสูงกว่าที่ส่องแสง เช่นถ้าเราให้“ V / 10” LED1 จะเรืองแสงถ้าเราให้“ 2V / 10” LED2 จะเรืองแสงถ้าเราให้“ 8V / 10” LED8 จะสว่าง ระดับเสียงเพลงที่มากขึ้นการแสดง LED ที่มองเห็นได้มากขึ้น (LED สว่างขึ้น)
LM3914 IC ในวงจร:
วงจรภายในของ LM3914แสดงอยู่ด้านล่าง LM3914 นั้นเป็นการรวมกันของเครื่องเปรียบเทียบ 10 ตัว ตัวเปรียบเทียบแต่ละตัวเป็นออปแอมป์โดยได้รับแรงดันอ้างอิงที่ขั้วลบ
ตามที่กล่าวไว้ควรเลือกค่าอ้างอิงตามค่าการวัดสูงสุด เอาต์พุตของ OP_AMP จะอยู่ที่ 0-4V สูงสุด ดังนั้นเราต้องเลือกแรงดันอ้างอิงของ LM3914 เป็น 4V
แรงดันอ้างอิงถูกเลือกโดยตัวต้านทานสองตัวที่เชื่อมต่อที่ขา RefADJ ของ LM3914 ดังแสดงในรูปด้านล่าง สูตรเกี่ยวกับแรงดันอ้างอิงยังแสดงไว้ในรูปด้านล่าง (นำมาจากแผ่นข้อมูล)
ตอนนี้มีปัญหาเกี่ยวกับการอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าตามการแบ่งส่วนความต้านทานซึ่งค่อนข้างขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า ดังนั้นเราจึงแทนที่ความต้านทานคงที่ R2 ด้วยหม้อ47KΩดังที่แสดงในแผนภาพวงจร เมื่อวางหม้อแล้วเราสามารถปรับการอ้างอิงได้ขึ้นอยู่กับความสะดวก
ด้วยการอ้างอิง 4V ทุกครั้งที่มีการเพิ่มขึ้น 0.4V ตามความเข้มของเสียงไฟ LED ที่มีนัยสำคัญสูงจะสว่างขึ้น ระดับการวัดสำหรับ LED จะเป็น
+ 0.4V, + 0.8V, + 1.2V, + 1.6V, + 2.0V, + 2.4V, + 2.8V, + 3.2V, + 3.6V, + 4.0V
ดังนั้นใน Nutshellเมื่อมีเสียง MIC จะสร้างแรงดันไฟฟ้าที่แสดงถึงขนาดของคลื่นเสียงเหล่านี้สัญญาณเหล่านี้จาก MIC จะถูกกรองโดยตัวกรอง RC สัญญาณที่กรองแล้วจะถูกป้อนไปยัง op-amp LM358 สำหรับการขยายสัญญาณ สัญญาณ MIC ที่ผ่านการกรองและขยายสัญญาณเหล่านี้มอบให้กับโวลต์มิเตอร์ LM3914 โวลต์มิเตอร์เปรียบเทียบ LM3914 จะเรืองแสง LED ตามความแรงของสัญญาณที่กำหนด ดังนั้นเราต้องเสียงเครื่องมือวัดและอื่น ๆVOLUME METER