Podemos considerar el medidor de volumen como un ecualizador, que está presente en los sistemas de música. En el cual podemos ver el baile de luces (leds) según la música, si la música es alta, el ecualizador llega a su punto máximo y en música baja permanece Low. También hemos construido un medidor de volumen o medidor de VU, con la ayuda de MIC, OP-AMP y LM3914, que ilumina los LED según la fuerza del sonido, si el sonido es bajo, los LED menores se iluminarán y si el sonido es alto más Los LED se iluminarán, verifique el video al final. El medidor VU también sirve como dispositivo de medición de volumen.
El micrófono de condensador o micrófono es un transductor de detección de sonido, que básicamente convierte la energía del sonido en energía eléctrica, por lo que con este sensor tenemos el sonido como voltaje cambiante. Por lo general, grabamos o detectamos el sonido a través de este dispositivo. Este transductor se utiliza en todos los teléfonos móviles y portátiles. Un micrófono típico parece,
Determinación de la polaridad del micrófono de condensador:
MIC tiene dos terminales, uno positivo y otro negativo. La polaridad del micrófono se puede encontrar usando un multímetro. Tome la sonda positiva de Multi-Meter (ponga el medidor en modo de PRUEBA DE DIODOS) y conéctelo a una terminal de MIC y la sonda negativa a la otra terminal de MIC. Si obtiene las lecturas en la pantalla, entonces el terminal positivo (MIC) está en el terminal negativo del multímetro. O simplemente puede encontrar los terminales mirándolo, el terminal negativo tiene dos o tres líneas de soldadura, conectadas a la carcasa metálica del micrófono. Esta conectividad, desde el terminal negativo hasta su caja de metal, también se puede probar usando un probador de continuidad, para encontrar el terminal negativo.
Componentes requeridos:
Op-amp LM358 y LM3914 (comparador de 10 bits) y un MIC (ver arriba)
Resistencia de 100KΩ (2 piezas), resistencia de 1K Ω (3 piezas), resistencia de 10KΩ, potenciómetro de 47KΩ,
Condensador de 100 nF (2 piezas), condensador de 1000 µF, 10 LED,
Protoboard y algunos cables conectores.
Diagrama de circuito y explicación de trabajo:
El diagrama de circuito del medidor VU se muestra en la siguiente figura,
El funcionamiento del circuito del medidor VU es simple; al principio, MIC capta el sonido y lo convierte en niveles de voltaje lineales a la intensidad del sonido. Entonces, para un sonido más alto, tendremos un valor más alto y un valor más bajo para un sonido más bajo. Luego, estas señales de voltaje se envían al filtro de paso alto para filtrar el ruido, luego, después de que las señales de filtración sean amplificadas por el amplificador operacional LM358, y finalmente estas señales filtradas y amplificadas se envían al LM3914, que funciona como un voltímetro e ilumina los LED de acuerdo con la intensidad del sonido. Ahora explicaremos cada paso uno a uno:
1. Eliminación de ruido mediante el filtro de paso alto:
MIC es muy sensible al sonido y también a los ruidos ambientales. Si no se toman ciertas medidas, el amplificador amplificará el ruido junto con la música, esto no es deseable. Entonces, antes de pasar al amplificador, vamos a filtrar los ruidos usando un filtro de paso alto. Este filtro aquí es un filtro RC pasivo (Resistencia-Condensador). Es fácil de diseñar y consta de una sola resistencia y un solo condensador.
Dado que estamos midiendo el rango de audio, el filtro debe diseñarse con precisión. La frecuencia de corte del filtro de paso alto debe tenerse en cuenta al diseñar el circuito. Un filtro de paso alto permite el paso de señales de alta frecuencia de entrada a salida, en otras palabras, solo permite el paso de señales que tienen una frecuencia superior a la frecuencia prescrita del filtro (frecuencia de corte). En el circuito se muestra un filtro de paso alto.
El oído humano puede elegir frecuencias de 2 a 2 kHz. Así que diseñaremos un filtro de paso alto con una frecuencia de corte en el rango de 10-20Hz.
La frecuencia de corte de un filtro de paso alto se puede encontrar mediante la fórmula, F = 1 / (2πRC)
Con esta fórmula podemos encontrar el valor R y C para una frecuencia de corte elegida. Aquí necesitamos una frecuencia de corte entre 10-20 Hz.
Ahora para valores o R = 100KΩ, C = 100nF, tendremos una frecuencia de corte alrededor de 16Hz, lo que solo permite que la señal de frecuencia superior a 16Hz aparezca en la salida. Estos valores de resistencia y condensador no son obligatorios. Se puede jugar con la ecuación para una mejor precisión o para facilitar la selección.
2. Amplificación de señales sonoras:
Después de eliminar el elemento de ruido, las señales se envían al amplificador operacional LM358 para su amplificación. OP_AMP son las siglas de “Operation Amplifier”. Esto se designa con el símbolo de un triángulo con tres pines IO (entrada y salida). No vamos a discutir esto en detalle aquí. Puede revisar los circuitos del LM358 para obtener más detalles. Aquí, vamos a utilizar el amplificador operacional como un amplificador de retroalimentación negativa para amplificar la señal de baja magnitud del MIC y llevarlos a un nivel en el que puedan ser seleccionados por el LM3914.
En la siguiente figura se muestra un amplificador operacional típico con conexión de retroalimentación negativa.
La fórmula para el voltaje de salida es, Vout = Vin ((R1 + R2) / R2). Con esta fórmula podemos elegir la ganancia del amplificador.
Con las señales MIC en µVoltios, no podemos alimentarlo directamente al voltímetro para su lectura, ya que no será prácticamente posible que el voltímetro escoja estos voltajes bajos. Con el amplificador operacional con una ganancia de 100, podemos amplificar las señales de MIC y luego alimentarlas al voltímetro.
3. Representación visual de los niveles de sonido mediante LED:
Entonces ahora tenemos la señal de audio filtrada y amplificada. Esta señal de audio amplificada filtrada del amplificador operacional se envía al voltímetro LED del chip LM3914 para medir la fuerza de la señal de audio. LM3914 es un chip que impulsa 10 LED según la intensidad del sonido / voltaje. El IC proporciona salidas decimales en forma de iluminación LED según el valor del voltaje de entrada. La tensión de entrada de medición máxima varía según la tensión de referencia y la tensión de alimentación. Este dispositivo de un solo chip se puede ajustar de una manera, desde la cual podemos proporcionar una representación visual del valor analógico del amplificador operacional.
El chip LM3914 tiene muchas características y se puede modificar a un circuito de protección de batería y circuito de amperímetro. Pero aquí solo discutimos las características que nos ayudan en la construcción de VOLTÍMETRO.
LM3914 es un voltímetro de 10 etapas, lo que significa que muestra variaciones en el modo de 10 bits. El chip detecta el voltaje de entrada de medición como un parámetro y lo compara con la referencia. Digamos que elegimos una referencia de "V", ahora siempre que la tensión de entrada de medición aumenta en "V / 10", tenemos un LED de valor superior encendido. Como si le diéramos "V / 10", el LED1 se iluminará, si le dimos "2V / 10", el LED2 se iluminará, si le damos "8V / 10", el LED8 se iluminará. Entonces, cuanto mayor es el volumen de la música, más representación visual del LED (más LED se ilumina).
LM3914 IC en el circuito:
El circuito interno del LM3914 se muestra a continuación. LM3914 es básicamente una combinación de 10 comparadores. Cada comparador es un amplificador operacional, con un voltaje de referencia que gana en su terminal negativo.
Como se discutió, se debe elegir el valor de referencia, basado en el valor máximo de medición. La salida de OP_AMP será de 0-4V a máx. Por lo tanto, debemos elegir el voltaje de referencia de LM3914 como 4V.
El voltaje de referencia es elegido por dos resistencias que están conectadas en el pin RefADJ de LM3914 como se muestra en la siguiente figura. La fórmula con respecto al voltaje de referencia también se proporciona en la siguiente figura (tomada de su hoja de datos),
Ahora, hay un problema con la referencia de voltaje basada en la división de resistencia, que depende en cierta medida del voltaje de suministro. Así que hemos reemplazado la resistencia constante R2 con un potenciómetro de 47KΩ como se muestra en el diagrama del circuito. Con el bote en su lugar, podemos ajustar la referencia, según convenga.
Con una referencia de 4V, cada vez que hay un incremento de 0.4V según la intensidad del sonido, se enciende el LED de alta significación. El nivel de medición para LED va como, + 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.
Entonces, en pocas palabras, cuando hay sonido, el MIC genera voltajes que representan la magnitud de estas ondas sonoras, estas señales del MIC se filtran mediante un filtro RC. Las señales filtradas se envían al amplificador operacional LM358 para su amplificación. Estas señales MIC filtradas y amplificadas se envían al voltímetro LM3914. El voltímetro comparador LM3914 ilumina los LED de acuerdo con la fuerza de la señal dada. Por lo tanto, tenemos un instrumento de medición de sonido y, por lo tanto, VOLUME METER.