يمكننا النظر في حجم متر باعتبارها المعادل ، التي هي موجودة في أنظمة الموسيقى. حيث يمكننا أن نرى رقص الأضواء (LEDs) حسب الموسيقى ، إذا كانت الموسيقى عالية ، يصل المعادل إلى ذروته وفي الموسيقى المنخفضة يظل منخفضًا. لقد قمنا أيضًا ببناء مقياس حجم أو مقياس VU ، بمساعدة MIC و OP-AMP و LM3914 ، والذي يضيء مصابيح LED وفقًا لقوة الصوت ، إذا كان الصوت منخفضًا ، فستتوهج مصابيح LED الأقل ، وإذا كان الصوت مرتفعًا أكثر. سوف تتوهج المصابيح ، تحقق من الفيديو في النهاية. يعمل مقياس VU أيضًا كجهاز قياس الحجم.
الميكروفون المكثف أو الميكروفون عبارة عن محول طاقة لاستشعار الصوت ، والذي يحول بشكل أساسي طاقة الصوت إلى طاقة كهربائية ، لذلك مع هذا المستشعر لدينا صوت كجهد متغير. نحن عادة نسجل أو نستشعر الصوت من خلال هذا الجهاز. يستخدم محول الطاقة هذا في جميع الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة. يشبه MIC النموذجي ،
تحديد قطبية ميكروفون المكثف:
يوجد لدى MIC طرفان أحدهما موجب والآخر سالب. يمكن العثور على قطبية الميكروفون باستخدام مقياس متعدد. خذ المسبار الموجب لـ Multi-Meter (ضع المقياس في وضع DIODE TESTING) وقم بتوصيله بأحد طرفي MIC والمسبار السالب بالطرف الآخر من MIC. إذا حصلت على القراءات على الشاشة ، فإن الطرف الموجب (MIC) يكون عند الطرف السالب لـ Multi-Meter. أو يمكنك ببساطة العثور على المحطات من خلال النظر إليها ، فالطرف السالب به خطان أو ثلاثة خطوط لحام متصلة بالعلبة المعدنية للميكروفون. يمكن أيضًا اختبار هذا الاتصال ، من الطرف السالب إلى العلبة المعدنية باستخدام اختبار الاستمرارية ، لمعرفة الطرف السالب.
المكونات المطلوبة:
Op-amp LM358 و LM3914 (مقارن 10 بت) و MIC (انظر أعلاه)
100KΩ المقاوم (2 قطعة) ، 1K المقاوم (3 قطع) ، 10KΩ المقاوم ، 47KΩ وعاء ،
100nF مكثف (2 قطعة) ، 1000 درجة فهرنهايت مكثف ، 10 المصابيح ،
اللوح وبعض أسلاك الموصل.
مخطط الدائرة وشرح العمل:
يظهر الرسم التخطيطي لمقياس VU في الشكل أدناه ،
عمل حلبة عداد VU بسيط ؛ في البداية يلتقط الميكروفون الصوت ويحوله إلى مستويات جهد خطي إلى شدة الصوت. لذلك للحصول على صوت أعلى ، سيكون لدينا قيمة أعلى وقيمة أقل لصوت أقل. ثم يتم تغذية إشارات الفولتية هذه إلى مرشح High Pass لتصفية الضوضاء ، ثم بعد تضخيم إشارات الترشيح بواسطة Op-amp LM358 ، وأخيراً يتم تغذية هذه الإشارات المفلترة والمضخمة إلى LM3914 ، الذي يعمل كمقياس الفولتميتر ويضيء مصابيح LED وفقًا لـ شدة الصوت. سنشرح الآن كل خطوة واحدة تلو الأخرى:
1. إزالة الضوضاء باستخدام مرشح الترددات العالية:
إن MIC حساس للغاية للصوت وكذلك للضوضاء البيئية. إذا لم يتم اتخاذ تدابير معينة ، فسيقوم مكبر الصوت بتضخيم الضوضاء مع الموسيقى ، وهذا أمر غير مرغوب فيه. لذلك ، قبل الذهاب إلى مكبر الصوت ، سنقوم بتصفية الضوضاء باستخدام High Pass Filter. هذا الفلتر هنا هو مرشح RC السلبي (المقاوم- مكثف). إنه سهل التصميم ويتكون من مقاوم واحد ومكثف واحد.
نظرًا لأننا نقيس نطاق الصوت ، يجب تصميم المرشح بدقة. يجب مراعاة تردد قطع مرشح التمرير العالي أثناء تصميم الدائرة. يسمح مرشح التمرير العالي بإشارات التردد العالي ، والتي يتم تمريرها من المدخلات إلى المخرجات ، أي أنه يسمح فقط بتمرير الإشارات التي لها تردد أعلى من التردد المحدد للمرشح (تردد القطع). يظهر مرشح تمرير عالي في الدائرة.
يمكن للأذن البشرية اختيار الترددات من 2 إلى 2 كيلوهرتز. لذلك سوف نصمم مرشح تمرير عالي بتردد قطع في نطاق 10-20 هرتز.
و تردد وقف إنتاج المواد الانشطارية للمرشح الترددات العالية يمكن العثور عليها بواسطة الصيغة،
F = 1 / (2πRC)
باستخدام هذه الصيغة ، يمكننا إيجاد قيمة R و C لتردد القطع المختار. نحتاج هنا إلى تردد قطع يتراوح بين 10-20 هرتز.
الآن بالنسبة للقيم أو R = 100KΩ ، C = 100nF ، سيكون لدينا تردد قطع حوالي 16 هرتز ، والذي يسمح فقط بإشارة تردد أعلى من 16 هرتز ، لتظهر عند الإخراج. قيم المقاوم والمكثف هذه ليست إلزامية يمكن للمرء أن يلعب مع المعادلة للحصول على دقة أفضل أو لسهولة الاختيار.
2. تضخيم الإشارات الصوتية:
بعد إزالة عنصر الضوضاء ، يتم تغذية الإشارات إلى Op-amp LM358 للتضخيم. يرمز OP_AMP إلى "مضخم التشغيل". يتم تحديد ذلك من خلال رمز المثلث مع ثلاثة دبابيس IO (Input Output). لن نناقش هذا بالتفصيل هنا. يمكنك المرور عبر دوائر LM358 لمزيد من التفاصيل. هنا ، سنستخدم op-amp كمضخم ردود فعل سلبية لتضخيم إشارة الحجم المنخفض من MIC وإحضارها إلى مستوى حيث يمكن اختيارها بواسطة LM3914.
يظهر الشكل أدناه جهاز op-amp نموذجي في اتصال ردود الفعل السلبية.
صيغة جهد الخرج هي ،
صوت = فين ((R1 + R2) / R2). باستخدام هذه الصيغة ، يمكننا اختيار مكاسب مكبر الصوت.
مع إشارات MIC عند µVolts ، لا يمكننا إطعامها مباشرة إلى الفولتميتر للقراءة ، حيث لن يكون من الممكن عمليًا لمقياس الفولتميتر أن يختار هذه الفولتية المنخفضة. مع كسب op-amp 100 ، يمكننا تضخيم الإشارات من MIC ، وإدخالها إلى Voltmeter.
3. التمثيل المرئي لمستويات الصوت باستخدام مصابيح LED:
الآن لدينا الإشارة الصوتية المصفاة والمضخمة. هذه الإشارة الصوتية المضخمة المفلترة من المرجع أمبير ، تُعطى لمقياس الفولتميتر LED بشريحة LM3914 لقياس قوة الإشارة الصوتية. LM3914 عبارة عن شريحة تعمل على تشغيل 10 LED بناءً على شدة الصوت / الجهد. يوفر IC مخرجات عشرية في شكل إضاءة LED بناءً على قيمة جهد الدخل. يختلف الحد الأقصى لجهد إدخال القياس اعتمادًا على الجهد المرجعي وجهد الإمداد. يمكن ضبط هذا الجهاز ذو الشريحة الواحدة بطريقة يمكننا من خلالها توفير تمثيل مرئي للقيمة التناظرية لـ op-amp.
تحتوي شريحة LM3914 على العديد من الميزات ويمكن تعديلها إلى دائرة حماية البطارية ودائرة مقياس التيار الكهربائي. لكننا هنا نناقش فقط الميزات التي تساعدنا في بناء VOLTMETER.
LM3914 هو مقياس الفولتميتر ذو 10 مراحل مما يعني أنه يعرض الاختلافات في وضع 10 بت. تستشعر الرقاقة جهد إدخال القياس كمعامل وتقارنه بالمرجع. لنفترض أننا اخترنا مرجعًا لـ "V" ، فحينما يرتفع جهد إدخال القياس بمقدار "V / 10" ، لدينا مؤشر LED متوهج بقيمة أعلى. كما لو قدمنا "V / 10" ، سوف يتوهج LED1 ، إذا قدمنا "2V / 10" LED2 سوف يتوهج ، إذا قدمنا "8V / 10" ، سوف يتوهج LED8. لذا ، كلما زاد حجم الموسيقى ، زاد تمثيل LED المرئي (المزيد من توهج LED).
LM3914 IC في الدائرة:
في الدائرة الداخلية للLM3914 هو مبين أدناه. LM3914 هو في الأساس مزيج من 10 مقارنات. كل جهاز مقارنة هو op-amp ، مع اكتساب جهد مرجعي عند الطرف السالب.
كما يجب اختيار القيمة المرجعية التي تمت مناقشتها ، بناءً على قيمة القياس القصوى. سيكون خرج OP_AMP من 0-4V كحد أقصى. لذلك نحن بحاجة إلى اختيار الجهد المرجعي لـ LM3914 كـ 4 فولت.
يتم اختيار الجهد المرجعي بواسطة مقاومين متصلين في دبوس RefADJ من LM3914 كما هو موضح في الشكل أدناه. يتم أيضًا إعطاء الصيغة المتعلقة بالجهد المرجعي في الشكل أدناه (مأخوذ من ورقة البيانات الخاصة به) ،
الآن ، هناك مشكلة في مرجع الجهد القائم على تقسيم المقاومة ، وهو يعتمد إلى حد ما على جهد الإمداد. لذلك استبدلنا المقاومة الثابتة R2 بوعاء 47KΩ كما هو موضح في مخطط الدائرة. مع وجود القدر في مكانه ، يمكننا ضبط المرجع ، حسب الراحة.
مع إشارة 4V ، في كل مرة يكون هناك زيادة قدرها 0.4V وفقًا لشدة الصوت ، يضيء مؤشر LED ذو الأهمية العالية. يذهب مستوى قياس LED كما ،
+ 0.4 فولت ، + 0.8 فولت ، + 1.2 فولت ، + 1.6 فولت ، + 2.0 فولت ، + 2.4 فولت ، + 2.8 فولت ، + 3.2 فولت ، + 3.6 فولت ، + 4.0 فولت.
لذلك في Nutshell ، عندما يكون هناك صوت ، يولد MIC جهدًا يمثل حجم هذه الموجات الصوتية ، ويتم ترشيح هذه الإشارات من MIC بواسطة مرشح RC. يتم تغذية الإشارات المفلترة إلى المرجع أمبير LM358 للتضخيم. يتم إعطاء إشارات MIC المرشحة والمضخمة إلى الفولتميتر LM3914. يقوم مقياس الفولتميتر للمقارنة LM3914 بتوهج مصابيح LED وفقًا لقوة الإشارة المحددة. ومن ثم لدينا أداة قياس الصوت ، وكذلك مقياس الحجم.