Schéma akustického senzoru v amatérských rádiových provedeních

V prvním uvažovaném schématu je snímač akustického typu sestaven na bázi piezoelektrického zvukového emitoru a reaguje na různé vibrace v povrchu, ke kterému je nakloněn. Základem dalších provedení je standardní mikrofon.

Tento senzor bude účinný, pokud povrch, který sleduje, je dobrým vodičem akustických vln (kov, keramika, sklo atd.). Akustický měnič v tomto radioamatérském provedení je typický piezoelektrický zvukový emitor z čínského multimetru typu M830. Jedná se o zaoblené plastové pouzdro, ve kterém je umístěna mosazná deska. Na jeho povrchu proti tělu je piezoelektrický prvek, jehož vnější strana je postříbřená. Dráty vycházejí z postříbřeného povrchu az mosazného plechu. Snímač musí být instalován na ovládanou plochu tak, aby jeho plastové tělo bylo v dobrém kontaktu s ovládanou plochou. Při instalaci akustického měniče na sklo můžete pro zvýšení citlivosti vyjmout vysílač z pouzdra a připevnit jej tak, aby jeho hladký mosazný povrch byl přitlačen ke sklu.

Při vystavení povrchu, se kterým je převodník B1 v kontaktu, v něm vznikají elektrické oscilace, které zesilují předzesilovač a jsou převedeny na logické impulsy komparátorem na operačním zesilovači A1. Citlivost zařízení se nastavuje ladícím odporem R3. Pokud generované napětí objevující se v převodníku překročí práh citlivosti operačního zesilovače. Na jeho výstupu se tvoří logické impulsy, které jsou chaotické povahy.

Logické zařízení je postaveno na mikrosestavě K561LA9. Implementace obvodu je typický jednorázový RS-spouštěcí obvod s blokováním vstupu. Když je přivedeno napětí z napájecího zdroje, spoušť se přepne do jednoduchého stavu a zůstane imunní vůči vstupním impulsům tak dlouho, dokud se kondenzátor C2 nabíjí přes odpor R6. Jakmile se tato kapacita nabije, spoušť se odblokuje.

S příchodem prvního impulsu z akustického senzoru se spoušť přepne do nulového stavu. Tranzistorový spínač VT1-VT2 odblokuje a připojí zátěž relé nebo sirénu ze systému poplašné zařízení proti vloupání. (Zátěž je zapojena paralelně s diodou VD2). Tím se začne nabíjet kapacita C3 přes rezistor R13. Zatímco toto nabíjení probíhá, spoušť je udržována v nulovém stavu. Poté se resetuje na single a zátěž se vypne.

Aby nedošlo k zacyklení obvodu kvůli jeho vlastnímu akustické vibrace, vytvořený sirénou, je zde řetězec C4-R11, který zablokuje vstup logického zařízení a otevře jej až po krátkém časovém intervalu po odpojení zátěže. Logický obvod můžete zablokovat stisknutím přepínače S1. Konstrukce se vrátí do provozního režimu 10 sekund po uvolnění pákového spínače S1. Napájecí napětí Up by mělo být v rozsahu 5-15 Voltů.

K předzesilování signálu dochází na levé straně obvodu. VT1 typ KT361 nebo jeho modernější analog, na jehož základnu jde signál z mikrofonu M1 přes kapacitu C2, která spolu s odporem R4 tvoří jednostupňový mikrofonní zesilovač. Tranzistor VT2 typu KT315 je typický emitorový sledovač a plní funkci dynamické zátěže prvního stupně. Proud, který spotřebovává, by neměl překročit 0,4-0,5 mA.

Další zesílení signálu provádí mikroobvod DA1 typu KR1407UD2 s nízkou spotřebou proudu. Je zapojen podle obvodu diferenciálního zesilovače. Tím je dokonale potlačeno běžné rušení indukované ve spojovacích vodičích. Faktor potlačení společného režimu pro vstupní napětí je 100 dB. Signál odebraný ze zatěžovacích odporů R6 a R7 jde přes kondenzátory C3 a C4 na invertující a neinvertující vstupy operačního zesilovače DA1. Faktor zesílení signálu lze upravit změnou hodnot odporů R8 a R9. Rezistory R10, R11 a kapacita C5 vytvářejí umělý střed, ve kterém se napětí rovná polovině napětí napájecího zdroje. Pomocí odporu R13 nastavíme požadovaný proudový odběr mikroobvodu.

Obrázek níže ukazuje obvod jednoduchého vysoce citlivého zvukový senzor, který ovládá zátěž pomocí relé. Při vývoji je použit elektretový mikrofon, při použití ECM je potřeba rezistor R1 s odporem 2,2 kOhm až 10 kOhm. První dva bipolární tranzistor jsou předmikrofonní zesilovač, R4 C7 v tomto obvodu eliminují nestabilitu zesilovače.

Za zesilovačem na BC182B je akustický signál odeslán do usměrňovače pomocí diod 1N4148 a kondenzátoru C5, výsledné konstantní napětí za usměrňovačem řídí činnost tranzistoru BC212B, který zase ovládá relé.

Možnost 2

Obvod je jednoduchý a nevyžaduje seřízení, nevýhody zahrnují následující: relé reaguje na jakékoli hlasité zvuky, zejména nízké frekvence. Navíc bylo pozorováno nestabilní práce konstrukce při teplotách pod nulou.

CMA-4544PF-W nebo podobný;

1 Elektretová kapsle mikrofon CMA-4544PF-W

Použijeme připravený modul, který obsahuje mikrofon a také minimální potřebnou kabeláž. Takový modul si můžete zakoupit.

2 Schéma zapojení mikrofon do Arduina

Modul obsahuje elektretový mikrofon, který vyžaduje napájení od 3 do 10 voltů. Při připojování je důležitá polarita. Zapojme modul podle jednoduchého schématu:

• výstup "V" modulu - napájení +5V,
• kolík "G" - na GND,
• pin "S" - k analogovému portu "A0" Arduina.

3 Náčrt pro čtení čtení elektretový mikrofon

Pojďme napsat program pro Arduino, který bude číst hodnoty z mikrofonu a vyvádět je na sériový port v milivoltech.

Const int micPin = A0; // nastavte pin, ke kterému je připojen mikrofon void setup() ( Serial.begin(9600); // inicializace sekvence přístav } void loop() ( int mv = analogRead(micPin) * 5,0 / 1024,0 * 1000,0; // hodnoty v milivoltech Serial.println(mv); // výstup na port }

Proč možná budete muset připojit mikrofon k Arduinu? Například pro měření hladiny hluku; k ovládání robota: postupujte podle tlesknutí nebo zastavení. Některým se dokonce podaří „vytrénovat“ Arduino k detekci různých zvuků a vytvořit tak inteligentnější ovládání: robot bude rozumět příkazům „Stop“ a „Go“ (jako například v článku „Rozpoznávání hlasu pomocí Arduina“).

4 "ekvalizér" na Arduinu

Sestavme si jakýsi jednoduchý ekvalizér podle přiloženého schématu.

5 Skica"ekvalizér"

Pojďme si skicu trochu upravit. Přidejme LEDky a prahy pro jejich provoz.

Const int micPin = A0; const int gPin = 12; const int yPin = 11; const int rPin = 10; void setup() ( Serial.begin(9600); pinMode(gPin, OUTPUT); pinMode(yPin, OUTPUT); pinMode(rPin, OUTPUT); } void loop() ( int mv = analogRead(micPin) * 5,0 / 1024,0 * 1000,0; // hodnoty v milivoltech Serial.println(mv); // výstup na port /* Prahové hodnoty odezvy LED upravujete sami experimentálně: */ if (mv )

Ekvalizér je připraven! Zkuste mluvit do mikrofonu a uvidíte, že se LED diody rozsvítí, když změníte hlasitost řeči.

Prahové hodnoty, po kterých se příslušné LED rozsvítí, závisí na citlivosti mikrofonu. U některých modulů je citlivost nastavena trimrový odpor, není na mém modulu. Prahové hodnoty se ukázaly být 2100, 2125 a 2150 mV. Pro svůj mikrofon si je budete muset určit sami.

Zdravím vás přátelé. Dnes postavíme analogový zvukový senzor, který bude perfektně fungovat s mikrokontroléry, Arduino a dalšími podobnými zařízeními. Pokud jde o jeho vlastnosti a kompaktnost, není absolutně horší než jeho čínské protějšky a dokáže se s tímto úkolem dokonale vyrovnat.

Pojďme tedy začít. Nejprve se musíte rozhodnout o součástech a obvodu. Princip činnosti obvodu je jednoduchý: slabý signál z mikrofonu je zesílen a odeslán na analogový pin Arduina. Jako zesilovač použiji operační zesilovač (komparátor). Poskytuje mnohem vyšší zisk ve srovnání s konvenčním tranzistorem. V mém případě bude tímto komparátorem čip LM358, který lze najít doslova kdekoli. A je to docela levné.

Nyní se podíváme na obvod snímače.

Nejběžnější mikrofon. Pokud polarita mikrofonu není uvedena, podívejte se na jeho kontakty. Záporný kabel jde vždy k tělu a v obvodu je tedy připojen k „země“.

Ale ideálně je potřeba použít proměnný rezistor příslušné hodnoty. Navíc, jak ukázaly experimenty, vyšší nominální hodnota pouze zvyšuje citlivost zařízení, ale zároveň se objevuje více „šumu“.

Používá se ke sledování úrovně hluku nebo detekci hlasitých signálů, jako je praskání, klepání nebo pískání.

Prvky desky

Mikrofon a elektronika modulu

Mikrofon převádí zvukové vibrace na vibrace elektrického proudu. Pokud je tento signál přímo připojen k analogovým vstupům mikrokontroléru, jako je Arduino, výsledek bude s největší pravděpodobností neuspokojivý. Signál z mikrofonu je třeba nejprve zesílit, odstranit negativní půlvlnu a signál vyhlazovat. Všechny tyto akce jsou prováděny elektronickým zapojením modulu.

Proč si prostě nemůžeme vzít žádný mikrofon? Důvodů je několik.

Za prvé, signál z mikrofonu je velmi slabý. Natolik, že pokud jej připojíme k analogovému vstupu Arduino, analogRead vždy vrátí 0. Před použitím je nutné signál z mikrofonu zesílit.

Za druhé, dokonce vylepšené zvukový signál- vždy jde o výkyvy. Proto jsou údaje z mikrofonu velmi závislé na okamžiku, kdy bylo napětí naměřeno mikrokontrolérem. I při nejhlasitější ráně může analogRead vrátit 0 .

Jak vidíme, i měření maximální hodnoty amplituda neposkytne jasnou informaci o úrovni hlasitosti. Pro získání těchto informací je potřeba co nejčastěji provádět měření a podrobit tato data matematickému zpracování. Číselná charakteristika hlasitosti je plocha pod grafem zvukové vlny. To je přesně to, co elektronické obvody mikrofonu „počítají“.

Potenciometr pro nastavení citlivosti

Potenciometr upravuje zesílení zesilovače signálu mikrofonu. To může být užitečné, pokud potřebujete změnit podmínky spouštění vašeho zařízení, aniž byste změnili jeho firmware. Čím vyšší je citlivost modulu, tím vyšší je podíl rušení v užitečném signálu snímače. Práce s modulem doporučujeme začít s potenciometrem ve střední poloze. V tomto případě bude citlivost modulu snadno měnitelná v libovolném směru.

Kontakty pro připojení třívodičové smyčky

Modul je spojen s řídicí elektronikou dvěma třívodičovými smyčkami.

Účel třívodičových smyčkových kontaktů:

Napájení (V) - červený vodič. Měl by být napájen napětím 3 až 5 V.

Zem (G) - černý drát. Musí být připojen k zemi mikrokontroléru.

Signál snímače hluku (E) - žlutý vodič. Přes něj je mikrokontrolérem čten signál ze snímače úrovně šumu.

Druhá smyčka z pinu S snímá signál analogového mikrofonu.

Video recenze

Příklad použití

Na obrazovce počítače zobrazíme údaje ze snímače hluku a mikrofonu. Vezměme Arduino jako řídicí mikrokontrolér.

Domácí senzory

Na Obr. Obrázek 1 ukazuje zařízení pro zesilovač slabého signálu. Zařízení je implementováno na dvou identických křemících tranzistory p-p-p vodivost, s vysokým ziskem (80-100 proud). Když je zvuk aplikován na mikrofon VM1, střídavý signál vstupuje do báze tranzistoru VT1 a je jím zesílen. Výstupní signál, který ovládá periferní nebo akční zařízení se zápornou hranou, je odstraněn z kolektoru tranzistoru VT2.

Elektrický obvod citlivého akustického senzoru využívající bipolární tranzistory

Oxidový kondenzátor C1 vyhlazuje zvlnění napájecího napětí. Rezistor zpětná vazba R4 chrání malý zesilovač signálu před samobuzením.

Výstupní proud tranzistoru VT2 umožňuje ovládat nízkopříkonové elektromagnetické relé s provozním napětím 5 V a provozním proudem 15...20 mA. Rozšířený obvod akustického senzoru je znázorněn na Obr. 3.9. Na rozdíl od předchozího schématu je to jiné další funkce nastavení zesílení a inverze výstupního signálu.

Pokročilý obvod akustického senzoru

Zesílení slabých signálů z mikrofonu VM1 se nastavuje pomocí proměnného rezistoru R6 (viz obr. 2). Čím nižší je odpor daného rezistoru, tím větší je zesílení tranzistorový stupeň na tranzistoru VT1. Dlouholetou praxí v provozování doporučené jednotky bylo možné zjistit, že když je odpor rezistoru R6 roven nule, je možné samobuzení kaskády. Aby se tomu zabránilo, je další zapojen do série s R6 omezovací odpor odpor 100-200 Ohm.

Elektrický obvod akustického snímače se schopností invertovat výstupní signál a upravovat zesílení

Schéma ukazuje dva výstupy, ze kterých je odváděn řídicí signál pro následující obvody a koncové elektronické součástky. Z bodu "OUTPUT 1" je odstraněn řídící signál se zápornou hranou (která se objeví, když je zvuk aplikován na mikrofon VM1). Z bodu "VÝSTUP 2" je inverzní signál (s kladnou hranou).

Díky použití tranzistoru s efektem pole KP501A (VT2) jako koncového proudového zesilovače zařízení snižuje spotřebu proudu (ve srovnání s předchozím obvodem) a má také schopnost ovládat více silné zatížení, například výkonné relé se spínacím proudem až 200 mA. Tento tranzistor lze vyměnit za KP501 s libovolným písmenným indexem i za výkonnější tranzistor s efektem pole vhodnou konfiguraci.

Tyto jednoduché konstrukce není třeba upravovat. Všechny jsou testovány při napájení ze stejného stabilizovaného zdroje napětím 6 V. Proudový odběr provedení (bez odběru reléového proudu) nepřesahuje 15 mA.