Chúng ta có thể coi Đồng hồ âm lượng như một Bộ chỉnh âm, có mặt trong hệ thống Âm nhạc. Trong đó chúng ta có thể thấy sự nhảy múa của đèn (LED) theo nhạc, nếu nhạc lớn, bộ cân bằng đạt đến đỉnh điểm và ở nhạc thấp, nó vẫn ở mức Thấp. Chúng tôi cũng đã chế tạo Đồng hồ đo âm lượng hoặc đồng hồ VU, với sự trợ giúp của MIC, OP-AMP và LM3914, các đèn LED phát sáng theo độ mạnh của âm thanh, nếu âm thanh thấp, đèn LED nhỏ hơn sẽ phát sáng và nếu âm thanh cao hơn Đèn LED sẽ phát sáng, hãy kiểm tra Video ở cuối. Máy đo VU cũng dùng như một thiết bị đo thể tích.
Condenser MIC hay Microphone là một bộ chuyển đổi cảm biến âm thanh, về cơ bản chuyển đổi năng lượng âm thanh thành năng lượng điện, vì vậy với cảm biến này, chúng ta có âm thanh khi điện áp thay đổi. Chúng tôi thường ghi lại hoặc cảm nhận âm thanh thông qua thiết bị này. Bộ chuyển đổi này được sử dụng trong tất cả điện thoại di động và máy tính xách tay. Một MIC điển hình trông giống như,
Xác định cực của Mic ngưng tụ:
MIC có hai thiết bị đầu cuối một là cực dương và một đầu cuối là cực âm. Cực tính của micrô có thể được tìm thấy bằng Máy đo đa năng. Lấy đầu dò dương của Multi-Meter (đặt máy đo ở chế độ KIỂM TRA DIODE) và kết nối nó với một đầu cuối của MIC và đầu dò âm với đầu cuối khác của MIC. Nếu bạn nhận được kết quả đọc trên màn hình thì đầu cực dương (MIC) ở đầu cực âm của Máy đo đa năng. Hoặc bạn có thể đơn giản tìm các đầu cực bằng cách nhìn vào đó, đầu cực âm có hai hoặc ba đường hàn, nối với vỏ kim loại của mic. Kết nối này, từ đầu cuối âm đến vỏ kim loại của nó cũng có thể được kiểm tra bằng cách sử dụng máy kiểm tra tính liên tục, để tìm ra đầu cuối âm.
Các thành phần bắt buộc:
Op-amp LM358 và, LM3914 (bộ so sánh 10 bit), và một MIC (xem ở trên)
Điện trở 100KΩ (2 miếng), điện trở 1K Ω (3 miếng), điện trở 10KΩ, nồi 47KΩ,
Tụ điện 100nF (2 cái), tụ điện 1000µF, 10 đèn LED,
Breadboard và một số dây kết nối.
Sơ đồ mạch và giải thích hoạt động:
Các sơ đồ mạch của đồng hồ VU là show ở bên dưới con số,
Hoạt động của mạch đo VU rất đơn giản; lúc đầu MIC nhận âm thanh và chuyển nó thành các mức điện áp tuyến tính với cường độ của âm thanh. Vì vậy, đối với âm thanh cao hơn chúng ta sẽ có giá trị cao hơn và giá trị thấp hơn đối với âm thanh thấp hơn. Sau đó, các tín hiệu điện áp này được đưa đến bộ lọc High Pass để lọc tiếng ồn, sau đó tín hiệu sau khi lọc được khuếch đại bởi Op-amp LM358, và cuối cùng các tín hiệu được lọc và khuếch đại này được đưa đến LM3914, hoạt động như một vôn kế và phát sáng các đèn LED theo cường độ của âm thanh. Bây giờ chúng tôi sẽ giải thích từng bước một:
1. Loại bỏ tiếng ồn bằng cách sử dụng Bộ lọc thông cao:
MIC rất nhạy cảm với âm thanh và cả tiếng ồn từ môi trường. Nếu các biện pháp nhất định không được thực hiện, bộ khuếch đại sẽ khuếch đại tiếng ồn cùng với âm nhạc, điều này là không mong muốn. Vì vậy, trước khi đi đến bộ khuếch đại, chúng ta sẽ lọc bỏ tiếng ồn bằng cách sử dụng Bộ lọc thông cao. Bộ lọc này ở đây là bộ lọc RC thụ động (Điện trở- Tụ điện). Nó dễ thiết kế và bao gồm một điện trở duy nhất và một tụ điện.
Vì chúng tôi đang đo phạm vi âm thanh nên bộ lọc phải được thiết kế chính xác. Tần số cắt bộ lọc thông cao phải được lưu ý khi thiết kế mạch. Bộ lọc thông cao cho phép các tín hiệu có tần số cao truyền từ đầu vào đến đầu ra, nói cách khác nó chỉ cho phép truyền các tín hiệu có tần số cao hơn tần số quy định của bộ lọc (tần số cắt). Một bộ lọc thông cao được hiển thị trong mạch.
Tai người có thể chọn tần số từ 2-2Khz. Vì vậy chúng tôi sẽ thiết kế một bộ lọc High Pass với tần số cắt trong khoảng 10-20Hz.
Các Cut Off tần số của một bộ lọc thông cao có thể được tìm thấy bằng công thức, F = 1 / (2πRC)
Với công thức này, chúng ta có thể tìm giá trị R và C cho một tần số cắt đã chọn. Ở đây chúng ta cần một tần số cắt trong khoảng 10-20 Hz.
Bây giờ đối với các giá trị hoặc R = 100KΩ, C = 100nF, chúng ta sẽ có tần số Cắt xung quanh 16Hz, chỉ cho phép tín hiệu có tần số cao hơn 16Hz, xuất hiện ở đầu ra. Các giá trị điện trở và tụ điện này không bắt buộc, người ta có thể sử dụng phương trình để có độ chính xác tốt hơn hoặc để dễ lựa chọn.
2. Khuếch đại tín hiệu âm thanh:
Sau khi loại bỏ phần tử nhiễu, tín hiệu được đưa đến Op-amp LM358 để khuếch đại. OP_AMP là viết tắt của “Bộ khuếch đại hoạt động”. Điều này được chỉ định bằng ký hiệu hình tam giác với ba chân IO (Đầu vào Đầu ra). Chúng tôi sẽ không thảo luận chi tiết về điều này ở đây. Bạn có thể đi qua mạch LM358 để biết thêm chi tiết. Ở đây, chúng tôi sẽ sử dụng op-amp như một bộ khuếch đại phản hồi âm để khuếch đại tín hiệu có cường độ thấp từ MIC và đưa chúng đến mức mà LM3914 có thể chọn được.
Một op-amp điển hình trong kết nối phản hồi tiêu cực được hiển thị trong hình dưới đây.
Công thức cho điện áp đầu ra là, Vout = Vin ((R1 + R2) / R2). Với công thức này chúng ta có thể chọn độ lợi của bộ khuếch đại.
Với tín hiệu MIC ở µVolts, chúng ta không thể cấp nó trực tiếp vào vôn kế để đọc, vì trên thực tế vôn kế sẽ không thể chọn những điện áp thấp này. Với op-amp có mức tăng 100, chúng tôi có thể khuếch đại tín hiệu từ MIC và tiếp tục đưa nó vào Vôn kế.
3. Biểu diễn trực quan các mức âm thanh bằng đèn LED:
Vì vậy, bây giờ chúng ta có tín hiệu âm thanh được lọc và khuếch đại. Tín hiệu âm thanh khuếch đại đã lọc này từ op-amp, được cấp cho vôn kế LED chip LM3914 để đo cường độ của tín hiệu âm thanh. LM3914 là chip điều khiển 10 LED dựa trên cường độ âm thanh / điện áp. IC cung cấp đầu ra thập phân dưới dạng đèn LED chiếu sáng dựa trên giá trị của điện áp đầu vào. Điện áp đầu vào đo tối đa thay đổi tùy thuộc vào điện áp tham chiếu và điện áp nguồn. Thiết bị chip đơn này có thể được điều chỉnh theo cách, từ đó chúng tôi có thể cung cấp biểu diễn trực quan cho giá trị tương tự của op-amp.
Chip LM3914 có nhiều tính năng và nó có thể được sửa đổi thành mạch bảo vệ pin và mạch Ampe kế. Nhưng ở đây chúng ta chỉ thảo luận về các tính năng giúp chúng ta xây dựng VOLTMETER.
LM3914 là vôn kế 10 tầng có nghĩa là nó hiển thị các biến thể ở chế độ 10 bit. Con chip cảm nhận điện áp đầu vào đo như một tham số và so sánh nó với tham chiếu. Giả sử chúng ta chọn tham chiếu là “V”, bây giờ bất cứ khi nào điện áp đầu vào đo tăng lên bằng “V / 10”, chúng ta sẽ có đèn LED có giá trị cao hơn phát sáng. Giống như nếu chúng tôi cho "V / 10", LED1 sẽ phát sáng, nếu chúng tôi cho "2V / 10" LED2 sẽ phát sáng, nếu chúng tôi cho "8V / 10", LED8 sẽ phát sáng. Vì vậy, âm lượng nhạc lớn hơn, nhiều đèn LED hiển thị trực quan hơn (nhiều đèn LED phát sáng hơn).
IC LM3914 trong mạch:
Các mạch nội bộ của LM3914 được hiển thị bên dưới. LM3914 về cơ bản là sự kết hợp của 10 bộ so sánh. Mỗi bộ so sánh là một op-amp, với việc đạt được điện áp tham chiếu ở cực âm của nó.
Như đã thảo luận nên chọn giá trị tham chiếu dựa trên giá trị đo lớn nhất. Đầu ra của OP_AMP sẽ từ 0-4V ở mức tối đa. Vì vậy chúng ta cần chọn điện áp tham chiếu của LM3914 là 4V.
Điện áp tham chiếu được chọn bởi hai điện trở được kết nối tại chân RefADJ của LM3914 như thể hiện trong hình dưới đây. Công thức liên quan đến Điện áp Tham chiếu cũng được đưa ra trong hình bên dưới (lấy từ biểu dữ liệu của nó),
Bây giờ, có một vấn đề với tham chiếu điện áp dựa trên phân chia điện trở, đó là nó phụ thuộc một phần vào điện áp cung cấp. Vì vậy ta đã thay điện trở không đổi R2 bằng một nồi 47KΩ như sơ đồ mạch điện. Với nồi tại chỗ, chúng tôi có thể điều chỉnh tham chiếu, tùy thuộc vào sự thuận tiện.
Với giá trị tham chiếu là 4V, mỗi khi tăng 0,4V theo cường độ âm thì đèn LED có ý nghĩa cao phát sáng. Mức đo cho đèn LED là, + 0,4V, + 0,8V, + 1,2V, + 1,6V, + 2,0V, + 2,4V, + 2,8V, + 3,2V, + 3,6V, + 4,0V.
Vì vậy, trong Nutshell, khi có âm thanh, MIC tạo ra điện áp biểu thị độ lớn của các sóng âm thanh này, các tín hiệu này từ MIC được lọc bằng bộ lọc RC. Các tín hiệu đã lọc được đưa đến op-amp LM358 để khuếch đại. Các tín hiệu MIC được lọc và khuếch đại này được đưa đến vôn kế LM3914. Vôn kế so sánh LM3914 phát sáng các đèn LED theo cường độ của tín hiệu đã cho. Do đó, chúng tôi có công cụ đo âm thanh, và VOLUME METER.