خانه / الکترونیک / ازمایشگر میکروفن

ازمایشگر میکروفن

ازمایشگر میکروفن

وظیفه ی این مدار فراتر از تایید سالم بودن میکروفن بوده و تحلیل کاملی از توانایی های این وسیله را در اختیار شما قرار می دهد. البته با استفاده از این مدار می توان هر جو تراگردان یا مبدل دیگری که انرژی صوتی را به الکتریکی مبدل می سازد مثلا یک عنصر پیزوالکتریک را نیز مورد ارزیابی قرار داد. ظاهرا مدار از دو ای سی تشکیل شده ولی عملا هر دوی ان ها در یک محفظه تعبیه شده اند. در واقع LM324 استفاده شده در داخل بدنه ی خود، چهار OPAMP دارد که در این مدار ، از دوتای ان ها استفاده شده است.

در پروژه حاضر از بافر نیز بهره برداری می شود. فلسفه وجودی این بافر ان است که تمهیدات لازم برای تغذیه ی وسایل اندازه گیری عقربه ای کم امپدانس تامین می گردد. بدون این قسمت مدار به درستی عمل نخواهد کرد. اگر به ظاهر مدار دقت کنید به قطعه ای برخورد می کنید که در حد فاصل بین دو ای سی قرار گرفته و ان چیزی نیست جز یک مدار دیودی کوچک و جمع و جور که سیگنال ac را به سیگنال dc مبدل می سازد. سیگنال اخیر همانی است که در نهایت، وسیله ی اندازه گیری یا به عبارت دیگر، نمایشگر مدار را تغذیه می نماید. در قسمت سمت چپ کلید مفیدی را ملاحظه می کنید که به کمک ان می توان هر نوع میکروفن بایاس شده یا نشده ای را ارزیابی نمود. کافی است سر فیش میکروفن را به سوکت ورودی مدار متصل کرده و به ارامی با نوک انگشتان تلنگری به بدنه ی میکروفن بزنید. اگر عقربه ی وسیله اندازه گیری منحرف نشد و تکان نخورد، وضعیت کلید را عوض نمایید. مدار به هرحال با یک از دو حالت کلید، کار خواهد کرد. در این مدار، برخلاف تقویت کننده های عملاتی قبلی که برای تغییر بهره ی ان ها، مقدار مقاومت فیدبک R2 را تغییر می دادیم، با تغییر مقاومت شبکه ورودی مشتمل بر VR1 و R1 به ان مقصود دست می یابیم.

همچنین خازن موازی متصل به دو سر یکی از دو مقاومت مقسم ولتاژ هم حذف گردیده است. یکی از مزایای این ارایش مداری ان است که در عمل موارد استفاده ی ان فقط به کاربردها صوتی محدود نمی گردد.

Experimenters microphone1

تشریح مدار

میکروفون ها، انرژی صوتی را انرژی الکتریکی مبدل می سازند. مدار حاضر علاوه بر این که شما را از سالم بودن میکروفن مطمئن می سازد، با استفاده از ان می توان حساسیت نسبی میکروفن های مختلف را هم با یکدیگر مقایسه نمود.

میکروفن ها را بسته به وضعیت عملکرد ان ها به دو گروه کلی تقسیم می کنند:
1:
 دسته ای که مثل میکروفن های کربنی ساده به هیچ توانی نیاز ندارند
2: دیگری نمونه ای مثل میکروفون های الکترولیتی جدید که به بایاس ولتاژ dc مختصری احتیاج دارند.

در این طرح سه قسمت مختلف مشاهده می گردد که غیر معمول ترین ان ها را باید “میتر” یا وسیله نشان دهنده ی متصل به خروجی  IC1b دانست. این نشان دهنده ی چیزی نیست جز همان مالتی متر عقربه ای، که در گستره ی سنجش ولتاژ dc قرار داده شده است. سر سیم مثبت یا قرمز مالتی متر به پایه خروجی ای سی متصل می گردد. از انجایی که حرکت عقربه ی مالتی متر، مهمترین نشان دهنده ی واکنش مدار می باشد. این مالتی متر را با نوع مشابه دیجیتالی ان جایگزین ننمایید. در این مدار از یک ای سی جدید یعنی LM234 استفاده شده است. در داخل محفظه این تراشه چهار OPAMP پنهان شده اند یعنی چهار ای سی در یک بدنه ی واحد، نحوه ی ارتباط دهی 14 پایه ی این ای سی به کلی با LM741 تفاوت دارد. این ای سی چهارقلو فضای کمتری را اشغال کرده و در تقویت کننده های صوتی و فیلترها، کاربردهای فراوانی دارد.

 از قسمت چپ مدار شروع کرده و در اولین قدم، ورودی های مربوط به “میکروفون تحت ازمایش” را ملاحظه می کنیم. برای ورودی به دو ترمینال نیاز داریم لذا از هر جور اتصال دهنده یا سر فیش های نر وسوکت هایی که مناسب به نظر می رسند استفاده کنید. یکی از انتخاب ها می تواند بهره گیری از سر فیش های نر و سوکت های مینیاتوری معمولی باشد ولی به این ترتیب فقط تست کردن میکروفون هایی مقدور خواهد بود که سر فیش ان ها با سوکت انتخاب شده همخوانی داشته و انتخاب دیگر می تواند بهره گیری از سرفیش های پیچی ( رزوه دار) و یا فشاری باشد.

اولین مدار مجتمع یعنی IC1a ( استفاده از حرف a معرف این واقعیت است که این تراشه قسمتی از یک ای سی واحد می باشد ) به صورت یک تقویت کننده ی معکوس کننده ی معمولی مورد استفاده قرار گرفته است. دقت داشته باشید که شماره پایه های ای سی، به کلی با شماره پایه های LM741  تفاوت داشته و مستحضر باشید که اتصال زمین در IC1a و اتصال به تغذیه در IC1b تامین گردیده است. از انجایی که میکروفن ها، معمولا سیگنال های قوی را ایجاد نمی کنند، مقاومت فیدبک R2 بزرگ انتخاب می گردد (1 مگا اهم) تا بهره ی نسبتا زیاد مورد نیاز تامین شود. مقاومت ورودی حالت ترکیبی داشته و مشتمل بر مقاومت ثابتR1، (کیلو اهم ) و پتانسیومتر VR1، (مگا اهم) می باشد. وقتی VR1 در کمترین مقدار خود قرار می گیرد مقاومت ورودی کلی فقط یک کیلو اهم بوده و لذا بهره ی حاصله معادل 1 مگا اهم یا 1000 خواهد بود. خازن ورودی C1، ورودی میکروفن را به ترمینال متصل به جاروبک لغزنده ی VR1 تزویج می نماید.

همان طوری که می دانید میکروفن های کربنی نیازی به بایاس dc نداشته و با این قسمت از مدار به کار می افتند. قسمت دیگری از مدار که تغذیه ی مناسب میکروفون های الکترولیتی را تامین می کند مشتمل بر مقاومت های R3 و R4 و خازن C4 می باشد. مقاومت های R3 و R4 هم اندازه بوده و لذا ولتاژ بایاس مساوی نصف ولتاژ تغذیه می باشد. اندازه ی مقاومت های این مقسم ولتاژ معمولا 100 کیلواهم بوده ولی در این جا از مقاومت های 2/2 کیلو اهم که خیلی کمتر از مقدار مزبور می باشند استفاده  کرده ایم.
در این مثال مقادیر قطعات به موقعیت مداری که در ان به کار رفته اند بستگی دارد. به طوری که مشاهده می کنید اندازه مقاومت جداساز R5 که به کلید S1 متصل می شود، نسبتا کم و حدود 1 کیلو اهم است. تنوع مدار به کلید S1 بستگی داشته و به کمک ان می توان بایاس لازم را کسب نمود. در واقع وجود بایاس فقط برای عملکرد میکروفون های الکترولیتی ضروری می باشد. به IC1a که پایه مثبت 3 ان به بایاس ولتاژی معدل نصف ولتاژ تغذیه نیاز دارد، بر می گردیم. این ولتاژ توسط یک شبکه ی دو مقاومتی مشتمل بر R6 و R7 که با هم مساوی و هر کدام از ان ها 10 کیلو اهم هستند، تامین می گردد. سیگنالی که از ای سی اول خارج گردیده و از خازن C2 عبور می کند، یک سیگنال ac  می باشد. برای تغذیه و راه اندازی وسیله ی اندازه گیری یعنی ولت متر، این سیگنال را باید به یک سیگنال dc مبدل سازیم. دیودهای سیلیکونی و سیگنال کوچک D1  و D2 و خازن C3 شبکه یکسوسازی را ایجاد می کنند تا خروجی دو سر C3 متناسب با سیگنال اصلی میکروفون و به طور همزمان با ان تغییر نماید.

اندازه ی خازن C3 طوری انتخاب می شود که ولتاژ dcی متغیر، به بیشترین مقدار خود رسیده و در همان زمان، واکنش و پاسخ مدار یکسوساز متناسب با سیگنال ورودی به صورت پله ای تغییر یابد. انتخاب یک خازن 0/1 میکروفارادی برای این منظور گزینش بدی به نظر نمی رسد. از ان جایی که ولت متر به طور چشمگیری بر سیگنال دریافتی اثر می گذارد در صورتی که سر سیم های ولت متر را مستقیما به دو سر خازن c3 وصل کنید عملا هیچ خروجی نخواهید داشت. مداری که در این جا به ان نیاز پیدا می کنیم چیزی نیست جز یک طبقه ی بافر. امپدانس ورودی بافر بالا می باشد و بنابراین هیچ باری را به سیگنال یک سو شده اعمال نمی کند. ضمنا امپدانس خروجی ان کم بوده و لذا ولت متر هم متقابلا هیچ باری را متوجه بافر نمی سازد. به طوری که ملاحظه می کنید در این قسمت بین خروجی و ورودی منفی تراشه، ارتباط مستقیمی برقرار گردیده است. سیگنال مستقیما به پایه 5 هدایت می شود. از انجایی که این ای سی یک تقویت کننده ی dc است در این جا اثری از بایاس تغذیه ی نیم ولتاژ مشاهده نمی گردد. توجه داشته باشید که چون سیگنال ورودی یکسو شده به پایه ی غیرمعکوس کننده تغذیه می گردد خروجی بافر، با ورودی همفاز می باشد. یعنی در صورت افزایش ورودی، خروجی هم زیاد شده و بالعکس.

فهرست قطعات

:: نیمه هادی

1/4 از آی سی LM234 ( با چهار OPAMP ) است   :IC1a

1/4 از آی سی LM234 ( با چهار OPAMP ) است   :IC1b


:: مقاومت ها

همه مقاومت ها 1/4 وات و 5 درصدی هستند.

R1:1Kohms

R2:1Mohm

R3:2.2Kohms

R4:2.2Kohms

R5:1Kohm

R6:10Kohms

R7:10Kohms

R8:4.7Kohms

:: خازن ها

همه خازن ها ی غیر قطبی از نوع عدسی و سرامیکی هستند.

ولتاژ مجاز همه خازن های الکترولیتی،25 ولت است. 

C1:0.1µF

C2:0.1µF

C3:0.1µF

C4:100µF

C5:0.1µF

C6:100µF

:: قطعات و لوازم اضافی


پتانسیومتر یک مگا اهم  :VR1

دیودهای سیلیکونی 1N4148 است :D1. 2

D3: LED

کلیدهای قطع و وصل تک پل تک راهه مینیاتوری : 2, S1


منبع تغذیه:
باتری 9 ولت کتابی

ولت متر dc: یک عدد

 

 

نکات ساخت

مدار را می توان به راحتی و در دو قسمت ازمایش کرد. در ارتباط دادن اتصالات تغذیه و زمین ای سی، دقت زیادی مبذول نمایید. برای ساخت از قسمت سمت چپ یعنی پیش تقویت کننده ی میکروفون اغاز کرده و کار را تا خازن C2 دنبال کنید. یک میکروفون ازمایشی مناسب نمونه ای است که به همراه دستگاه ضبط و پخش کاست، به خریدار عرضه می شود. انتهای سیم این میکروفون ها به یک سر فیش نر و مونوی 1/8 اینچی ختم می شود. با ضبط کردن یک قطعه کلام ازمایشی کوتاه به راحتی می توانید از صحت کار میکروفون اطمینان حاصل نمایید. این میکروفون های قدیمی، معمولا به هیچ ولتاژ بایاسی نیازی ندارند و به این لحاظ برای ازمایش کردن ان ها کلید S1 باید در وضعیت قطع قرار گیرد. برای این که از موقعیت قطع یا وصل کلید اگاهی پیدا کنید از مالتی متر استفاده کرده و حالت های مزبور را بر روی قسمتی از بدنه کلید، نشانه گذاری نمایید. برای این که از صحت کار مدار اطمینان حاصل کنید خروجی ان را از طریق C2 به یک تقویت کننده ی قدرت تغذیه نمایید.

وظیفه ی VR1 کنترل کردن بهره می باشد با چرخانیدن ولوم VR1 در جهت حرکت عقربه های ساعت از افزایش بهره مطمئن شوید اگر چنین اتفاقی نیفتاد سر سیم های ترمینال های خارجی VR1 را با هم جابه جا کنید. اگر میکروفون تحت ازمایش الکترولیتی است با تغییر دادن وضعیت S1، بایاس لازم برای ان را تامین نمایید. وقتی ارزیابی قسمت اول مدار تکمیل شده و از صحت کارکرد ان اطمینان حاصل کردید به سراغ قسمت دوم مدار بروید. موقتا یک سیگنال ac را از خازن C2 که باید از خروجی  IC1b اتصال دهید. ملاحظه خواهید کرد که متناسب با افزایش دامنه ی ولتاژ ورودی عقربه ی ولت متر هم بیشتر منحرف می گردد.

راه اندازی ازمایشی

استفاده از این ازمایشگر صحت عملکرد هر میکروفونی را ارزیابی می نماید. برای این کار سر فیش میکروفون را به مدار وصل کرده و با نوک انگشتان تلنگری به بدنه ان بزنید و در همین حال عقربه ولت متر را هم زیر نظر داشته باشید. در این صورت می توانید با انتخاب یک منبع صوتی ثابت مثل یک مولد صوتی ازمایشی و تغذیه ان از طریق میکروفون به یک تقویت کننده ی قدرت و یک بلندگو، حساسیت نسبی میکروفون های مختلف را ارزیابی نمایید برای این کار منبع صوتی را در فاصله ثابتی از میکروفون های مختلف قرار داده و کنترل کننده ی بهره رلا طوری تنظیم کنید که عقربه ولت متر تا قسمت وسطی صفحه اش منحرف شود. از این ازمایشگر همچنین می توان برای اندازه گیری میزان پاسخ جهتی میکروفون هم سود جست. در این صورت میکروفون مورد ازمایش را روی یک میز طوری قرار دهید که جهت ان را بتوانید در یک صفحه افقی عوض کنید. از یک نقاله استفاده کرده و میزا پاسخ یا نحوه ی واکنش میکروفون را به ازای زاویه های مختلف ارزیابی نمایید.

 موسسه خیریه حمایت از کودکان مبتلا به سرطان

 نویسنده : آرزو رضوانی

 تاریخ انتشار :

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *




مطلب پیشنهادی

test-crysta1l

چگونه قدرت یک فرستنده را تنظیم و مشخص کنیم؟

چگونه قدرت یک فرستنده را تنظیم و مشخص کنیم؟ برای اندازه گیری قدرت خروجی یک …