On peut considérer le Volume Meter comme un égaliseur, présent dans les systèmes musicaux. Dans lequel on peut voir la danse des lumières (LED) en fonction de la musique, si la musique est forte, l'égaliseur atteint son apogée et dans la musique basse, il reste faible. Nous avons également construit un Volume Meter ou VU-mètre, avec l'aide de MIC, OP-AMP et LM3914, qui allume les LED en fonction de la force du son, si le son est faible, des LED moins brillantes et si le son est élevé Les LED vont briller, vérifiez la vidéo à la fin. Le VU mètre sert également d' appareil de mesure de volume.
Le condensateur MIC ou microphone est un transducteur de détection du son, qui convertit essentiellement l'énergie sonore en énergie électrique, donc avec ce capteur, nous avons le son en tant que tension changeante. Nous enregistrons ou détectons généralement le son via cet appareil. Ce transducteur est utilisé dans tous les téléphones mobiles et ordinateurs portables. Un MIC typique ressemble à,
Détermination de la polarité du micro à condensateur:
MIC a deux bornes, l'une est positive et l'autre est négative. La polarité du micro peut être trouvée à l'aide d'un multimètre. Prenez la sonde positive du multimètre (mettez le compteur en mode DIODE TESTING) et connectez-la à une borne du MIC et la sonde négative à l'autre borne du MIC. Si vous obtenez les lectures sur l'écran, la borne positive (MIC) est à la borne négative du multimètre. Ou vous pouvez simplement trouver les bornes en le regardant, la borne négative a deux ou trois lignes de soudure, connectées au boîtier métallique du micro. Cette connectivité, de la borne négative à son boîtier métallique peut également être testée à l'aide d'un testeur de continuité, pour découvrir la borne négative.
Composants requis:
Op-amp LM358 et, LM3914 (comparateur 10 bits), et un MIC (voir ci-dessus)
Résistance 100KΩ (2 pièces), résistance 1K Ω (3 pièces), résistance 10KΩ, pot 47KΩ,
Condensateur 100nF (2 pièces), condensateur 1000µF, 10 LED,
Breadboard et quelques fils de connexion.
Schéma de circuit et explication de fonctionnement:
Le schéma de circuit du VU mètre est montré dans la figure ci-dessous,
Le fonctionnement du circuit du compteur VU est simple; Au début, MIC capte le son et le convertit en niveaux de tension linéaires à l'intensité du son. Donc, pour un son plus élevé, nous aurons une valeur plus élevée et une valeur inférieure pour un son plus faible. Ensuite, ces signaux de tension sont envoyés au filtre passe-haut pour filtrer le bruit, puis après les signaux de filtration sont amplifiés par l'ampli-op LM358, et enfin ces signaux filtrés et amplifiés sont envoyés au LM3914, qui fonctionne comme un voltmètre et allume les LED selon l'intensité du son. Nous allons maintenant expliquer chaque étape une par une:
1. Suppression du bruit à l'aide du filtre passe-haut:
MIC est très sensible au son et également aux bruits environnementaux. Si certaines mesures ne sont pas prises, l'amplificateur amplifiera le bruit avec la musique, ce n'est pas souhaitable. Donc, avant de passer à l'amplificateur, nous allons filtrer les bruits en utilisant le filtre passe-haut. Ce filtre ici est ici un filtre RC passif (Resistor-Capacitor). Il est facile à concevoir et se compose d'une seule résistance et d'un seul condensateur.
Puisque nous mesurons la plage audio, le filtre doit être conçu avec précision. La fréquence de coupure du filtre passe-haut doit être gardée à l'esprit lors de la conception du circuit. Un filtre passe-haut autorise des signaux de haute fréquence, passés d'entrée en sortie, c'est-à-dire qu'il permet uniquement le passage de signaux qui ont une fréquence plus élevée que la fréquence prescrite par le filtre (fréquence de coupure). Un filtre passe-haut est affiché dans le circuit.
L'oreille humaine peut choisir des fréquences de 2 à 2 kHz. Nous allons donc concevoir un filtre passe-haut avec une fréquence de coupure comprise entre 10 et 20 Hz.
La fréquence de coupure d'un filtre passe-haut peut être trouvée par formule, F = 1 / (2πRC)
Avec cette formule, nous pouvons trouver les valeurs R et C pour une fréquence de coupure choisie. Ici, nous avons besoin d'une fréquence de coupure entre 10-20 Hz.
Maintenant pour les valeurs ou R = 100KΩ, C = 100nF, nous aurons une fréquence de coupure autour de 16Hz, ce qui permet uniquement à un signal de fréquence supérieure à 16Hz, d'apparaître en sortie. Ces valeurs de résistance et de condensateur ne sont pas obligatoires, on peut jouer avec l'équation pour une meilleure précision ou pour faciliter la sélection.
2. Amplification des signaux sonores:
Après avoir retiré l'élément de bruit, les signaux sont envoyés à l' amplificateur opérationnel LM358 pour amplification. OP_AMP signifie «Operation Amplifier». Ceci est désigné par le symbole du triangle avec trois broches IO (Entrée Sortie). Nous n'allons pas en discuter en détail ici. Vous pouvez passer par les circuits LM358 pour plus de détails. Ici, nous allons utiliser l'ampli-op comme amplificateur à rétroaction négative pour amplifier le signal de faible magnitude du MIC et l'amener à un niveau où il peut être sélectionné par le LM3914.
Un ampli-op typique en connexion à rétroaction négative est illustré dans la figure ci-dessous.
La formule de la tension de sortie est, Vout = Vin ((R1 + R2) / R2). Avec cette formule, nous pouvons choisir le gain de l'amplificateur.
Avec les signaux MIC à µVolts, nous ne pouvons pas le transmettre directement au voltmètre pour la lecture, car il ne sera pratiquement pas possible pour le voltmètre de détecter ces basses tensions. Avec l'ampli-op ayant un gain de 100, nous pouvons amplifier les signaux du MIC et les transmettre au voltmètre.
3. Représentation visuelle des niveaux sonores à l'aide de LED:
Nous avons donc maintenant le signal audio filtré et amplifié. Ce signal audio amplifié filtré de l'ampli-op, est donné au voltmètre LED de la puce LM3914 pour mesurer la force du signal audio. LM3914 est une puce qui pilote 10 LED en fonction de l'intensité du son / de la tension. Le CI fournit des sorties décimales sous la forme d'un éclairage LED basé sur la valeur de la tension d'entrée. La tension d'entrée de mesure maximale varie en fonction de la tension de référence et de la tension d'alimentation. Ce dispositif à puce unique peut être ajusté d'une manière à partir de laquelle nous pouvons fournir une représentation visuelle de la valeur analogique de l'ampli-op.
La puce LM3914 possède de nombreuses fonctionnalités et peut être modifiée en circuit de protection de batterie et circuit d'ampèremètre. Mais ici, nous ne discutons que des fonctionnalités qui nous aident dans la construction de VOLTMETER.
Le LM3914 est un voltmètre à 10 étages, ce qui signifie qu'il montre des variations en mode 10 bits. La puce détecte la tension d'entrée de mesure en tant que paramètre et la compare avec une référence. Disons que nous choisissons une référence de «V», maintenant chaque fois que la tension d'entrée de mesure augmente de «V / 10», nous avons une LED de valeur supérieure allumée. Comme si nous donnions "V / 10", LED1 brillera, si nous donnons "2V / 10", LED2 brillera, si nous donnons "8V / 10", LED8 brillera. Donc, le volume de la musique est plus grand, plus la représentation visuelle des LED (plus de LED s'allume).
LM3914 IC dans le circuit:
Le circuit interne du LM3914 est illustré ci-dessous. LM3914 est essentiellement une combinaison de 10 comparateurs. Chaque comparateur est un ampli-op, avec une tension de référence gagnante à sa borne négative.
Comme indiqué, la valeur de référence doit être choisie en fonction de la valeur de mesure maximale. La sortie de OP_AMP sera de 0-4V à max. Nous devons donc choisir la tension de référence de LM3914 comme 4V.
La tension de référence est choisie par deux résistances qui sont connectées à la broche RefADJ du LM3914 comme indiqué dans la figure ci-dessous. La formule concernant la tension de référence est également donnée dans la figure ci-dessous (extraite de sa fiche technique),
Maintenant, il y a un problème avec la référence de tension basée sur la division de résistance, car elle dépend quelque peu de la tension d'alimentation. Nous avons donc remplacé la résistance constante R2 par un pot 47KΩ comme indiqué sur le schéma de circuit. Avec le pot en place, nous pouvons ajuster la référence, selon la convenance.
Avec une référence de 4V, à chaque fois qu'il y a un incrément de 0,4V en fonction de l'intensité sonore, la LED de haute signification s'allume. Le niveau de mesure pour LED va comme, + 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.
Donc en bref, quand il y a du son, le MIC génère des tensions représentant la magnitude de ces ondes sonores, ces signaux provenant du MIC sont filtrés par un filtre RC. Les signaux filtrés sont envoyés à l'amplificateur opérationnel LM358 pour l'amplification. Ces signaux MIC filtrés et amplifiés sont transmis au voltmètre LM3914. Le voltmètre comparateur LM3914 allume les LED en fonction de l'intensité du signal donné. Par conséquent, nous avons un instrument de mesure du son, et donc VOLUME METER.