Elektretmikrofon utan oscilloskop.

[engywook]

Tjo!

Jag har lite problem att få en mikrofon att fungera och som topic säger har jag inget oscilloskop. Det jag försöker bygga är ett "dB-öra" som ofta finns på uteställen. Just nu ser kopplingsschemat ut såhär. Jag har inte dimensionerat allt än.

Har jag tänkt rätt när jag kopplar(länk) plus genom last till Vcc(jag provade först med 4.5V enligt spec) och en kondensator i samma nod(10uF?) som utgång, minus jordas på mikrofonen. Dock ser jag inget med min multimeter. Den har en undre gräns på 0.xV (Lägsta övre gräns är 200V AC). Jag testade därför att sätta dit en förstärkare(100x) men jag ser fortfarande inget på multimetern...

Jag har 18V Vcc för att kunna driva tillräckligt med dioder. Hur ska jag dimensionera lasten för mikrofonen? Jag försökte med (18-4.5)/0.05=3k men det resulterade med en spänning på 15V över mikrofonen. Tror ni den gick sönder?

Data för mikrofonen:

Specifications
miniature size: 10mm
impedance: low
standard voltage: 4.5V
current drain: 0.5mA
S/N ratio: 40dB or more
maximum input sound pressure: 120dB SPL
sensitivity:
0dB = 1V/1µbar, 1KHz
Vcc = 4.5V, RL = 1K Ohm

Op-ampen jag använder är en MC3403PG DIP-14 Quad Single supply.

Är det ens lönt att köra på batterier? Detta är mitt första projekt och jag kan inget om transformering osv...

[Mindmapper]

Du har gjort ett standardfel vid matning med enkel matningsspänning. Eftersom du har 18V så kommer jämförelsenivån som ingångarna jämförs med att bli halva matningen dvs 9V. Vill du att dina nollgenomgångar ska ge noll ut på utgången måste du höja upp ref ingången till Vcc/2. Din icke inverterade ingång på första op'n ska ha Vcc/2 istället för att anslutas till GND. Du kan också sätta in en diod så att signalen blir en likspänning istället. Sätt sedan på en kondensator som håller kvar signalen en stund så får du bättre effekt på din indikering. Dessutom lättare att mäta med multimeter.

0,05A är lika med 50mA

Begränsa istället matningen till electredmicken med en zenerdiod till 4,5V istället för att ge 18V och strömbegränsa.

9V batterier kommer inte att räcka så länge, men det går. Spänningsdelaren till komparatorerna är felritade, men det kommer du att upptäcka själv senare.

[engywook]

Tack för det snabba svaret!

Hmm, fattar inte riktigt hur det kan bli Vcc/2. Är det ingen skillnad på om man använder enkel matning eller +-9V? Blir det samma sak? Hur blir utgången på komperatorerna då det bara är referensnivå på 9V? Jag hade ju tänkt att komparatorerna skulle vara 0V ut tills den slår om och då skulle den bli 18V? Om det bara blir 9V ut så fungerar det ju inte med 7st dioder i serie? Då kan jag bara ha 4 i serie och det kommer dra mycket mer ström.

Lilla slarvfelet där på konverteringen ja...

Det var tur jag inte beställde mer grejer idag då.. Zenerdioder har jag aldrig använt. Det räcker alltså att ersätta lastmotståndet med en Zenerdiod på 4.7V(Det fanns bara 4.7 och 4.3 på electrokit)? Ska läsa på lite imorgon men hoppas jag hinner beställa på morgonen så jag kanske får grejerna innan helgen.

Vad ska jag ta för diod på ingången, en kisel eller?

[prototypen]

18 V till mikrofonen är i mesta laget en 6-7 V är mera lagom.
Första förstärkaren kommer faktiskt att fungera, den kommer att ge positiva halvperioder men normalt kopplar man inte sådär. endera använder man +- 9V eller delar enkelspänningen med 2 motstånd till + ingången.

Sedan skulle jag rekommendera att använda en LM 3915 (ELFA 73-131-25 ) i stället för dina komparatorer. LM 3915 gör precis vad dina komparatorer kan göra efter en massa laborerande.

Första förstärkaren har dessutom för låg förstärkning men man ska inte ta så mycket mera heller utan sätt dit en till.
Diod.... ja idag så finns det nästan inget annat än kisel om man inte bygger super huper duper special prylar
För att topplikrikta din signal så funkar det med världens vanligaste diod 1N4148. (kanske slagen av 1N4007).

Protte

[engywook]

Jag fattar fortfarande inte varför man ska ha Vcc/2 på + ingången. Är det för att den måste biaseras och klipper på negativa delen annars?

LM 3915 blir ganska dyr att använda. Jag skulle behöva minst fyra stycken, det blir ca 200:- + frakt. Jag hade förvisso tänkt att bygga dit någon sorts musik visualisering senare. Fast det ser nog konstigt ut om örat släcks/tänds.

Nu när jag tänker efter lite så borde det på Zenerdioderna vara spänningsfallet över dem som står? Då ska jag istället ha en ~13.5V Zenerdiod? Ska jag ta 12 eller 15V?

[Mindmapper]

En op är egentligen konstruerad för att arbeta med symmetrisk matning. Med en matning av t.ex +9V och -9V, så hamnar utgången på 0V om vi inte har signal in (och op'n inte har offset fel). Alla är nöjda och belåtna. Har du din mikrofon i ett knepptyst rum och den då ger ingen signal ut, så vill du ju ha 0V utsignal från op'n, eller hur.

Nu kom någon på att det vore bra att kunna mata op'n med enkel matningsspänning. Men vad hamnar utgången på då? ...... Exakt vi vill fortfarande att signalen ska gå åt olika håll beroende på åt vilket håll insignalen svänger åt. Då måste utsignalen ligga mitt emellan den den positiva och den negativa matningen, Vcc/2 med andra ord. Om man konstruerade på annat sätt skulle det bli omöjligt att använda en sådan op på vanligt sätt med symmetrisk matningsspänning.

Vad man egentligen gjort för att få op'n att uppföra sig. Är att man sett till att op'ns utgång kan gå mer emot matningsspänningen. Med en op som matas med symmetrisk matningsspänning spelar det inte så stor roll om utgången inte kan gå ända ut mot matningsspänningen, dvs. ända mot + och - (rail to rail), vill man att den ska gå mera negativt eller positivt ökar man bara matningsspänningen. Med en op som har ena sidan matad av 0V (gnd) blir det svårare. Om du t.ex gör en termometer vill du gärna att 0 grader ska motsvaras av 0V ut från op'n. Så en op avsedd för enkel matning är en op som konstruerats så att utgången kan gå så nära matningen som möjligt (rail to rail). Speciellt att få den att gå så nära 0V som möjligt är viktigt, men svårt, om man inte trixar och gör op'n ganska komplicerad invändigt.

Eftersom utgången normalt sett ligger på Vcc/2 utan inspänning, får vi trixa till det om vi inte kan acceptera detta. Genom att höja upp ingången så mycket att utgången blir 0V har vi lurat op'n. Nu kan op'ns utgång bara röra sig åt ena hållet, vilket i många tilllämpningar är önskvärt.

Zenerdioden går att koppla på två sätt, du har kommit på den strömsnåla varianten. Med den andra varianten sitter zenerdiodens katod där du normalt matade in 4,5V till mikrofonen. Anod kopplas då till gnd. Det behövs också en resistor som begränsar strömmen från 18V matningen och till zenerdioden. En Kondensator brukar man också sätta över zenerdioden för att få en stabil matning utan brum och brus till mikrofonen.

I ditt fall med batterimatning är det bäst att använda den strömsnåla varianten. Du borde då veta hur mycket som mikrofonen tål innan den går sönder för att kunna välja ett så bra värde på zenerdioden som möjligt. Det borde stå i databladet för mikrofonen vad som är godkänt. 15V plockar bort för mycket spänning, 12V kanske ger mer än vad mikrofonen klarar. Det finns 13V zenerdioder, ett annat sätt är att seriekoppla zenerdioden med en eller flera kiseldioder och på så sätt öka spänningsfallet. Att mikrofonen tål mer än 4,5V kan du nog räkna med. En bra konstruktör lägger sig aldrig på gränsen för vad en komponent tål.

[engywook]

Nu tror jag jag förstår, tack för förklaringen!

Det är Zenerdiod som gäller för att få Vcc/2 antar jag? Hittade en diod på 9.1V så den får väl duga så länge.

Angående kondensatorn och zenerdioden, man ska bara använda kondensatorn på den andra metoden väl? För en kondensator är ju avbrott för likström.

Och återigen, tack för svaren prototypen och Mindmapper.

[danielr112]

Hej

Nu har jag inte läst igenom tråden men:

Borde man inte kunna använda 2 mostånd för att spänningsdela Vcc/2 också?

[engywook]

Jo, iofs. Två likadana kopplade från vcc ->jord och sedan ta ut spänningen mellan de två resistorerna. Jag ska testa lite med det, tack!

[Mindmapper]

Eftersom ingången på op'n inte tar någon ström (storleksordning pA) är en spänningsdelare tillräckligt bra. Ibland kan man vilja ha en exakt nivå på spänningen, då är en zenerdiod bra. I detta fall vill du inte ha en fast referensspänning, utan du vill ha den på Vcc/2. En spänningsdelare med rätt delningstal är då perfekt. Välj två lika stora resistorer med så höga resistansvärden som möjligt utan att strömmen blir så liten att ingångsströmmen till ingången blir märkbar. Strömmen genom spänningsdelaren bör vara minst 100ggr större än strömmen till ingången. Vilket inte bör ge något bekymmer utan att strömförbrukningen i spänningsdelaren tär på batteriet.

Att kunna justera är ibland önskvärt. Då gör du en spänningsdelare med en potentiometer och två resistorer. En resistor till +, och en resistor till gnd och en potentiometer mitt emellan dessa. Potentiometerns löpare kopplas till op'ns ingång.

En del ljushuvun kommer på att man kan bara använda sig av potentiometern och spara in resistorerna. Hur smart är det på en skala !

[grym]

bara ett förslag till, har man dator med ljudkort kan man fuska och ha det som oscilloskop , mycket lämpligt för detta endamålet då det är frekvenser innom det hörbara området som skall analyseras

[engywook]

Ja just det, xoscope eller något sådant heter programmet va? Jag har varit lite rädd om datorn så jag har inte provat det. Dock har jag ju en gammal bärbar 700Mhz celeron som borde funka... Hur gör man proberna bäst och enklast?

En spänningsdelare med rätt delningstal är då perfekt. Välj två lika stora resistorer med så höga resistansvärden som möjligt utan att strömmen blir så liten att ingångsströmmen till ingången blir märkbar. Strömmen genom spänningsdelaren bör vara minst 100ggr större än strömmen till ingången. Vilket inte bör ge något bekymmer utan att strömförbrukningen i spänningsdelaren tär på batteriet.

Kan du förklara lite mer där? Det går väl ingen ström in som du säger på ingångarna på en op amp, då kan jag väl bara ta två av de största motstånden jag har så det inte drar så mycket ström just där? Eller menade du om jag tar för höga resistanser så går största delen av strömmen till ingången på op-ampen istället för ner till jord?

[Mindmapper]

Du har förstått rätt! Ta de högsta värdena du har.

Eftersom impedansen till de flesta op är så hög kommer du upp i resistorvärden på Gigaohm innan det börjar vara kritiskt, att strömmen till ingången ska bli i storleksordning att den blir märkbar i förhållande till strömmen genom spänningsdelaren.

[engywook]

Jag har nu fått mina zenerdioder mm. Dock har jag problem att få Vcc/2. Jag har provat med 1M Ohm och 100kOhm resistorer men så fort jag kopplar till matningen(Vee) blir spänningarna fel:

Vcc
|
R (11.6V)
|
-Vee
|
R (5.6V)
|
Jord

Jag hittar inte något om in-impedans i databladet till Quad op amp-en. Vad har jag gjort fel? Hela kretschemat(med matning) här. Förstärkaren kanske inte skulle matas med Vee=Vcc/2?

[Mindmapper]

Exakt. Matningen ska inte vara Vcc/2, utan Vcc och GND matar som vanligt. Bara icke inverterade ingången ska ha Vcc/2.