PÅ‚ytki wielofunkcyjne
PÅ‚ytki wielofunkcyjne
PÅ‚ytki wielofunkcyjne
PÅ‚ytki wielofunkcyjne
PÅ‚ytki wielofunkcyjne
Aplikacje układów
LM3914/5/6
część 3
W drugim numerze Elektroniki dla
Wszystkich przedstawiliśmy płytkę
drukowaną PW-02, na której można
zmontować jeden z wielu
interesujących układów. Wspólną
cechą wszystkich urządzeń
montowanych na tej płytce jest
obecność kostki sterującej z rodziny
Miernik natężenia dz
więku
LM3914, 3915 lub 3916 oraz linijki
Pomimo swej wyjątkowej prostoty jest bardzo pożytecznym narzędziem w rę-
świetlnej zbudowanej z dziesięciu
kach każdego elektronika hobbysty. Pozwala sprawdzać właściwości wszelkich
diod LED.
elementów i urządzeń elektroakustycznych.
Układy budowane na płytkach wielo- Ponieważ płytka PW-02 przeznaczo- to montaż jest wręcz dziecinnie pros-
funkcyjnych mają walor poznawczy, po- na jest do zmontowania wielu różnych ty.
kazują bowiem rozmaite sposoby wyko- układów, więc przewidziano na niej miej- Przed zapoznaniem się z treścią artyku-
rzystania tego samego układu scalo- sce dla licznych elementów, z których łu warto powrócić do materiału w EdW 2/96,
nego, a oprócz tego niewątpliwie są przy- tylko niektóre są montowane w danym gdzie podano opis płytki i zwięzłe omówie-
datne w praktyce. Dotychczas opisaliśmy przypadku. Fotografie, rysunki i sche- nie podstawowych właściwości kostek
monitor stanu akumulatora samochodo- maty w artykule przedstawiajÄ… tylko te LM3914...3916. Podane tam wiadomoÅ›-
wego i wskaz
nik wysterowania audio; dziś podzespoły, które mają być zamontowa- ci mogą się okazać niezbędne do zrozu-
prezentujemy następne pożyteczne urzą- ne. Z tego powodu numeracja uży- mienia działania przedstawionego dziś
dzenie - miernik natężenia dz
więku. tych elementów nie jest ciągła, ale za układu.
Miernik natężenia dz
więku - sonometr
Miernik natężenia dz
więku jest pod-
stawowym narzędziem elektroakustyka.
Za jego pomocą można sprawdzić rów-
nomierność pokrycia dz
więkiem nagłaś-
nianego obiektu, ustawić właściwe po-
ziomy głośności. Choć większość czytel-
ników Elektroniki dla Wszystkich nie jest
i nie będzie zawodowymi elektroakusty-
kami, przyrzÄ…d ten zapewne im siÄ™ przy-
da. Za jego pomocą można sprawdzać
metodą porównawczą skuteczność mik-
rofonów, głośników, słuchawek, prze-
tworników piezoelektrycznych itp. Przy-
rząd wespół z generatorem małej częs-
totliwości umożliwi nawet sprawdzenie
przebiegu charakterystyki częstotli-
wościowej wymienionych przetworni-
ków.
Opis układu
Schemat ideowy miernika pokazany
jest na rysunku 1. Elementem pomiaro-
wym jest dwukońcówkowy mikrofon
elektretowy M1. Aby umożliwić spraw-
dzanie mikrofonów dodano gniazdo we-
10 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/96
PÅ‚ytki wielofunkcyjne
PÅ‚ytki wielofunkcyjne
PÅ‚ytki wielofunkcyjne
PÅ‚ytki wielofunkcyjne
PÅ‚ytki wielofunkcyjne
Rys. 1. Schemat ideowy sonometru.
jściowe G1. Włożenie wtyku odłącza we- Zastosowanie  logarytmicznego uk- w EdW 2/96. Tym razem diody powinny
wnętrzny mikrofon. ładu LM3915 daje miernik o rozpiętości być zmontowane  na stojąco , około
Sygnał wejściowy jest podawany na skali 30dB (co 3dB) co jest wystarczają- 6mm nad płytką drukowaną. Dłuższa
układ prostownika aktywnego zbudowa- ce do większości proponowanych zasto- koncówka diody świecącej to anoda -
nego z układem scalonym U2. Prostow- sowań. W razie potrzeby można zasto- czyli  plus .
nik aktywny, opisany szczegółowo w EdW sować przełącznik zmieniający wzmoc- Przewody zasilające można wlutować
2/96 jednocześnie wzmacnia sygnał. nienie, dołączający równolegle do rezys- w wolne otwory diody D14, a mikrofon
O wartości wzmocnienia decyduje sto- tora R9 rezystor o wartości około w miejsce diody D13. Dla ułatwienia na
sunek rezystancji R9 do rezystancji R13 7,5kW. Rozszerzy to całkowity zakres rysunku 6 pokazano biegunowość ty-
(i ewentualnie R15). Wzmocniony i wy- pomiarowy do prawie 60dB. powego mikrofonu - jak widać obudowa
prostowany jednopołówkowo sygnał jest mikrofonu jest połączona z końcówką
Montaż
podawany na wejście wskaz
nika LM3915 ujemnÄ….
o logarytmicznej charakterystyce wska- Schemat montażowy zawierający Po zmontowaniu wszystkich elemen-
zań.  Po drodze umieszczono filtr o nie- wszystkie użyte elementy pokazany jest tów i włożeniu układów w podstawki
wielkiej stałej czasowej ładowania R8xC2 na rysunku 2. Pomocą będą też foto- należy dokładnie sprawdzić poprawność
i dużej stałej rozładowania (R8+R9)xC2, grafie. montażu, w szczególności czy podczas
dzięki czemu miernik pokazuje wartości Aby umieścić płytkę w typowej obu- lutowania nie powstały jakieś zwarcia.
szczytowe, a nie średnie. Jeśli potrzebny dowie KM-33 należy ją nieco skrócić ob- Układ bezbłędnie zmontowany ze
byłby miernik o powolnej charakterysty- cinając fragment zawierający otwory mo- sprawnych elementów od razu powinien
ce, pokazujący wartość średnią, można cujące i kondensator C8. Część tę od- pracować poprawnie. W tak prostym
zwiększyć rezystancję R8 nawet do 1MW. dzielono na rysunku 6 ciągłą linią. Pod- układzie nie przewiduje się kalibracji.
Wskaz
nik LM3915 pracuje w naj- czas montażu należy najpierw wlutować Większość Czytelników miałaby duże
prostszym układzie aplikacyjnym. Napię- zwory w miejsce R10, C7 i R11, a na- trudności z wykalibrowaniem przyrzą-
cie na rezystorze R1 wynosi około 1,25V stępnie rezystory, diody D11 i D15, du, bowiem potrzebny byłby do tego
- wynika to z zasady działania układu. wreszcie kondensatory i podstawki pod wzorcowy miernik natężenia dz
więku.
Prąd wypływający z końcówki 7 (czyli układy scalone. Diodę D15 należy mon- Ponadto w przyrządzie zastosowano
w praktyce wartość R1) decyduje tować w miejsce rezystora R7 paskiem tani popularny mikrofon elektretowy, któ-
o prądzie diod świecących. Z kolei re- w stronę diod świecących, a rezystor rego charakterystyka częstotliwościowa
zystancja R2 ustala napięcie na wejściu R15 w miejsce diody D12. może nie być równomierna. Na szczęś-
nieodwracającym wzmacniacza opera- Przygotowanie, sprawdzenie i mon- cie kalibracja wcale nie jest niezbędna!
cyjnego U2 i nóżce 8 układu U1. Na- taż diod świecących D1 - D10 należy W ogromnej większości przypadków
pięcie to wynosi około 2,5V i pełni rolę przeprowadzić według wskazówek po- nie jest potrzebna znajomość bez-
sztucznej masy dla prostownika aktyw- danych w pierwszym artykule o płyt- względnego poziomu dz
więku, a tylko
nego ze wzmacniaczem U2. kach wielofunkcyjnych zamieszczonym różnice poziomów.
11
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/96
PÅ‚ytki wielofunkcyjne
PÅ‚ytki wielofunkcyjne
PÅ‚ytki wielofunkcyjne
PÅ‚ytki wielofunkcyjne
PÅ‚ytki wielofunkcyjne
-21 -18 -15 -12 -9 -6 -3 0dB +3 +6
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na plytce drukowanej PW-02. Rys. 3. Skala sonometru.
Dlatego na skali przyrządu nie zazna- czych. Punkt 0dB mógłby być umiesz- de wszystkim sprawdzić pobór prądu.
czono wartości poziomu dz
więku (SPL - czony w dowolnym miejscu skali. W ciszy, gdy żadna dioda nie jest za-
Sound Pressure Level), a umieszczono Układ nie wymaga żadnej regulacji świecona, układ zasilany z baterii 9V
tylko skalę decybelową pomocną przy i powinien pracować od razu bez prob- pobiera około 5mA prądu, gdy świeci
dokonywaniu pomiarów porównaw- lemów. W razie trudności należy prze- jedna z diod - 9...10mA. Najczęstszą
przyczyną kłopotów są zwarcia i pomył-
ki w montażu - i to należy sprawdzić
w pierwszej kolejności. Następnie nale-
Fala stojąca i pogłos
ży zmierzyć napięcie na rezystorze R2 -
Fala stojąca to zmora elektroakustyków. Najprościej rzecz ujmując w słabo
powinno wynosić 2,4...3V, a na rezysto-
wytłumionym pomieszczeniu dz
więk wielokrotnie odbija się od ścian, sufitu
rze R1 - około 1,25V. Napięcie na nóżce
i podłogi. Fala odbita dodaje się lub odejmuje od fali głównej, zależnie od długoś-
5 kostki U1 powinno rosnąć przy zwięk-
ci fali (czyli częstotliwości) i wymiarów pomieszczenia. Fala dz
więkowa w po-
szaniu głośności dz
więku.
wietrzu ma długość w zakresie od kilku centymetrów do kilku metrów. W efek-
Układ modelowy umieszczono
cie w niektórych miejscach pomieszczenia dz
więk jest cichszy, w innych głoś-
w obudowie KM-33B. W górnej pokry-
niejszy.
wie wywiercono otwory na diody wiert-
Czym słabiej wytłumione pomieszczenie (czyli jeśli zawiera mało miękich, po-
łem o średnicy 3,2mm. Wykonano też
chłaniających dz
więk przedmiotów), tym większa fala stojąca i większa nierów-
otwory na mikrofon, gniazdo i wyłącz-
nomierność nagłośnienia.
nik. Do równego zaznaczenia otworów
Zjawisko fali stojącej można łatwo zaobserwować w pustych (i nie tylko) po-
na diody warto wykorzystać płytkę dru-
mieszczeniach i to zarówno  na ucho jak i przy pomocy opisywanego przyrzą-
kowanÄ… przed jej zmontowaniem.
du. Wystarczy włączyć ton o częstotliwości rzędu kilkuset herców i pomału
W płytce tej są przecież otwory do wlu-
przemieszczać się wraz z przyrządem wewnątrz pomieszczenia.
towania diod - wystarczy przyłożyć płyt-
Oczywiście wystąpienie fali stojącej może wręcz uniemożliwić interpretację
kę do obudowy i zaznaczyć cienkim
wyników pomiarów z wykorzystaniem sonometru. Jeśli pomiary wykonywane
wiertłem lub igłą miejsca wiercenia wy-
będą w z
le wytłumionym pomieszczeniu, to wyniki zależeć będą od miejsca
korzystując co drugi otwór.
ustawienia mikrofonu, a nie tylko od odległości od z
ródła dz
więku.
Aby wykonać estetyczną skalę wy-
Zjawiskiem pokrewnym, również wynikającym z odbić dz
więku jest pogłos.
starczy wykonać kserokopię rysunku 3
Wskutek wielokrotnych odbić, po wyłączeniu z
ródła dz
więku dz
więk nie zanika
na papierze samoprzylepnym, a na-
natychmiast, tylko utrzymuje się przez pewien czas, zwany czasem pogłosu. Zja-
stępnie polakierować bezbarwnym lakie-
wisko to najlepiej można zaobserwować w dużych kościołach i katedrach. Tam
rem w spraju i nakleić.
jest pożądane, bowiem dz
więk muzyki czy chóru jest bardziej majestatyczny, peł-
niejszy i silniej oddziałuje na słuchaczy. Jednak w większości przypadków po-
Zastosowanie
głos jest niekorzystny, zmniejsza bowiem zrozumiałość mowy i fałszuje obraz
Pomimo swej prostoty miernik jest
dz
więkowy. Dlatego w studiach, salach konferencyjnych, aulach stosuje się róż-
cennym przyrządem w pracowni każde-
norodne materiały pochłaniające dz
więk, czyli zmniejszające odbicia.
go elektronika-hobbysty.
Osoby niezorientowane często uważają wystąpienie pogłosu jako dowód na
Elektronik często musi dobrać dwa
dobrą akustykę pomieszczenia. W rzeczywistości jest odwrotnie - wierny obraz
jednakowe przetworniki: mikrofony, słu-
dz
więku można uzyskać tylko w dobrze wytłumionym pomieszczeniu. Ale
chawki, brzęczyki piezo. Opisywany
z gustami się nie dyskutuje - jeśli ktoś lubi pomieszczenia słabo wytłumione - ma
przyrząd znakomicie to ułatwi i pozwoli
do tego pełne prawo.
określić różnice skuteczności wprost
12 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/96
PÅ‚ytki wielofunkcyjne
PÅ‚ytki wielofunkcyjne
PÅ‚ytki wielofunkcyjne
PÅ‚ytki wielofunkcyjne
PÅ‚ytki wielofunkcyjne
Wszelkie takie różnice można okreś-
lić używając opisywanego przyrządu.
W stosownym układzie z rysunku 4
można zmierzyć i zanotować wskaza-
nia miernika dla różnych egzemplarzy
przetworników przy kilku różnych częs-
totliwościach w zakresie 50Hz...20kHz.
Oczywiście nie można w ten sposób
precyzyjnie określić przebiegu charakte-
rystyki częstotliwościowej, ale na pewno
Pomiary głośników, słuchawek i membran piezo
można dość dokładnie porównać właści-
wości różnych przetworników - i o to
w praktyce chodzi.
Głośność dz
więku i odległość mię-
dzy z
ródłem dz
więku i mikrofonem
można dobrać, aby miernik wskazywał
umowne 0dB na swej skali, ale równie
Pomiary brzęczyków piezo
dobrze pomiary można przeprowadzić
w innym miejscu skali.
Podczas pomiarów kolejnych prze-
tworników należy koniecznie zachować
stałą odległość między z
ródłem dz
więku
i mikrofonem (na rysunku 4 oznaczona
literą L), a pomiary przeprowadzać w wa-
runkach wykluczajÄ…cych powstanie fali
stojÄ…cej, czyli najlepiej na wolnym po-
wietrzu lub w bardzo dobrze wytłumio-
Pomiary mikrofonów elektretowych dwukońcówkowych
nych pomieszczeniach.
Dobrym rozwiązaniem może się oka-
zać użycie generatora szumu różowego
- wtedy jednak należy zwiększyć w przy-
rządzie wartość R8, aby uzyskać miernik
wartości średniej, a nie szczytowej.
Piotr Górecki
WYKAZ ELEMENTÓW
Pomiary mikrofonów elektretowych trzykońcówkowych
Rezystory
R1, R15: 4,7kW
R2, R8: 10kW
R9: 220kW
R13: 2,2kW
Kondensatory
C1: 47µF/16V
C2, C5: 1uF stały
Półprzewodniki
Pomiary mikrofonów dynamicznych
D1...D10: LED 3mm
D11, D15: 1N4148
Rys. 4. Układy pomiarowe.
U1: LM3915
U2: TL082
w decybelach. Na rysunku 4 pokazano mocą. Póz
niej po dołączeniu do wzmac-
Różne
odpowiednie układy pomiarowe. niacza okazuje się, że głośniki grają ja-
M1: mikrofon elektretowy
Co więcej, przyrząd umożliwi porów- koś cicho i lepszy efekt uzyskuje się do-
podstawki pod układy scalone
nanie skuteczności mikrofonów, głośni- łączając choćby jakieś stare krajowe
płytka drukowana PW-02
ków, kolumn itp. różnego typu, a nawet głośniki o mniejszej mocy nominal-
obudowa KM33B kpl.
określenie ich charakterystyki częstotli- nej.
złączka baterii
wościowej! A to już jest zagadnienie Podobnie rzecz się ma z mikrofona-
bardzo często spotykane w życiu. Czy mi. Przykładowo tanie mikrofony elektre- gniazdo mini jack mono
nie miałeś nigdy wrażenia, drogi Czytel- towe mogą mieć bardzo duży rozrzut
wyłącznik
niku, że niektóre głośniki przy tej samej skuteczności nawet jeśli pochodzą z tej
przewody
dostarczonej mocy elektrycznej grajÄ… samej serii produkcyjnej. Mikrofony elek-
znacznie ciszej niż inne. Szczególnie tretowe mają znacznie większą skutecz-
PÅ‚ytkÄ™ wielofunkcyjnÄ… PW-02 oraz
dotyczy to tanich kolumienek samocho- ność od mikrofonów dynamicznych. Wy-
komplet elementów sonometru
dowych produkcji dalekowschodniej. stępują także spore różnice w szero-
można otrzymać na warunkach
Nabywca jest oczarowany podanymi na kości przenoszonego pasma częstotli-
podanych na stronie 60.
opakowaniu parametrami, szczególnie wości.
13
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/96