Измерительный микрофон своими руками

Измерительный микрофон с ровной АЧХ основной инструмент для тех кто занимается акустикой. Например при калибровке настроек УМЗЧ и АС, как это сделано в профессиональной аппаратуре. Были заказаны капсюли. За основу был выбран проект с форума Вегалаб. Далее сама принципиальная схема.

Схема измерительного микрофона

Разделительный конденсатор С1 и задающую смещение на входе операционного усилителя цепочку R6-R7 можно убрать, если напряжение питания будет постоянным и номинал резистора нагрузки R1 будет подобран так, чтобы постоянное напряжение на нем было около половины напряжения питания. Конденсатор по питанию можно переместить непосредственно к входным пятачкам платы. Второй рядом — неполярный электролит для развязки ОС по постоянному току. Операционный усилитель можно взять любой, какой вам понравится, автор взял AD8610, потому что он обладает превосходными характеристиками.

О принципах работы писать не буду, расскажу только о своей конструкции. В качестве корпуса был использован некий компьютерный девайс, имеет размеры 10,5 х 5,5 х 2 мм и алюминиевый корпус. Трубка на которой установлен микрофон медная, внутренний диаметр 6,2 мм, внешний 8 мм, длина 50 см.

Конец трубки на котором установлен микрофон стачивается в ноль под очень маленьким углом, чтобы не искажать АЧХ. Сам микрофон оклеивается полоской бумаги и сажается в трубку на термоклей на небольшом расстоянии от края. Провод соединяющий капсюль с предусилителем МГТФ. Сам предварительный усилитель собран на микросхеме NE5532.

Дополнительно был введен переключатель усиления выходного каскада который включает дополнительный резистор параллельно резистору R1 (по второй схеме с форума). Разъем BNC применен из-за бедности, так как таких валяется много, а ставить некуда. Также был использован фильтр питания оставшийся от прибора, что был в корпусе. Позже был добавлен стабилизатор на 12 вольт. Разработанную плату можете скачать тут.

Работает микрофон хорошо, правда есть небольшая наводка 50 Гц, но шумит не сильно, чувствительности хватает. Измерения амплитудно-частотной характеристики пока не проводил, сейчас использую чаще всего для разговоров по Скайпу. Автор материала — SecreT UseR.

Схема измерительного микрофона

Обсудить статью ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ МИКРОФОН

Схема автоматического управления скоростью вращения куллера с 3х проводным подключением.

КАК ВЫБРАТЬ ПАЯЛЬНИК

Обзор различных моделей паяльников, представленных в продаже.

САМОДЕЛЬНАЯ ЛАМПА В ПОДСВЕТКУ НОМЕРА АВТО

Очередная переделка лампочки накаливания на LED — светодиодная лампа для подсветки номера автомобиля.

Одним из важнейших параметров динамика является его частотная характеристика — зависимости уровня звукового давления в децибелах от частоты при неизменном уровне подводимого электрического сигнала.

Чем шире рабочий диапазон частот головки или громкоговорителя и чем меньше разница в уровнях звукового давления на различных участках этого диапазона, тем лучше этот электроакустический преобразователь.

Наглядное представление о частотной характеристике дает графическое изображение (рис. 1). Как видно из этого рисунка наблюдается уменьшение уровня звукового давления на нижних и верхних частотах диапазона, а также снижение и увеличение уровня ("подъемы" и "провалы") на других частотах.

Рис. 1. АЧХ звукового давления головки динамической 25ГДН-1Л

Все эти отклонения значений звуковых давлений могут быть причиной вносимых громкоговорителем частотных искажений воспроизводимых звуковых программ [1]. Поэтому обязательно учитывается АЧХ головок при проектировании акустических систем, выборе динамиков и типа их акустического оформлении, расчете фильтров и т. п.

Данные о частотной характеристике динамика, заявленные в технической документации (паспорте) и справочниках не являются безусловными. Каждый динамик имеет свою индивидуальную частотную характеристику.

В настоящее время, время стремительного развития цифровых технологий, измерять АЧХ звукового давления головки динамической не представляет трудности, даже без применения специального оборудования. Для этого необходимо иметь персональный компьютер, усилитель НЧ для возбуждения испытуемой головки (компьютерную аудиосистему), микрофон и соответствующее программное обеспечение.

При измерениях АЧХ громкоговорителя особые требования предъявляются к микрофону. Он дожжен иметь широкий частотный диапазон, не уже 30 – 18000 Гц, "гладкую" АЧХ, небольшие размеры мембраны.

Самые высокие электроакустические параметры имеют конденсаторные микрофоны, и в этом их основное преимущество по сравнению с другими разновидностями микрофонов. Частотная характеристика конденсаторного микрофона отличается своей равномерностью. В диапазоне до резонанса мембраны неравномерность может быть очень малой, выше резонанса она несколько увеличивается. Вследствие малой неравномерности характеристики конденсаторные микрофоны используют как измерительные. Измерительные микрофоны изготовляют на диапазон частот от 20 – 30 Гц до 30 – 40 кГц с неравномерностью 1 дБ до частоты 10 кГц и не более 6 дБ свыше 10 кГц. Размеры капсюля такого микрофона берут в приделах 6 – 15 мм, из-за этого он практически ненаправлен до частоты 20 – 40 кГц. Чувствительность его не превышает – 60 дБ [2,3].

Микрофонный капсюль Panasonic WM61 [4] идеально подходит для использования его, в качестве измерительного.

Подключать капсюль напрямую через микрофонный вход ПК, используя, для его работы фантомное питание, не советуется, из-за большой вероятности наводок и шумов, пониженной чувствительности, что негативно скажется на качестве измерений. Микрофон должен подключаться к аудиовходу материнской платы, применяя через согласующее звено – микрофонный предварительный усилитель.

Изготовить своими руками такое устройство (рис. 2) совсем не сложно. Оно состоит из, помещенного в трубку, длиной 20 см, микрофонного капсюля диаметром 6 мм, микрофонного усилителя на ОУ ОРА2134, отличающимся высокими характеристиками [6], химического источника питания, напряжением 9 вольт, типа "Крона".

Рис. 2. Микрофон измерительный: а – общий вид; б – вид со стороны капсюля; в – вид со стороны линейного выхода.

Схема электрическая принципиальная измерительного микрофона взята из источника [6]. После некоторых изменений имеет вид, представленный на рис. 3. Конденсатор С3 заменен пленочным (К-73, К-78 или другой, рекомендованный для установки в сигнальные цепи звуковых устройств). Налаживание усилителя сводится к подборке светодиода, который обеспечивал бы спад напряжения до 2 вольт на участках указанных в схеме на схеме.

Рис. 3. Схема электрическая принципиальная

Печатная плата изготавливается из фольгированного стеклотекстолита размерами 55 х 20 мм — рис. 4. Проектирование и печать выполняется на ПК с использование программы Sprint Layout 6.0.

Рис. 4. Печатная плата: а – вид со стороны дорожек; б — размещения деталей.

Все это монтируется в металлический корпус — для экранирования схемы — рис. 5.

Рис. 5. Расположение элементов в корпусе

Подключают измерительный микрофон к линейному входу звуковой карты ПК через экранированный кабель с двумя жилами. Экран провода подключается с одной стороны – стороны звуковой карты, это также положительно сказывается на точности измерений – рис. 6.

Рис. 6. Схема соединительного шнура

Данная конструкция имеет широкий диапазон рабочих частот, относительно высокую чувствительность, ровную АЧХ, "слышит" звуки на большем расстоянии, по сравнению, например, с микрофоном МКЭ-3. Замеры можно производить почти с любой, слышимой ухом человека, дистанции, а это важно при тестировании не только одной головки, а всей акустической системы (систем), например в помещении или салоне автомобиля. Микрофон успешно испробован с программой Right Mark 6.2.3. Представленный на рис. 1 график АЧХ звукового давления динамика 25ГДН-1Л построенный с помощью этой программы. Для измерений, микрофон располагают на одной оси с головкой на расстоянии 300 – 400 мм. Подключение измерительных устройств выполняют по схеме, показанной на рис. 7. Важно, что бы в усилителе регуляторы тембра были в среднем положении, а режим тонокомпенсации и корректирующие звенья отключены. Испытуемая головка размещается наиболее удаленно от стен, мебели и других предметов [7].

Рис. 7. Схема устройства для снятия АЧХ динамика

Печтную плату можно скачать здесь

Эфрусси М. Громкоговорители и их применение. – М., "Энергия", 1976.
Сапожков М. Электроакустика. – М., "Связь", 1978.
Сапожков М. Электроакустика. Справочник. – М., "Радио и Связь", 1989.
https://dl.dropboxusercontent.com/u/87298597/blog/em06_wm61_a_b_dne.pdf
http://radiocom.dn.ua/image/data/pdf/OPA2134_BB.pdf
http://audiogarret.com.ua/viewtopic.php?f=15&t=7866#p135608]
Марченко В. Доработка динамических головок и измерение из частотных характеристик. – Радио № 2, 2014.

Автор: В. Марченко, г. Умань, Украина

Мнения читателей

Иван / 09.04.2019 — 15:48
Автор, У тебя на печатке ОУ повернут в одну сторону а на картинке с собраным изделием в другую. Как у тебя все работает.
Автор / 14.11.2018 — 11:34
Ошибка на плате.
Владимир / 11.03.2018 — 23:14
На схеме конденцатор С1 шунтирует 3й вывод микросхемы на корпус. На печатке С1 шунтирует светодиод. Где ошибка? Вероятнее всего на печатке,хотя работает и так.
Леонид / 03.11.2017 — 21:44
Сделал модель этой схемы в Мультисиме 14, то же самое показывает, значит все нормально должно быть
Леонид / 03.11.2017 — 21:10
Здравствуйте, собрал данную схему, на контрольных точках ровно 2 В. К к компьютеру еще не подключал. Микрофон также не подключен. Дело вот в чем: На выходе до конденсатора 2 В постоянного напряжения. После конденсатора все по нулям (ну тут понятно). Должно ли быть 2 Вольта постоянки до конденсатора?
Автор / 08.07.2015 — 10:50
Снизить усиление можно уменьшением номинала резистора R5 (100 кОм). К примеру, при применении резистора номиналом 5. 10 кОм допускается подключение устройства к компьютеру через микрофонный вход.
Максим / 08.07.2015 — 00:34
Спасибо! Получилось! Еще одна проблема, уровень усиления слишком большой, на самой минимальной громкости микрофона в настройках уровень в спектрлабе зашкаливает, подскажите как можно согласовать уровень усиления
Автор / 07.07.2015 — 12:19
Подключите микрофон к аудиоусторойству и послушайте свой голос. Если искажений не слышите, то микрофон работает нормально. подключать необходимо к линейному входу. При подключении через микрофонный вход необходимо изменить коэффициент усиления в микрофонном усилителе в сторону его уменьшения.
Максим / 07.07.2015 — 11:31
Подскажите, собрал устройство согласно схеме, записываю свой голос и при воспроизведении слышу его с сильными искажениями. В чем может быть проблема?
Автор / 13.06.2015 — 23:03
Бортовая сеть автомобиля в составляет 12 вольт (полностью заряженная аккумуляторная батарея имеет 12,8 В). При работающем двигателе — 14,1 В. Схема питается, как Вы заметили, от 9 вольтовой батареи. Если включить через интегральный стабилизатор 7809 то можно. Хотя операционный усилитель, согласно документации, должен работать при напряжении от 5 до 36 вольт. При подключении к 12 вольтовой батареи нужно проверить напряжение на указанных на схеме участках. Оно должно составлять 2 вольта. Стабилитрон следует заменить на 14 вольт или выпрямительный диод, либо вообще исключить. И еще, схема экранирована вместе с элементами питания. Если применить выносное питание, не исключено возникновение наводок и помех, что негативно скажется на результатах измерений.
Максим / 13.06.2015 — 12:40
Вот с этой схемой я могу использовать вместо батарейки питание от бортовой сети автомобиля.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу: