Как сделать измерительный микрофон своими руками: характеристики и способы
Чаще всего изготовить своими руками измерительный микрофон решают те, кому нужно не только проверить, но и выполнить корректировку амплитудно-частотной характеристики жилого помещения, студии, концертного зала или любого другого помещения. В такой ситуации изделие используют в сочетании с генератором тестового сигнала и мощным анализатором спектра. Стоит отметить, что последний агрегат может быть представлен в виде отдельного аппаратного приспособления. Некоторые умельцы научились заменять его компьютерными программами. В последнее время огромную популярность получили высококачественные мониторные процессоры. Это усовершенствованные программно-аппаратные решения. В их состав могут входить измерительные микрофоны, генераторы тестового сигнала и программное обеспечение. За счет этого можно выполнить корректировку амплитудно-частотных характеристик.
Описание
Прежде чем приступить к изготовлению измерительного микрофона своими руками, нужно изучить, какие именно параметры являются основными в агрегате. Эксперты отмечают следующие характеристики:
- Принцип работы и назначение. Готовый микрофон может эксплуатироваться в разных отраслях, из-за чего к агрегату предъявляются определенные требования. В каждом случае присутствуют свои положительные и отрицательные характеристики, которые пользователь может адаптировать под свои потребности.
- Общая направленность. Это своеобразная способность приспособления реагировать даже на самые незначительные изменения звукового давления относительно направленности звука. Итоговый параметр зависит от конструкции капсулы, которая является основой всего изделия.
- Чувствительность. Эта способность характеризирует общую эффективность изделия преобразовывать поступающие импульсы звукового давления в ток. За счет этого специалист может понять, какое именно напряжение будет на выходе агрегата при определенном давлении звука. Чем выше чувствительность, тем выше будут полученные в итоге показатели.
Каждый новичок, который решил соорудить измерительный микрофон своими руками, должен знать, что это устройство преобразует изменения звукового давления в электрический ток. Для работы можно задействовать самую простую схему.
Направленность
Этот параметр отображает чувствительность изделия к основному месту расположения звука. Сегодня каждый мастер может соорудить своими руками измерительный микрофон, который будет подходить под определенную направленность:
- Суперкардиоидная. Звук воспринимается довольно узко, частично улавливается шум, который доносится с задней стороны установки.
- Кардиоидная. Микрофон воспринимает только те звуки, которые идут спереди. Гиперкардиоидная. «Задняя» зона преобладает над всеми остальными.
- Восьмерка. Изделие одинаково хорошо воспринимает звук, доносящийся спереди и сзади.
Самодельный измерительный микрофон может быть всенаправленным. Такие изделия прекрасно воспринимают звук с любой точки. Усовершенствованные модели могут оснащаться универсальным переключателем, который позволяет регулировать необходимые параметры.
Питание
Некоторые микрофоны могут относиться к категории «фантомных», когда необходимый ток поступает по кабелю, который соединяет сам агрегат с принимающей установкой. Этот вариант избавляет пользователя от необходимости самостоятельно контролировать уровень заряда аккумулятора. Свобода движения напрямую зависит от длины сетевого кабеля. Наибольшим спросом пользуются изделия с качественным аккумулятором. Но нужно помнить о регулярной подзарядке. Мастер может изготовить измерительный микрофон для анализа АЧХ, который будет работать сразу от двух источников питания. Это самое выгодное и многофункциональное решение.
Характеристики
Измерительные микрофоны отличаются своим уровнем чувствительности. Может измеряться в децибелах, а также милливольтах на паскаль. Мастер обязательно должен учитывать номинальное сопротивление агрегата переменному току. Именно от этого параметра зависит совместимость микрофона с имеющимся оборудованием, к которому он подключается. Импеданс особенно важен в профессиональной среде. Если же изделие функционирует в паре со смартфоном, компьютером или ноутбуком, то номинальное напряжение — не столь важный параметр.
Классическая схема
Если заранее подготовить все необходимые инструменты и материалы, тогда в домашних условиях можно будет соорудить самодельный измерительный микрофон из WM60. Чтобы не допустить самых распространенных ошибок, нужно заранее ознакомиться с элементарной схемой. Напряжение на капсюль подается через мощный резистор сопротивлением 15k. Параллельно в агрегат включен керамический конденсатор, которые самостоятельно устраняет высокочастотные помехи и наводки. После этого сигнал поступает на первый каскад усилителя.
Основные этапы
В качестве прочного основания можно задействовать металлическую хромированную трубку, а также корпус от старого щупа или датчика. Классическая версия состоит из 2 базовых частей. Первая – прочный корпус микрофона из хромированной трубки. Во внутренний отсек обязательно устанавливается электретный капсюль и печатная плата, на которой предварительно распаивают компоненты первого каскада усилителя, а также стабилизатора напряжения. Вторая часть представлена небольшой коробочкой с разъемом XLR, печатной платой с согласующими каскадами. Всегда нужно помнить, что все детали разрабатываются под определенные корпуса, из-за чего некоторые механизмы могут просто не подойти. Перебирая способы установки измерительного микрофона, нужно помнить о том, что питание будет поступать через XLR, от фантомного источника 48 В.
Оснащение
Измерительный микрофон можно укомплектовать ресивером, который отлично совмещается с различной аудиотехникой. Многие мастера предпочитают использовать трансмиттер, который идеально подходит для компактных агрегатов с беспроводным питанием. Это отличный вариант для профессионалов, так как существенно упрощаются многие рабочие нюансы. Можно также соорудить держатель для стойки или штатива. Такой подход понравится тем, кто работает в инструментальной и вокальной отрасли. Изделие также пригодится в концертной деятельности.
Функциональные возможности
Наличие гибкой ножки позволяет беспрепятственно менять положение основного капсюля без предварительного перемещения самого микрофона. Для этих целей может использоваться и жесткая ножка с универсальным поворотным креплением. Пользователь может подключить микрофон к своему компьютеру, чтобы проводить конференции через Интернет. Диаграмму направленности можно контролировать переключением ДН. В профессиональных изделиях эта функция активно используется для переключения между разными фронтами работы. Если мастер владеет достаточными навыками, то он может также соорудить выход для наушников, сделав изделие универсальным. Этот вариант характерен для студийной аппаратуры, так как позволяет контролировать качество вокальной записи. Стоит отметить, что наушники чаще всего подсоединяют через mini-Jack. Если нужно снизить уровень сигнала на выходе, то без аттенюатора просто не обойтись. Специалисты используют это приспособление для качественного ослабления громкости звука, чтобы не перегружать оборудование.
Источник
Микрофон измерительный
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
А калибровочеый файл нужен? И где его можно сделать или как, или где скачать?Спасибо.
Денис / 17.04.2020 — 15:52
Денис / 17.04.2020 — 15:51
Скажите пожалуйста а подойдет ли для такого капсюля? И не совсем понял для чего здесь стабилитрон?
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
Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:
Источник