Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Eletrônica: Diversão e Fundamentos - O Ecletic Electret Microfone

Três microfones de eletreto vistos de baixo. Superior direito: da RadioShack. Parte superior esquerda: de mouser.com. Abaixo: de allelectronics.com. O terminal de terra está no lado direito em cada caso.

Os microfones nos telefones antigos eram relativamente pesados, grandes e caros, e sua qualidade de som era terrível. Graças aos desenvolvimentos da ciência de materiais na década de 1990, os eletrets agora são pequenos, de alta qualidade e disponíveis em algumas fontes por menos de US $ 1 cada.

O microfone de eletreto realiza sua mágica com um par de finas membranas eletrostaticamente carregadas. Quando as ondas sonoras forçam uma mais perto da outra, um pequeno transistor no microfone amplifica as flutuações no potencial elétrico. Podemos amplificá-los ainda mais em nossos circuitos e usá-los para muitos propósitos.

Materiais

  • Microfone de eletreto A maioria dos eletrets de 8mm ou 10mm funcionará neste circuito, como o RadioShack # 270-0090.
  • Capacitores cerâmicos: 0,1µF (2), 0,68µF, 10µF (2)
  • Capacitor eletrolítico, 330µF
  • Resistências: 22Ω, 1K (2), 1.5K, 3.3K, 10K, 100K (2)
  • Potenciômetros Trimmer: 10K, 100K
  • Circuitos integrados: LM741, LM386 Os fabricantes podem preceder esses números de peça genéricos com letras ou números adicionais.
  • Alto-falante: 2 polegadas ou 3 polegadas, 50Ω-100Ω
  • Baterias de 9V (2) e clipes de conexão

Símbolos esquemáticos alternativos para um microfone de eletreto.

Testando, testando…

A maioria dos eletrets tem dois terminais. Eles podem ter pontas conectadas ou apenas placas de solda para aplicações de montagem em superfície. Como os pads são razoavelmente grandes, você pode adicionar facilmente seus próprios leads, se necessário.

Detectando a saída de um microfone de eletreto.

Seu primeiro passo é distinguir os terminais positivos e negativos. Eles geralmente não são marcados de forma alguma, e as folhas de dados podem ser surpreendentemente pouco informativas. No entanto, se você olhar para a parte de trás do microfone, deverá ver “dedos” de metal irradiando para fora do projetor a partir de um dos terminais. Esses “dedos” - embutidos em um composto de vedação translúcido - identificam o lado negativo do eletreto, que deve ser conectado ao terra.

Conecte o outro terminal através de um resistor série 3.3K ao lado positivo de uma fonte de alimentação de 9VDC, e você deverá ver o eletreto respondendo ao som quando você aplicar um medidor. Não se esqueça de configurar seu medidor para medir AC, não DC. Um intervalo de 1mV a 40mV é típico.

Amplificação

Pinagem básica do amplificador de potência LM741 e LM386. Os pinos não rotulados possuem funções adicionais; veja folhas de dados para detalhes.

Podemos usar um amplificador operacional para transformar milivolts do eletreto em volts. Aqui está um circuito usando o LM741. Enquanto muitos circuitos mais simples existem, este minimiza oscilações e distorções. O LM741 envia para um LM386, um chip amplificador de potência básico que pode acionar um pequeno alto-falante.

Um circuito amplificador de áudio.

Observe que usamos uma “fonte de alimentação dividida” composta de + 9V CC, –9V CC e 0V (representada por um símbolo de terra). Para configurá-lo, você pode usar um par de baterias de 9V em série, como mostrado abaixo e à esquerda. Mas por que isso é necessário?

A fonte de alimentação dividida exigida pelo circuito pode ser fornecida por duas baterias de 9V ligadas em série.

Considere como as ondas sonoras são criadas. Tudo à nossa volta é pressão de ar estática, que pode ser imaginada como ausência de som. Quando você fala, cria ondas que se elevam acima do nível do ambiente, separadas por vales que caem abaixo dela. Um amplificador deve reproduzir essas flutuações com precisão, e voltagens relativamente positivas e relativamente negativas são a maneira mais óbvia.

Em nosso circuito amplificador, um capacitor de 0,68 µF conecta o microfone através de um resistor de 1K ao amplificador operacional. O capacitor bloqueia a tensão CC, para impedir que o amplificador operacional tente amplificá-lo. Mas o capacitor é transparente para o sinal de áudio alternado, que queremos amplificar. O sinal de microfone induz flutuações em uma tensão de neutro fornecida por um divisor de tensão, e o amplificador operacional amplifica a diferença entre essas flutuações e uma segunda entrada, que possui uma tensão de referência estável.

Esta referência é criada com feedback negativo da saída do amplificador, ajustada com o trimmer de 100K. O feedback negativo mantém o amplificador operacional sob controle, para que ele crie uma cópia precisa do sinal de entrada. Para aprender mais processamento de sinal com amplificadores operacionais, procure Faça: mais eletrônicos, a sequela do meu livro Faça: Eletrônica programado para publicação em maio de 2014.

Para evitar oscilações e outros ruídos, mantenha todos os fios o mais curtos possível e junte os componentes juntos. Os pares de fios vermelho e preto se conectam com baterias de 9V, enquanto os fios amarelos vão para um alto-falante.

Fazendo funcionar

O suprimento dividido em duas baterias tem algumas limitações. A saída não será alta e pode ser arranhada, especialmente se as duas baterias de 9V fornecerem voltagem desigual. Use o aparador de 100K para minimizar a distorção e o aparador de 10K para maximizar o volume. Você obterá melhores resultados se tiver uma fonte de alimentação dividida adequada ou dois adaptadores de CA de 12V conectados por meio de reguladores de tensão de 9VCC separados.

Um altifalante de 50Ω-100Ω é preferido. Obtive resultados realmente bons quando usei clipes jacaré para conectar a saída do circuito ao plugue mini nos alto-falantes do computador, mas se você cometer um erro de fiação, poderá danificar os alto-falantes.

Você pode estar interessado em outras idéias, como usar o som para acender uma luz ou ligar um motor. Para este propósito, em vez de um amplificador de áudio como o LM386, a saída do amplificador operacional pode disparar um relé de estado sólido. Acrescente um capacitor de 100µF entre a saída do amplificador de op e o terra para suavizar o sinal (de modo que o relé não “tagarela”) e ajuste o compensador de 100K até que a sensibilidade do circuito seja apropriada.

Um amplificador operacional pode alimentar sua saída (através de um capacitor de acoplamento) para um pino de entrada do microcontrolador. Você terá que descobrir o valor digital que o conversor analógico-digital dentro do microcontrolador atribui a vários níveis de som, mas depois disso você pode programar diferentes saídas para diferentes níveis de som.

Circuitos de áudio analógicos podem ser mais complicados que circuitos digitais. Aprender a usar um eletreto é uma ótima introdução!

Ação

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