Mikrofon Paraboliczny z wykorzystaniem LM386

[ELEKTRONIKBOSS]

Krótki wstęp:

Witam, chciałbym przedstawić wam projekt, który nosi nazwę mikrofon paraboliczny. Każdy z nas poza domem słyszał hałasy, śpiewające ptaki itd, albo miałeś ochotę podsłuchać kogoś z dalszej odległości. Występują dźwięki, których ich słyszalność już nie jest, aż taka wyraźna. Dlatego za pomocą tego urządzenia możesz wyłapać te głosy. Sprzęt osobiście polecam dla miłośników wsłuchujących się w przyrodę.

Zasada działania oraz schemat:

W streszczeniu:

Mikrofon odbiera dźwięki, które są przekształcane w sygnał elektryczny, następnie wzmacniane i przekazywane do odbiornika.

Dla dociekliwych:

Warto zacząć, że cały układ jest zasilany z akumulatora 12V. Za pomocą mikrofonu elektretowego, który kupiłem w sklepie Botland , obieramy fale dźwiękowe, które są zamieniane na sygnały elektryczne. Mikrofon jest zasilany z dodatniej szyny przez rezystor R1. Odebrany i przetworzony sygnał płynie przez kondensator C6, którego zadaniem jest nie przepuszczanie prądu stałego. Układ regulacji głośności tworzą elementy PR1 oraz C5, po czym sygnał trafia do wejścia wzmacniacza. Układ scalony jaki został tu wykorzystany jest dobrze każdemu znany LM386, który można kupić za małe grosze. Wartość wzmocnienia układu zależy od kondensatora C1, przez co napięcie wyjściowe jest około 200 razy wyższe od wejściowego. Za pomocą kondensatora C7 unikamy przemian obieranych sygnałów w mieszankę niewyraźnych dźwięków. Dwójnik C9, R2 tworzą tzw. rezerwuar sygnału wyjściowego, czyli kondensator jest ładowany/rozładowywany w zależności od wzrostu/spadku natężenia pobieranego prądu. Kondensator C8 ma za zadanie odseparować składową stałą.

Sposób wykonania:

Ja do swojego projektu użyłem zwykłej płytki uniwersalnej, którą możemy nabyć w sklepie z elektroniką, można również wytrawić samemu taką płytkę. Podczas lutowania układu zastosowałem złącza ARK po to abym mógł bezpośrednio poprowadzić przewody do wejścia mikrofonu oraz wyjścia na słuchawki. Na sam koniec lutowania specjalnie zostawiłem potencjometr, abym mógł poprowadzić kable do niego i swobodnie umieścić go w górnej części obudowy. Tuż przed wykonaniem tej czynności wywierciłem dziury w obudowie na wyjście słuchawek, potencjometr, włącznik oraz na złącza banankowe. Następnie przymocowałem układ na tulejkach i przylutowałem przewody do poszczególnych pinów. Do mojej wkładki mikrofonu użyłem złącz banankowych, przez co mogę wypiąć, wpiąć mikrofon. Moim odbiornikiem są zwykłe przerobione słuchawki na Mono. Tuż przed złączami na obudowie do mikrofonu widać jest kolejne, które służą do ładowania akumulatora znajdującego się w środku.

Dodatki wykorzystane w sprzęcie:

Na schemacie poza wzmacniaczem do naszego mikrofonu parabolicznego możemy dostrzec Transformator wraz z mostkiem oraz drugi układ, służący do wskazywania napięcia naładowania naszego akumulatora, który nie został wykorzystany w moim sprzęcie, ze względu na brak potrzeby, gdyż akumulator ładuje bezpośrednio z zasilacza. Wracając do wskaźnika naładowania akumulatora ma on za zadania załączyć diodę w zależności od tego czy nasze napięcie na akumulatorze jest już wystarczające czy niskie. Jego zasadę można opisać w następujący sposób: Gdy napięcie na akumulatorze jest większe to DZ zaczyna  przewodzić co powoduje załączanie tranzystora Q1 co powoduje zwarcie pinu 2 do masy, na wyjściu NE555 pojawia się stan wysoki, czyli akumulator dobry, w całym procesie dioda D1 również przechodzi w stan przewodzenia powodując włączenie tranzystora Q2. Obniżające się napięcie poniżej 12V powoduje wyłączenie Q1. Kondensator jest ładowany, gdy osiągnie określoną wartość pojawia się stan niski co powoduje zapalnie diody czerwonej.

Zalecenia:

1. Aby uzyskać jak najlepszy efekt, zalecam kupienia talerza parabolicznego i umieszczenie w nim wkładki mikrofonowej.
2. Całość powinna być nie ruchoma, tak samo jak i odbiorca.
3. Odbieranie dźwięków polecam przy ładnej pogodzie oraz braku odczuwalnego wiatru.
4.  Przy tworzeniu wersji jak na zdjęciach, należy wykorzystać Transformator o min Mocy = 6VA.
5. Do podłączenia słuchawek w obudowie wykorzystałem gniazdo Jack.
6. Całość proponuje umieścić w obudowie.

Zastrzeżenia/Uwagi:

1. Przed założeniem słuchawek należy wyregulować poziom głośności na minimalną i stopniowo ją zwiększać. W przypadku zdejmowaniu słuchawek wykonać tą samą czynność!
2.  Unikaj głośnych dźwięków, które są odbierane blisko mikrofonu!

Zalety:

1. Niski poziom szumów.
2. Wysoka czułość.
3. Maksymalny zasięg około 40m.
4. Mały prąd spoczynkowy.

Wady:

1. Waga.
2. Tzw. strzał wynikający z załączenia układu.
3.  Wrażliwy na uderzenia, wiatr, deszcz.

Zakończenie:

Tak więc się prezentuje mikrofon paraboliczny czy tzw. podsłuchiwacz. Zachęcam do skonstruowania sobie takiego sprzętu za małe pieniądze. Pozdrawiam i czekam na pierwsze komentarze.

[Treker (Damian Szymański)]

@ELEKTRONIKBOSS witam na forum i gratuluję oryginalnego projektu - jeszcze takiego u nas nie było

[KHX]

Bardzo fajne. Swoją drogą, kiedyś zastanawiałem się jak można słuchać tego typu dźwięków, a tu proszę :). 

[marek1707]

Ja rozumiem, że hobby, garaż, amatorskie kontrukcje itd, ale warto znać i rozumieć swoje ogranczenia. Chodzi mi o listę "zalet" powyższego urządzenia, tj:

18 godzin temu, ELEKTRONIKBOSS napisał:

• Niski poziom szumów.
• Wysoka czułość.
• Mały prąd spoczynkowy.

Otóż korzystając z najtańszego, beznadziejnego w zasadzie mikrofonu oraz prymitywnego wzmacniacza będącego raczej tanią końcowką mocy a nie wzmacniaczem mikrofonowym nie mamy prawa napisać żadnego z powyższych punktów. Każdy z tych parametrów w porównaniu do każdego dedykowanego wzmacniacza mikrofonowego jest moim zdaniem beznadziejny. No, może nie licząc prądu, bo jednak niskie szumy w układzie aktywnym zwykle okupione są dużymi prądami tranzystorów a więc i sporym poborem mocy. W stosunku do czego określasz cechy swojego urządzenia? Do własnych oczekiwań? W porządku, ale napisz to wyraźnie, że spełniło Twoje oczekiwania mimo prawie zerowych kosztów. Bo w porównaniu do praktycznie dowolnego zaprojektowanego z głową sprzętu audio to jest śmieć. Nie chcę, żebyś odebrał to jako krytykę całego projektu. Narobiłeś się, zrobiłeś jak umiałeś i działa - można coś podsłuchać kierunkowo. Moje uwagi odnoszą się jedynie do oceny robiącej wrażenie obiektywnej a będącej w rzeczywistości listą pobożnych życzeń.

Usunąłem z tej listy zasięg, ale także i w tym przypadku nie wiadomo co znaczy 40m. Czy z tej odległości można w bezwietrzną pogodę zrozumieć rozmowę dwóch ludzi, czy raczej wysłuchać, że jeden z nich odpalił samochód? Zasięg - czyli najważniejszy chyba parametr użytkowy tego urządzenia zależy wprost od poziomu szumów (elektroniki) oraz od konstrukcji mikrofonu (szumy od opływającego powietrza), a tego - najważnieszej części, nie pokazałeś. Jeśłi zachęcasz do powtórzenia Twojego projektu, to niech naśladowcy wiedzą czego się spodziewać - tak jest uczciwiej.

A teraz prośba o wyjaśnienie kilku punktów na schemacie:

Jaki sens ma kondesnator C4 i jak w tym układzie działa zasilanie/ładowanie z sieci?

Co to za akumulator (w sensie rodzaju chemii) i jak zapewniłeś, że nie robisz mu krzywdy 12V transformatorem z prostownikiem szczytowym?

Czy mierzyłeś napięcie DC na wyjściu nieobciążonego niczym "zasilacza" i ile tam było?

Jaki jest sposób działania obwodu z T2? Czy dioda D1 nie powinna stać anodą na masie?

Mam wrażenie, że schemat narysowałeś już po wszystkim, tylko żeby go zaprezentować. Może trochę za szybko, może z głowy i może dlatego zabrakło weryfikacji.

20 godzin temu, ELEKTRONIKBOSS napisał:

Dwójnik C9, R2 tworzą tzw. rezerwuar sygnału wyjściowego

Nie wiem kto tak to w Polsce nazywa tym bardziej. To zwykła kompensacja indukcyjności obciążenia. Wzmacniacze mocy (w odróżnieniu od np. przedwzmacniaczy, tunerów irp) są zwykle podłączane do głośników lub słuchawek a te są indukcyjnościami niepotrzebującymi "rezerwuaru", bo prąd narasta w nich wolniej niż napięcie. Natomiast aby choć trochę skompensować zgubny wpływ indukcyjności na tranzystory końcówki mocy (i na stabilność pętli sprzężenia zwrotnego), stosuje się tzw. układ Zobela (--> Zobel network):

https://www.eetimes.com/ic-audio-power-amplifiers-and-zobel-networks-one-size-does-not-fit-all/

[ethanak]

5 minut temu, marek1707 napisał:

korzystając z najtańszego, beznadziejnego w zasadzie mikrofonu

Tutaj pozwolę sobie wtrącić swoje trzy grosze...

Na podobnym mikrofonie robiłem kiedyś "elektryczny flet" (najtańszy elektret przymocowany na gumce i kawałku gąbki do fletu podłużnego basowego), żadnych specjalnych szumów ani zniekształceń nie zauważyłem, a parędziesiąt spektakli na tym zagrałem. Może dlatego, że było to podłączone do profesjonalnego nadajnika Sony (od mikroportu)?

 

[marek1707]

Tak, to działa, ale.. w warunkach o jakich piszesz, gdy mikrofon był na samym instrumencie to pewnie i głuchy by ten flet usłyszał. Wtedy praktycznie żaden poziom szumów sprzętu nie ma znaczenia, bo SNR na wejściu był pewnie ze 100dB. No i raczej nie zasilałeś swojego mikrofonu z 12V jak tutaj. To także jest poza większością specyfikacji dla FETa znajdującego się w środku. W Twoim przypadku zrobiłeś to wystarczająco dobrze i sprzęt się sprawdził. A teraz wyobraź sobie sytuację, gdy musisz nagrać to samo źródło, ale z sali, z ostatniego rzędu foteli. Już po pierwszej próbie zacząłbyś kombinować dlaczego tak bardzo musisz podkręcić wzmocnienie i dlaczego zamiast czystych tonów dostajesz głównie szum -20dB poniżej muzyki. OK, w sensie ogólnym masz rację - mikrofony elektretowe były i są bardzo dobrym źródłem sygnału. Tylko że to, co kiedyś było 100% gwarancją studyjnej jakości dziś, po miniaturyzacji i wmontowaniu taniego przedwzmacniacza do środka stało się synonimem taniochy i jakości "telefonicznej". A w urządzeniu gdzie wszystko wisi na szumach i to one stanowią próg granicy jego działania (bo jest tylko tak dobre jak niskie szumy wprowadza i jak duży zasięg można uzyskać), używanie takiego mikrofonu i wzmacniacza LM386 jest.. żartem? Gdyby był to "demonstrator technologii", jakiś pierwszy etap budowy dowodzący sensowności powiedzmy konstrukcji samego uchwytu, talerza i ogólnej ergonomii użytkowania a potem pokazał, jak za pomocą lepszego mikrofonu może nagrać tego samego ptaka z odległości 2 razy większej a po zmianie wzmacniacza na jakąś normalną, niskoszumową kostkę audio miałby znów 2 razy większy zasięg, na 100% dałbym 

[ethanak]

42 minuty temu, marek1707 napisał:

w warunkach o jakich piszesz, gdy mikrofon był na samym instrumencie to pewnie i głuchy by ten flet usłyszał

No niezupełnie... przede wszystkim flet basowy w niskich rejestrach jest niesamowicie cichy, a musiałem wytłumić jakoś szum ze szczeliny (pionowy układ fletu jak w fagocie, mikrofon był nad szczeliną bo tylko tam nie przeszkadzał w graniu). W każdym razie mikrofonik sprawdził się również jako szpiegowski podsłuch w kilku przypadkach

Co do napięcia - nie wiem jakim napięciem zasilane są lavaliery, ale cały nadajnik zasilany jest z bateryjki 9V.

Aha, oczywiście to był Shure a nie Sony (no, ale po dwudziestu latach człowiek ma prawo się pomylić). No i jak wspomniałem - profesjonalna elektronika to nie wyjęty z szuflady LM służący w założeniu do zupełnie innych celów.

Powiem jeszcze tak: mi też brakowało tu jakiegokolwiek pokazania jak to całe ustrojstwo wygląda (ze szczególnym uwzględnieniem reflektora). Bo jak wygląda scalak to chyba wszyscy tu wiedzą

 

 

[ELEKTRONIKBOSS]

Dnia 10.11.2020 o 21:47, ELEKTRONIKBOSS napisał:

 

 

Dnia 11.11.2020 o 18:44, marek1707 napisał:

Jaki sens ma kondesnator C4 i jak w tym układzie działa zasilanie/ładowanie z sieci?

Co to za akumulator (w sensie rodzaju chemii) i jak zapewniłeś, że nie robisz mu krzywdy 12V transformatorem z prostownikiem szczytowym?

Czy mierzyłeś napięcie DC na wyjściu nieobciążonego niczym "zasilacza" i ile tam było?

Jaki jest sposób działania obwodu z T2? Czy dioda D1 nie powinna stać anodą na masie?

Ad. 1) Dziękuję za spostrzegawczość i jestem winien przeprosin, ponieważ kondensator znajdujący się na schemacie C4 na nic nie wpływa,  zauważyłem go dopiero po przeczytaniu Adnotacji  i chce powiedzieć, że musiałem go przez przypadek dołączyć przy tworzeniu rysunku. Dlatego schemat został zaktualizowany w raz z modyfikacjami.

Ad. 2) Jest to akumulator kwasowo-ołowiowy. Napięcie którym jest ładowany akumulator wynosi dokładnie 12,13V dla akumulatorów tego typu to nic złego.  Ja zastosowałem Akumulator 12V  5Ah. Wydajność mojego transformatora, który wykorzystałem jest odpowiedni pod mój akumulator. Chcę również dodać, że nie posiadam w swoim mikrofonie wskaźnika naładowania akumulatora, bo ładuję go z zasilacza laboratoryjnego, natomiast ładowanie z sieci wykorzystuje do krótkiego doładowywania akumulatora, jeżeli bym musiał ciągiem ładować z sieci umieściłbym wskaźnik. Należy pamiętać, że dobierając akumulator należy dobrać i odpowiedni transformator.

Ad. 3) Tak, mierzyłem  i  wynosi ono dokładnie 12,13V

Ad.4) Również nie zauważyłem braku masy na anodzie, schemat poprawiony. Dioda D1 ma przestać przewodzić w przypadku napięcia poniżej 11V, T2 zostaje wyłączony co blokuje układ 555.

Edytowano Listopad 13, 2020 przez ELEKTRONIKBOSS