Samtaleanlæg Projekt.

Størrelse: px

Starte visningen fra side:

Download "Samtaleanlæg Projekt."

Ingvar Brøgger
7 år siden
Visninger:

1 Projekt: Beskrivelse: I større bygninger kan det være praktisk med et samtaleanlæg, så der kan kommunikeres over større afstande. Det kan fx. være mellem stuehuset og stalden på en landbrugsejendom, eller mellem forskellige rum i et parcelhus. Der ønskes udviklet og konstrueret et samtaleanlæg til ovenstående formål. Der skal være mulighed for at koble et større antal stationer på et kabel rundt i bygningen. Konstruktionen udføres således, at kommunikation fra en vilkårlig station sendes til alle andre tilkoblede stationer. Der ønskes en rimelig god lydkvalitet, hvorfor der skal bruges en rigtig mikrofon i stationerne, og ikke blot en højtaler, koblet som mikrofon. Der skal tages hensyn til økonomien i ledningsføringen, til strømforbruget, og systemet skal være let at installere og betjene. På udgangsforstærkeren skal der være variabel lydstyrke. Det er nok for hver af grupperne at konstruere og fremstille elektronikken til en af stationerne. i indretter sammen signalerne således, at alle apparater kan arbejde sammen, uden at behøve at være ens. Hver station spændingsfødes fra en 12 volt netadapter. Der skal bruges single supply. Rapporten: Rapporten, der dokumenterer arbejdet, skal mindst indeholde: Beskrivelse af kredsløbet, Blokdiagram Beskrivelse af blokkene. Udvikling af deldiagrammer for de enkelte blokke. Beregninger for deldiagrammerne. Testresultater ORCAD / LTSpice simuleringer Forslag til forbedringer Komponentliste Konklusion / alle Thorø Side 1 af 12

2 Strategi: Der skal tages stilling til: Opdeling i funktionsblokke. Opdeling i 2 delkredsløb, Mikrofonforstærker og Højtalerforstærker. Beskriv signalniveauer, både for Sender og Forstærker Kabel, Parsnoet? Omskifter mellem Send og Modtag, med fjederretur. Mikrofontype Electret. Der skal laves Øvelse Signaler forstærkes med s Udgangsforstærker, der bruges PushPull Printplade, ( har vi desværre ikke tid til! ) Strømforsyning, netadaptor! Indbygningskasse Rapport / alle Thorø Side 2 af 12

A moving diaphragm and a fixed back plate form a parallelplate capacitor, which is charged with a DC voltage. The sound waves hitting the microphone make the diaphragm vibrate.

3 En electret mikrofon virker som en ( lyd) trykstyret strømgenerator, eller næsten blot en ( lyd ) trykfølsom modstand. Strømmen gennem den ligger mellem 5 og 5 ua, og den kan tåle en spænding mellem 1,5 og 9 olt. ( Jeg mener nu, at 12 olt er OK. ) The electret microphone is a special type of condenser microphone. A moving diaphragm and a fixed back plate form a parallelplate capacitor, which is charged with a DC voltage. The sound waves hitting the microphone make the diaphragm vibrate. As a result, the capacitance varies, which causes voltage variations across the resistor that are proportional to the incident sound signal. In the electret microphone, an electric charge is permanently "frozen" in the diaphragm or in the back plate. This removes the need for a DC voltage for the transducer, so an electret microphone only needs a power supply for its output amplifier. The electret microphone has the merits of good signal quality and low cost. Electret microphones are extremely small, making them easy to fit even into compact housings. They are relatively insensitive to electromagnetic interference, which is particularly important for digital radio communications. / alle Thorø Side 3 af 12

4 Først ses lidt på hvordan et system kan opbygges: Hver station kan opdeles i en sender og en modtager Det kan fx se således ud! HT Amp HT Amp SW2 SW3 Mic Amp Mic Amp Til anden station Når man vil sende tale, trykker man på knappen. Den skal være en type, der selv springer tilbage.! Alle tilkoblede stationer kan lytte med. Opbygning af mikrofonforstærker til et samtaleanlæg. Til mikrofonen ønskes en stabil, stiv spænding. Støj på forsyningsspændingen, som er lig høje frekvenser, kortsluttes til stel af. 9dc 2 Bestem knækfrekvensen! 1u Opgave, Se på et RCled. Simuler! / alle Thorø Side 4 af 12

5 Mikrofonen kobles nu på. Den får strøm fra en stiv spænding. 9dc 2 Mikrofonen, en electret microphone, er en slags trykstyret modstand. Eller en trykstyret strømgenerator! Dvs. at den strøm, der løber ned gennem er afhængig af lydtrykket. Altså vil der optræde en varierende spænding i punktet Umic, som er afhængig af lydtrykket. 1u Mic 5.6k Umic Signalniveauet i punktet Umic måles med Scoopet. Noter tillige DCspændingen i punkt Umic. ( DCOffset ) Herefter kan det også simuleres i Orcad. Der sættes en sin på klemmerne og Mic Det færdige kredsløb ønskes at have signalet liggende på Ucc / 2, hvilket giver størst mulige signalsving. Udgangssignalet kunne passende være 4 pp. Herefter kan vi udregne den samlede ønskede gain, A En kondensator sættes nu i serie, for at blokere for DC. 9dc 2 DCspændingen i punktet Umic er afhængig af hvilestrømmen gennem og Mic. ed at sætte en seriekondensator ind i serie med signalets videre vej overføres kun svingninger, ikke DC. 1u 5.6k Umic C5 22n OFF = 1 AMPL = 3m FREQ = 1 Mic 4 Mic For at få mikrofonsignalets DCværdi op eller ned på 4,5 olt, kan en af følgende 2 kredsløb bruges: Ikke Inverterende kobling: / alle Thorø Side 5 af 12

6 Her ses en løsning med non inv. kobling. R3 og R4 fastholder Ucc/2. 9dc 2 OFF = 1 AMPL = 3m FREQ = 1 Mic 4 1u Mic 5.6k Umic C5 22n C7 1u R3 R5 22k R4 Uin U1 R6 27k Uout1 R7 C2 1u C5 og ( R5 R3//R4 ) udgør et højpasled. Hvad er knækfrekvensen? Hvad bør den være? C2 oplades til Ucc/2, hvorefter U1 forstærker signaler i forhold til halv forsyningsspænding. Inverterende kobling: Også denne inv. Kobling kan bruges. Dette kredsløb belaster dog mikrofonsignalet mere. Hvor meget? 9dc 2 OFF = 1 AMPL = 3m FREQ = 1 Mic 4 1u Mic 5.6k Umic C5 22n C7 1u R3 R8 R4 2 U3 Evt. kan R8 gøres større. C5 og R8 udgør et højpasled. Hvad er knækfrekvensen? Hvad bør den være?? Hvad er nu signalet på Uout, ved normal tale? Hvor meget skal 2. led forstærke?? / alle Thorø Side 6 af 12

7 Samlet kan kredsløbet nu se således ud: 9dc 2 OFF = 1 AMPL = 3m FREQ = 1 Mic 4 1u Mic 5.6k Umic C5 22n C7 1u R3 R8 R4 2 U3 3 U4 4 2k Uout 4 kan gøres til et potentiometer. Og der kan sættes en kondensator over 2 for at knække bodeplottet, hvor det ønskes. Hvor?? Beregn! Eller sådan, hvis non inverting kobling anvendes:: 9dc 2 OFF = 1 AMPL = 3m FREQ = 1 Mic 4 1u Mic 5.6k Umic C5 22n 1u C7 R3 R5 22k R4 Uin U1 R6 27k Uout1 R7 C2 1u U2 1 K Uout R9 27k C3 1u De høje frekvenser kan dæmpes af en kondensator over R6. Beregn! De to kredsløb kan godt afprøves med en lille højtaler. i har nogle 6 Ohms højtalere. De belaster ikke operationsforstærkeren for meget. Det er jo begrænset, hvad den lille LM358 kan levere af strøm. Prøv nu at sætte en lille højtaler direkte på operationsforstærkerudgangen! / alle Thorø Side 7 af 12

8 Og så må det lige huskes, at signalet ligger omkring Ucc/2. Dvs. at hvis højtaleren kobles direkte på Uout, vil Pappet på højtaleren stå et stykke ude i forhold til ligevægtsstillingen. Signalet skal ned på nul. Det kan gøres med en kondensator i serie. Den skal være rimelig stor, for at få knækfrekvensen til at passe. U2 1 K Uout R9 27k C3 1u C4 47u Uout 1 64 Gnd LS1 SPEAKER Højtalerforstærker Skal man have en til at give større strøm, kan man hjælpe den ved at bruge transistorer. Undersøg følgende kredsløb: CC 2 CC CC 12dc OFF = AMPL = 4 FREQ = 1 Uin 22n U1 Q1 Q2N2222 BC337 C2 47u Q2 Q2N297A BC327 Uout R3 6 / alle Thorø Side 8 af 12

9 Grafen ser således ud: 1 Der er ret kraftig Cross Over. 5 5 s.5ms 1.ms 1.5ms 2.ms 2.5ms 3.ms (UIN) (:1) (U1:) (U) (Q2:e) Time Når der arbejdes med transistorer, er man nødt til at tage i betragtning, at der er et spændingsfald over basis til emitter på ca.,7 olt. Hvis Feedback punktet tages fra udgangen, vil en kunne kompensere for dette spændingsfald.: CC 2 CC CC 12dc OFF = AMPL = 4 FREQ = 1 Uin 22n U1 Q1 Q2N2222 BC337 C2 47u Q2 Q2N297A BC327 Uout R3 6 / alle Thorø Side 9 af 12

10 Her ses, at det er ens udgangsspænding, der ophæver Delta Ube. 1 5 Forklar opampéns reaktion. 5 s.5ms 1.ms 1.5ms 2.ms 2.5ms 3.ms (UIN) (:1) (U1:) (U) (Q2:e) Time Det ses, at spændingsdelerbroens modstande og er for små. De belaster signalet for meget!. De kan sagtens vælges til 1 K hver eller 22 K HøjtalerAmplifier. Den enkle version: Pot R5 OFF = AMPL = 4 FREQ = 1 Uin 22n CC R6 R4 U2 R8 R9 U3 CC Q4 Q2N2222 C4 1U Q3 Q2N297A 6 R7 C3 1u R4 og R5 bør være større.!! / alle Thorø Side 1 af 12

11 Den lidt mere spændende version: Det næste kredsløb bruger brokobling af højtaleren. Dette giver mere udgangseffekt! Pot R5 OFF = AMPL = 2 FREQ = Uin 1 22n R4 Ucchalv e U2 R8 Ucchalv e R9 U3 CC Q4 Q2N2222 Q3 Q2N297A CC R6 Ucchalv e 1 R7 C3 1u Ucchalv e 2 U4 3 Ucchalv e 4 U5 CC Q6 Q2N2222 Q7 Q2N297A Rhojtaler s.5ms 1.ms 1.5ms 2.ms 2.5ms 3.ms (UIN) (Q4:e) (Q7:e) Time / alle Thorø Side 11 af 12

12 Ovenfor ses en simulering af kredsløbet. Bruges der en differensmarker, ses følgende graf for udgangsspændingen: Rhojtaler s.5ms 1.ms 1.5ms 2.ms 2.5ms 3.ms (UIN) (Q4:e,Q7:e) Time Spændingen over Rhøjtaler bliver nu dobbelt så stor. Herved øges effekten med en faktor 4!! [ ] / alle Thorø Side 12 af 12

Relaterede dokumenter

Thevenin / mayer-norton Redigeret

Thevenin / mayer-norton Redigeret 6/12217 Thevenin eller MayerNortonomformninger er en måde, at omregne et kredsløb, så det fx bliver lettere at overskue. Maskeligninger: Først ses her lidt på traditionel løsning af et kredsløb: Givet