Упрощенная электроника: микрофон (сделай сам и как он работает)

Всем привет! !
Поэтому я решил создать серию новых видеороликов и инструкций, в которых я выбрал электронные компоненты, которые мы используем в повседневной жизни, и расскажу об их истории. Как они работают, как их производят.
Некоторые из моих объяснений могут быть неверными, и я приношу извинения, если ввел кого-либо в заблуждение, предоставив неверную информацию.
Но с другой стороны, мне нужно самому изучить эту электронику, чтобы написать эти инструкции, так что это поможет мне расширить свои знания.
Надеюсь, вы тоже сможете извлечь пользу из моих советов.
Кроме того, большинство пояснений в этой заметке будут даны простыми словами и аналогиями, поскольку это то, что мне под силу.
Пожалуйста, поправьте меня, если найдете какие-либо ошибки.
Инструкция на Instructables разделена на множество коротких шагов, чтобы ее было очень легко выполнить.
Пропустите эти шаги, если не хотите их видеть.
Этапы разделены в следующем порядке: 1)
Шаг 1: Посмотрите видео! 2)
Шаг 2: Что такое микрофон? 3)
Шаг 3: История микрофона. 4) Шаг 4-
Как работает микрофон? 5)
Шаг 8: Преимущества и недостатки различных типов микрофонов. 6) Шаг 9-
21: Создайте микрофон.
-
Шаг 9: материалы.
-Шаг 10-
15: изготовьте диафрагму и катушку.
-Шаг 16-
20: Установите основание и соберите микрофон.
-
Шаг 1: Проверьте микрофон. 7)
Шаги 22 и 23: навыки устранения неполадок и сортировка слов.
Пора предупредить, почему бы и нет?
Я не буду показывать вам, как сделать микрофон студийного качества.
Мой голос в микрофоне почти не слышно, поэтому, само собой разумеется, в реальной жизни он практически бесполезен.
Но это не является основной целью данной версии; на самом деле, главная задача этой версии — ознакомить с основами работы микрофона.
Кроме того, описание и история микрофона, которые вы прочтете в этом руководстве, не соответствуют качеству преподаваемого материала.
Это просто предупреждение, потому что многие люди слишком многого от меня ожидают и не будут сильно разочарованы ничем, что я делаю или показываю.
Кроме того, я ученик старшей школы, а не выпускник факультета электроники, поэтому я обязательно буду допускать ошибки. Буду очень рад, если вы поможете мне их исправить.
Кроме того, многие изображения собраны из интернета (
Анимацию создал я с помощью программы Anime Studio.
В любом случае, давайте перейдем к следующему пункту, раз уж предупреждение прозвучало.
Большая часть информации из видео включена в это руководство, но если вы предпочитаете смотреть видео вместо чтения, то просто посмотрите мое видео!
Надеюсь, это вам чем-то поможет.
Просмотр видео на YouTube также увеличит количество просмотров моих видео и, возможно, привлечет финансирование для будущих проектов, так что попробуйте!
Во-первых, что такое микрофон?
Это сенсорное устройство, преобразующее звуковые волны в электрические сигналы (аудиосигнал).
Что это за датчик?
Это устройство, которое преобразует один вид энергии в другой.
Датчики давления, лампочки и динамики являются примерами датчиков, поскольку все они преобразуют энергию из одной формы в другую.
Итак, как же классифицируется микрофон?
Микрофон также преобразует энергию из одной формы в другую, так же как он преобразует энергию звуковых волн в электрические сигналы.
Значит, это датчик.
Большинство микрофонов выдают электрические сигналы, причем изменения электрических сигналов связаны с изменениями звуковых волн, принимаемых микрофоном.
Микрофон может выполнять эту задачу различными способами, например, путем измерения, изменения сопротивления, изменения емкости и т. д.
Однако все эти различные типы микрофонов имеют одну общую черту: звуковые волны, проходя через среду, попадают на диафрагму, вызывая ее движение, что, в свою очередь, приводит к серии событий, результатом которых являются электрические сигналы на выходе.
Схема микрофона также выглядит как линия, прикрепленная к окружности, из которой выходят два штырька.
Кроме того, первые две картинки на самом деле являются GIF-анимацией.
Хорошо, история микрофона кажется мне сложной, поэтому мне придётся её упростить.
Многочисленные источники сообщают о самых разных типах информации, и некоторые источники прямо противоположны другим.
Вот информация, которая, на мой взгляд, является наиболее достоверной.
Также не беспокойтесь, если вам непонятны некоторые пояснения и названия микрофонов, приведенные здесь.
Позже я подробно расскажу о некоторых из этих микрофонов и их функциях.
Я поставлю четыре звезды микрофону, который хочу подробно описать.
Микрофон был создан для удовлетворения потребностей в связи на больших расстояниях.
В древности громкоговорители использовались для усиления голоса говорящего, чтобы иметь возможность говорить с аудиторией на расстоянии.
Позже Роберт Хук изобрел простой инструмент, названный «телефон любви» или «телефон из жестяной банки».
Жестяные банки — это просто две жестяные банки, к дну которых прикреплена металлическая проволока.
Звуковая волна вызывает вибрацию дна сосуда или диафрагмы, а окончательная вибрация передается по проволоке, достигая другого сосуда и воспроизводя звук.
Хотя это впервые позволяет передавать голос на большие расстояния по средам, отличным от воздушного, дальность передачи по-прежнему очень мала.
По мере увеличения длины провода и ослабления вибрации, услышать звук на расстоянии, превышающем небольшое расстояние, становится практически невозможно.
Примерно в 1870 году, когда телеграф начал передавать электрические сигналы и информацию по всему городу, различные изобретатели стали изучать методы преобразования звука в электрические сигналы, которые передавались по проводам.
Александр Грэм Белл, известный изобретением телефона, был одним из изобретателей, которым удалось преобразовать звук в электрические сигналы.
Он создал передатчик голоса с диафрагмой, прикрепленной к штифту, погруженному в воду.
Звуковые волны вызывают вибрацию диафрагмы, штифтов и воды, а вибрации воды приводят к возникновению различных течений в проводах, которые и создают звук.
Однако Эмиль Берлинер в 1876 году создал гораздо более совершенный кнопочный микрофон, чем жидкостной передатчик, использовавшийся в телефонах Bell.
Если вы посмотрите на третью картинку, там написано «Белл».
В берлинской системе вы можете увидеть передатчик или микрофон в Берлине слева.
Компании Bell и Berliners уже давно ведут судебный спор по поводу этого патента.
Но поскольку микрофон, установленный в Берлине, давал лучший эффект, патент был выдан на его имя, и компания Белла выкупила у него патент за 50 000 долларов.
Вот почему микрофон Berliner был встроен в телефон.
В 1878 году Дэвид Эдвард Хьюз изобрел угольный микрофон.
Однако патент на это изобретение был оформлен не на его имя, поскольку патент на угольный кнопочный передатчик был получен Томасом Эдисоном в результате длительного спора между Эдисоном и Эмиром Берлином.
Кристофер Эдвард Венте изобрел емкостной микрофон в 1917 году.
Термин «конденсатор» используется для обозначения конденсатора, и конденсаторный микрофон работает по принципу работы конденсатора.
Капитан Х в 1923 году. Дж.
Круг создает движущийся микрофон* или магнитный источник звука.
В отличие от метода преобразования звуковых волн в электрические сигналы с помощью изменения емкости или сопротивления, в этом микрофоне, как и в предыдущих моделях, используется индукция.
Сегодня нам известно, что это динамический микрофон, который мы обычно видим на сцене.
В том же году Гарри Ф. Олсен изобрел ленточный микрофон, в котором также использовался принцип индукции.
Однако, в отличие от предыдущих микрофонов, он оказался на несколько порядков впереди по качеству и четкости звука.
Вскоре после запуска ленточный микрофон стал предпочтительным выбором для студийной записи.
Но даже при этом никто не мог представить себе такое широкое разнообразие микрофонов, какое существует сегодня.
В то время микрофоны были громоздкими и дорогими, и зачастую не подходили для использования в повседневной электронике.
Всё изменилось, когда страна огня напала. :):):)
В 1964 году Гехард Сесслер и Джеймс Уэст изобрели штатный микрофон в Bell Labs — емкостной микрофон.
Ему больше не требуется источник питания высокого напряжения.
Обычно требуется конденсаторный микрофон с высоким поляризационным напряжением.
Вместо этого его можно сравнить с предусилителем.
Кроме того, стало возможным создавать микрофоны меньшего размера, чем кто-либо предполагал ранее.
Это полностью меняет индустрию микрофонов, поскольку они дешевы и просты в производстве, что делает их широко распространенными, а их небольшой размер облегчает их интеграцию в электронные устройства.
Теперь микрофон можно найти где угодно, он дешев и может быть включен практически в любую недорогую схему.
Оригинальный карбоновый микрофон состоит из четырех основных частей: источника питания, выходного каскада, диафрагмы и углеродного волокна.
С тех пор дизайн сильно изменился, но четыре основные части остались неизменными в каждом варианте.
На графике, построенном в цифровом виде, представлено упрощенное изображение угольного микрофона.
Диафрагма, изготовленная из гибкой пленки, расположена на передней или верхней части микрофона.
Металлическая пластина соединена с диафрагмой.
Провод идет от источника питания к металлической пластине.
На металлической пластине постоянно контактирует скопление частиц углерода.
Другая металлическая пластина соприкасается с частицами углерода на противоположной стороне, а провода на металлической пластине идут к выходному отверстию.
Таким образом, обычно через источник питания проходит постоянный ток к металлической пластине, затем к частицам углерода, затем к другой металлической пластине и, наконец, к выходу.
Однако, когда звуковые волны достигают диафрагмы, диафрагма начинает двигаться взад и вперед с очень большой скоростью.
При движении диафрагмы металлическая пластина перемещается вперед и назад, сжимая и разжимая частицы углерода в процессе движения.
Простая физика, немного времени.
Каждый материал обладает определенным сопротивлением, и сопротивление объекта можно найти, используя уравнение сопротивления = удельное сопротивление (
Длина/площадь поперечного сечения).
Сопротивление на обоих концах объекта пропорционально его длине.
Если длина объекта увеличивается, сопротивление возрастает.
Хорошо, теперь вернитесь к микрофону.
Когда на диафрагму воздействуют звуковые волны, металлические пластины смещаются, частицы углерода сжимаются и разжимаются, другими словами, изменяется их длина.
Как я уже упоминал выше, сопротивление изменяется при изменении длины материала.
Здесь произошло то же самое.
При сжатии углерода сопротивление уменьшается, а при сжатии углерода сопротивление увеличивается.
Если известно, что V = I/R, то вы будете знать, что выходной ток изменяется всякий раз, когда изменяется сопротивление угольного электрода.
Изменение тока будет связано со звуком, воспринимаемым диафрагмой.
Вот как в угольном микрофоне звук преобразуется в электрические сигналы.
Как я уже упоминал ранее, термин «конденсация» также используется для обозначения конденсаторов.
Конструкция конденсатора обычно очень проста.
Конденсатор состоит всего из двух проводящих пластин, разделённых изолятором или диэлектрическим материалом.
Уравнение для емкости плоского конденсатора: емкость = (
Электростатическая постоянная * площадь пластины)
Расстояние между тарелками.
Следовательно, расстояние между двумя пластинами обратно пропорционально емкости параллельно-пластинчатого конденсатора.
Запомните это.
Если вы посмотрите на упрощенную схему конденсаторного микрофона, то увидите, что спереди находится диафрагма или гибкая металлическая пластина, сразу после того, как она соединена с другой металлической пластиной.
Воздух между ними изолировал их.
Как вы помните, конденсатор представляет собой всего лишь две металлические пластины, разделённые изолятором.
Этот микрофон и две металлические пластины (
Гибкая металлическая диафрагма (задняя панель)
А также изолятор, который их разделяет (воздух).
Таким образом, этот интерфейсный блок представляет собой, по сути, простой конденсатор.
Теперь к диафрагме подсоединен провод, соединенный с резистором и выходом.
Задняя панель подключается к батарее, а затем к резистору и выходу.
В нормальных условиях через выходной каскад будет проходить стабильная мощность.
Но когда звуковая волна достигает диафрагмы, она начинает двигаться взад и вперед, и расстояние между диафрагмой и задней пластиной изменяется.
Если вы не помните, расстояние между металлическими пластинами обратно пропорционально емкости.
Следовательно, расстояние между пластинами уменьшается, а емкость увеличивается, и наоборот.
Следовательно, когда звуковая волна вызывает движение диафрагмы, емкость «конденсатора» также изменится.
Из-за изменения емкости напряжение на обоих концах резистора также постоянно меняется, и на выходе вы получите электрический сигнал, связанный со звуком, воздействующим на диафрагму.
Как следует из названия, мобильный микрофон состоит из мобильного микрофона, расположенного рядом с магнитом.
Если вы посмотрите на упрощенную схему, то увидите, что проволочная катушка прикреплена к гибкой диафрагме.
Рядом с катушкой находится постоянный магнит, который удерживает её на месте.
Провод от катушки к выходу.
Когда звуковые волны достигают диафрагмы, диафрагма начинает двигаться взад и вперед, поэтому катушка в верхней части магнита также начинает двигаться взад и вперед.
Согласно закону электрической индукции Фарадея, когда катушка проходит через магнитное поле, она ощущает изменение напряжения на катушке.
Так работает большинство турбогенераторов: катушки вращаются вокруг магнита, генерируя при этом электроэнергию.
Аналогично, в динамическом микрофоне или микрофоне с подвижной катушкой, когда катушка проходит через магнитное поле магнита, переменное напряжение или изменяющийся ток поступает на выход.
Этот изменяющийся электрический сигнал соответствует звуку, принимаемому микрофоном.
Итак, последний тип микрофона, о котором я расскажу, — это ленточный микрофон.
Он чрезвычайно похож на динамический микрофон, работающий за счет электрической индукции.
В ленточном микрофоне между двумя магнитами находится тонкий металлический выступ, а не катушка.
Когда звуковая волна достигает ленты, она начинает двигаться взад и вперед между магнитами, и переменный ток вытекает из выходного отверстия.
Таким образом, в ленточном микрофоне аудиосигнал преобразуется в электрический.
Так что там куча прекрасных
Научные преимущества и недостатки различных типов микрофонов, о которых я говорил до сих пор.
Теперь, когда мы закончили объяснение и прочую работу, мы можем приступить к изготовлению микрофона.
Я покажу, как сделать портативный катушечный микрофон.
Углеродный микрофон, ленточный микрофон тоже легко изготовить, самодельный ленточный микрофон может записывать потрясающий звук, но для меня самый простой в изготовлении — это микрофон с подвижной катушкой, поэтому я и покажу его именно так.
На всякий случай, если вы это пропустите: * не ожидайте, что этот микрофон обеспечит высокое качество записи.
* Хорошо, для изготовления микрофона вам понадобятся следующие материалы: 1)
Рулон бумажных салфеток. (
Если у вас нет рулона бумажных салфеток, вы можете свернуть в него лист бумаги. 2) Палочки для рукоделия.
Он используется для изготовления основания микрофона.
Можно заменить чем угодно. )3) Деревянные кубики. (
Опять же, вы можете использовать его вместо чего-нибудь другого, например, пружины или картона.
Деревянный куб будет поддерживать диафрагму)4)Бумажный стаканчик. (
Мы используем только плотную бумагу в стаканчике, вы можете заменить стаканчик картоном. 5) Скотч. 6) Магниты.
Магниты хорошо работают)7)
Тонкая эмалированная медная проволока. Калибр 26.
32 — это хороший диапазон.
Катушка станет тяжелее, если проволока слишком толстая)8)A 3.
5-мм гнездовой разъем для наушников.
Мне нужно две головки для микрофона.
Подключите микрофон к 5-миллиметровым штекерным разъемам для наушников компьютера.
Однако, при желании, вы можете использовать число 3.
Вместо используемых мной гнезд для наушников я использую 5-миллиметровые штекеры для наушников.
Это упростит вставку и запись.
Необходимые инструменты: 1) Ножницы 2) Паяльник 3)
Соскоблите с провода наждачную бумагу или что-нибудь подобное. 4) Клеевой пистолет (необязательно)
Итак, давайте строить!
Итак, прежде всего, нам нужно заняться динамической частью микрофона.
Возьмите рулон бумажных салфеток и сделайте отметку в 2,5 см от конца.
Отрежьте цилиндр диаметром 1 дюйм.
Проделайте отверстие в одном из концов цилиндра.
Возьмите тонкую эмалированную медную проволоку и вставьте ее в отверстие цилиндра, которое мы вырезали ранее.
Пропустите через отверстия проволоку длиной от двух до трех дюймов.
Этот дополнительный провод будет служить одним из концов катушки.
Теперь начинайте наматывать проволоку вокруг цилиндра.
Катушка проволоки 150-
200 раз по кругу цилиндра.
Намотайте катушку как можно аккуратнее и плотнее.
Используйте лак для ногтей, скотч, клей или что угодно, чтобы закрепить провода на месте, поверьте, вам не захочется, чтобы провода болтались после того, как вы их наполовину намотаете.
После завершения намотки оставьте в конце еще примерно 5-7,5 см проволоки.
Теперь закрепите катушку горячим клеем, чтобы провод не отсоединился.
Если после намотки на цилиндре останется лишнее пространство, обрежьте его так, чтобы на конце трубки оставалось около 1 см свободного места.
Мы хотим, чтобы цилиндр и катушка движения были как можно легче.
Помните, на предыдущем этапе мы оставили 1 см свободного пространства на трубке?
Возьмите ножницы и сделайте надрез длиной 1 см по периметру цилиндра.
Затем щель раздвигается.
Наш круг замкнулся!
Теперь давайте займемся диафрагмой.
Сначала снимите бумажный стаканчик и вырежьте из него большой кусок бумаги.
Поставьте двойку на листе бумаги.
На 3 см больше, чем рулоны туалетной бумаги, которые мы нарезали раньше.
Вырежьте круг.
Теперь на только что вырезанном круге отметьте еще один круг, диаметр которого примерно на 1 см больше диаметра рулона бумаги.
Теперь вырежьте круг из вырезанного круга.
Оставлю тебе кольцо.
Теперь возьмите только что отрезанное кольцо, возьмите кусочек скотча и приклейте его к кольцу.
Убедитесь, что лента полностью закрывает отверстие внутри кольца.
Обрежьте излишки ленты по краям.
Наша диафрагма готова!
Итак, как указано в заголовке шага, мы подключим диафрагму к подвижной катушке.
Подсоедините подвижную катушку к ленте диафрагмы.
Хорошо, давайте теперь обустроим нашу базу.
Сначала соедините три поделки.
Теперь приклейте деревянный кубик к одному концу палочки для рукоделия.
Теперь приклейте еще один деревянный кубик к тому же концу поделки так, чтобы расстояние между двумя кубиками было на 1/2 меньше длины диафрагмы.
Теперь поместите несколько магнитов между двумя деревянными брусками, которые мы положили ранее.
Приклейте магнит
Этот шаг необязателен.
Возьмите другой кубик и просверлите в нем отверстие, чтобы можно было прикрутить его к штативу.
Затем приклейте кубик к поделке.
Теперь снимите диафрагму и приклейте её к двум деревянным брускам.
Убедитесь, что катушка не касается магнита и может свободно перемещаться вверх и вниз вокруг него.
Если присмотреться, то можно заметить, что диафрагма моего микрофона больше не круглая, я сделал её прямоугольной, хотя это и не обязательно. Теперь возьмём 3.
Приклейте 5-миллиметровый гнездовой разъем для наушников к торцу сиденья.
Сейчас начинается самое важное.
Необходимо отсоединить два провода от катушки и снять с них изоляцию.
Пожалуйста, не пропускайте этот шаг.
Существует множество способов это сделать.
Эмалевую изоляцию можно соскоблить наждачной бумагой.
Утеплитель можно аккуратно соскоблить ножницами.
Также можно сжечь изоляцию огнём.
Теперь сделан сложный шаг.
Пошаговая инструкция по подключению проводов.
Если снять черную резиновую изоляцию с разъема, обычно обнаруживаются 4 провода, а иногда и 3.
Необходимо соединить заземляющий провод и провод микрофона с двумя проводами от катушки.
Иногда бывает сложно определить, какие провода заземлены, а какие подключены к микрофону.
На одном из снимков показана схема подключения 3.
5-мм штекер для наушников.
Однако я не могу найти 3 фотографии в интернете.
Схема подключения 5-мм разъема для наушников.
Поэтому вам нужно провести несколько проверок с помощью мультиметра, чтобы это выяснить.
Припаяйте проволоку, чтобы закрепить её намертво.
Если вы не разобрались с проводкой микрофона, не паяйте её, просто соедините провода с помощью зажима типа «крокодил».
Вы можете проверить микрофон и при необходимости переключить линию.
Наконец-то мы закончили.
На фотографии показано, как выглядит микрофон.
Подключите микрофон к компьютеру или телефону с помощью соответствующего разъема.
Включите программу для записи экрана. Я использовал Audacity на компьютере и стандартную программу записи на телефоне.
Нажмите на кнопку записи и говорите громко в диафрагму микрофона.
Для более четкого отклика слегка коснитесь диафрагмы.
Было бы здорово, если бы это сработало!
Сборка завершена!
Если это не сработает, тогда обратите внимание на следующий шаг – советы по фотосъемке.
Аудиозапись, сделанная микрофоном в довольно большом помещении, прилагается к файлу.
Имейте в виду, что я говорю очень осторожно, поэтому звук чистый.
В следующих нескольких абзацах я постараюсь решить некоторые проблемы, с которыми вы можете столкнуться при изготовлении.
Вопрос 1: Мой микрофон не поможет вам, если вы лжец!
Ваше существование столь же непопулярно, как и эта записка.
Решение: Мне очень жаль, что ваш микрофон не работал, но я могу заверить всех, что я не публиковал ложные инструкции.
Это бесчисленное количество раз случалось на YouTube, и люди обвиняли меня в том, что я не работаю на трассе.
Вопрос 2: Микрофон не работает, можете ли вы его починить?
Решение: Это лучший способ выразить свои мнения и потребности.
Хорошо, микрофон может не работать по нескольким причинам.
Вы правильно сняли изоляцию с конца катушки?
Потому что зачастую люди этого не делают, и вся проблема в том, что их микрофоны тоже не работают.
Вы подключили провод?
Это самая большая проблема, которая может у вас возникнуть.
Попробуйте заменить провод, возможно, вы неправильно подключили провод заземления и провод микрофона к разъему.
Вопрос 3: Слишком тихо!
Решение: Увеличьте масштаб аудиозаписи с помощью приложения (Audacity).
Или же проблема может заключаться в количестве рулонов.
Вы можете попробовать уменьшить вращение катушки.
Вы также можете попробовать использовать более сильные магниты.
Наконец, попробуйте заменить деревянный кубик пружиной или чем-то еще гибким, чтобы диафрагма и другие элементы, издающие шум, могли двигаться лучше.
Вопрос 4: из моего микрофона не было получено высокочастотного шума.
Решение: проблема заключается в типе производимого нами микрофона.
Высокочастотный шум имеет высокую частоту, или же волна может вызывать очень быстрое колебание частиц в среде.
Однако, поскольку подвижный катушечный микрофон крепится к диафрагме благодаря катушке, диафрагма очень громоздкая и движется недостаточно быстро, чтобы улавливать высокочастотный шум.
Вопрос 5: Микрофон улавливает слишком много фонового шума и накапливает много статического электричества!
Решение: Это микрофон для начинающих, который всегда страдает от простых недостатков.
В большинстве случаев это слишком шумно.
Однако, чтобы предотвратить попадание ветра на диафрагму, можно разместить поролоновый или фильтр спереди.
Вопрос 6: Это по-прежнему не работает.
Решение: жизнь сложна, иногда можно смириться с неудачей.
Ладно, я печатаю уже довольно долго, и, кажется, больше так продолжаться не смогу.
Так что давайте покончим с этим.
Надеюсь, эти инструкции окажутся вам полезными.
Надеюсь, это достаточно просто для понимания.
Надеюсь, я нигде не допустил ошибки в вашем сообщении.
Пожалуйста, сообщите мне, если я допущу ошибку, чтобы я мог её исправить.
Некоторые фотографии этого здания сделаны не мной, поэтому авторство принадлежит их владельцам.
Мои познания в области электроники ограничены, поэтому я еще раз приношу извинения за возможные ошибки.
Спасибо, что прочитали эту плохо написанную записку.