میکروفون‌های خازنی
میکروفون یک دستگاه مبدل است که انرژی صوتی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. یک میکروفون برای گرفتن نوعی صدا و تولید سیگنال الکتریکی مطابق با آن استفاده می شود. یک میکروفون دارای یک جزء حساس است که تغییرات فشار هوای ایجاد شده توسط موج صوتی را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. بسته به این جزء و روش تبدیل موج صوتی به سیگنال الکتریکی، میکروفون‌های مختلفی در زمینه الکترونیک و مهندسی صدا موجود است. از رایج ترین انواع میکروفون، میتوان به میکروفون های دینامیک، میکروفون خازنی، میکروفون الکتریکی پیزو و . اشاره کرد
میکروفون، ورودی ماژول سنسور صدا را تولید می کند و از یک دیافراگم نازک تشکیل شده است که این دیافراگم، خود یکی از صفحات خازن را تشکیل میدهد. صفحه پشتی که با فاصله‌ی بسیار کم و به موازات دیافراگم قرار دارد نیز، صفحه دوم خازن میباشد.تصویر زیر شماتیک اولیه میکروفون را نشان می دهد.
اگر صوتی در نزدیکی میکروفون پدید آید، امواج صوتی ایجاد شده توسط صدا، به دیافراگم برخورد می کند. در اثر این ضربه ها، دیافراگم می لرزد و فاصله بین دو صفحه خازن تغییر میکند.
از آنجایی که ظرفیت خازنی به طور مستقیم با فاصله بین صفحات متناسب است، امواج صوتی صدا ولتاژ دو سر خازن را تغییر می دهد که تأثیر مستقیمی بر مدار ماژول سنسور صوتی دارد.
پری امپلی فایر میکروفون
پری امپلی فایرِ میکروفون نوعی تقویت کننده با هدف رساندن سیگنال های MIC level به LINE level برای استفاده با تجهیزات حرفه ای است. خروجی میکروفون‌ها، سیگنال‌های MIC LEVEL هستند و اگر قرار است میکروفون‌ها با کنسول‌های میکس، دستگاه‌های ضبط یا ایستگاه‌های کاری صوتی دیجیتال استفاده شوند، نیاز به پری آمپ دارند.
در واقع پری امپ‌ها خروجی میکروفون(سیگنال MIC level) را به عنوان ورودی خود دریافت کرده و با اعمال كردن بهره اي مناسب به آن ، آن را به صورت سيگنال LINE level به عنوان خروجي خود ارائه میكنند.
یک پري امپ میکروفون خوب باید بتواند حداقل 60 دسی بل افزایش بهره را اعمال کند تا سیگنال های LOW- level Mic را به LINE level برساند.
مروری بر میکروفون امپلي‌فاير MAX9812
آی سی تقویت کننده میکروفون MAX9812 یک تقویت کننده میکروفون تک کاناله با گین ثابت 20dB در پكيج6 پين SC70 ميباشد كه به دليل توانايي باياس ميكروفون، سايز كوچك و نويز كمي كه دارد براي كاربردهاي قابل حمل گزينه‌ي مناسبي ميباشد.
اين امپلي فاير داراي پهناي باند 500kHz و خروجي rail_to_rail بوده و در دو ورژن MAX9812L و MAX9812H توليد ميشود.
مشخصات فنی
کاربردها
- Output Type: Analog-Voltage (Rail-to-Rail)
- GAIN: Fixed-20 dB
- Frequency Range: 20 HZ to 20 KHZ
- Sensitivity : – 44 dB ± 2 dB
For more specifications, please refer to datasheet
- Single-Lead Event Monitors for Arrhythmia Detection
- Single-Lead Wireless Patches for At-Home/ In-Hospital Monitoring
- Chest Band Heart Rate Monitors for Fitness Applications
- Bio Authentication and ECG-On-Demand Applications
ویژگی‌های ماژول GebraBit MAX9812
- Highly-Sensitive Capacitive Microphone
- On Board, ON/OFF LED indicator
- Access to SHN pin of MAX9812 amplifier
- GebraBit Pin Compatible with GEBRABUS
- It can be used as a daughter board of GebraBit MCU Modules
- Featuring Castellated pad (Assembled as SMD Part)
- Separatable screw parts to reduce the size of the board
- Package: GebraBit small (36.29mm x 32.72mm)
ماژول GebraBit MAX9812
ماژول GebraBit MAX9812 يک ماژول تقويت كننده ميكروفون است که دارای بهره‌ي ثابت بوده و تنها با ولتاژ 5V كارميكند و به دليل وجود پري امپ MAX9812 داراي قابليت باياس داخلي ميكروفون ميباشد.
با توجه به پكيج SC70 و سايز كوچك پري امپ MAX9812 و دشواري دسترسي به پين‌هاي اين پري امپ ، كاربران براي استفاده از آن و توسعه سخت افزاري و نرم افزاري آن، به يك مدار راه انداز نياز دارند.GebraBit با پياده سازي مدار اين پري امپلي فاير و ارائه دسترسي به پين‌هاي مهم MAX9812 اين امر را براي كاربران محقق ساخته است.
براي راه اندازي اين ماژول كافيست آن را در برد بورد قرار داده سپس با دادن ولتاژ مورد نیاز به پين‌هاي تغذيه ، ماژول را با هریک از برد های اردوینو، رزبری پای ، دیسکاوری و مخصوصا ماژول GebraBit STM32F303 یا GebraBit ATMEGA32 که پیشنهاد ما استفاده از ماژول های توسعه میکروکنترلری GebraBit هست،راه اندازی و ولتاژ خروجی را توسط ADC داخلی هر یک بخوانید.
دلیل پیشنهاد ما در راه اندازی ماژول GebraBit MAX9812 با ماژول های توسعه میکروکنترلری GebraBit مانند GebraBit STM32F303 یا GebraBit ATMEGA32 ، سازگاری ترتیب پین های همه ماژول های GebraBit با هم بوده(استاندارد GEBRABUS) که فقط کافیست ماژول GebraBit MAX9812 را مانند تصویر بالا ، به صورت Pin_to_Pin روی GebraBit STM32F303 یا GebraBit ATMEGA32 قرار داده و به راحتی ماژول GebraBit MAX9812 را فعال کرده و مورد استفاده قرار دهید.
معرفی بخش های ماژول
میکروفون
ميكروفون به كار رفته در اين ماژول از نوع خازني میباشد و داراي دو پايه است كه يكي از پايه‌هاي آن به ورودي پري امپلي فاير متصل است و سيگنال صوتي خروجي از ميكروفون را به عنوان ورودي براي اعمال گين مناسب، به پري امپلي فاير MAX9812 ميدهد. پايه‌ي ديگر آن نيز به منظور دريافت ورودي باياس low- noise ميكروفون به پايه‌ي باياس اختصاصی MAX9812 متصل گرديده است.
پري امپلي فاير MAX9812
آي سي اصلي ماژول GebraBit MAX9812 بوده و با دريافت خروجي ميكروفون و اعمال گين مناسب، قدرت صوت دريافتي را بهبود ميبخشد.
LED تغذيه
با اعمال ولتاژ 5V به ماژول از طريق پين‌هاي تغذيه، اين ال اي دي روشن خواهد شد.
پین های ماژول
پین های تغذیه
- 5V : همانطور كه پيش‌تر گفته شد، ماژول GebraBit MAX9812 تنها با ولتاژ 5V كار ميكند. پين5V وظيفه‌ي تامين اين ولتاژ را دارد.
- GND : این پین زمین مشترک برای تغذیه ماژول است.
پين خروجي
- AO : اين پين ،پين خروجي اصلی ماژول یعنی پین خروجی آنالوگ ماژول است كه امكان دسترسي به خروجي Rail_to_Rail ماژول را براي كاربر فراهم ميسازد. خروجی این پین، با تغییر شدت و کیفیت صوت، تغییر خواهد کرد.
براي گرفتن ديتاي صدا نيز كافيست پينAO را به پين ADC ميكروكنترلر مورد نظر وصل كنيد.
پین shout-down
- SHN : اين پين، وظيفه‌ي كنترل فعال يا خاموش بودن MAX9812 را برعهده دارد.
براي فعال بودن و عملكرد عادي MAX9812 ، اين پين بايد داراي مقدار high باشد يعني بايد به VCC متصل شود و براي حالت shout-down بايد داراي مقدار Low بوده و به GND وصل شود. اين پين هيچگاه نبايد بدون اتصال رها شود.
اتصال به پردازنده
اتصال با GebraBit STM32F303
با توجه به تطبیق پین‌های ماژول GebraBit MAX9812 با ماژول میکروکنترلری GebraBit STM32F303 و سازگاری پین‌های هر دو ماژول با استاندارد GebraBit ، برای اتصال ماژول GebraBit MAX9812به ماژول میکروکنترلر GebraBit STM32F303، کافیست ماژول را به صورت Pin_to_Pin روی میکروکنترلر GebraBit STM32F303 قرار داده و با اعمال ولتاژ 5V به پین‌های تغذیه، ماژول را فعال کنید.
اتصال GebraBit ATMEGA32A
با توجه به تطبیق پین‌های ماژول GebraBit MAX9812 با ماژول میکروکنترلری GebraBit ATMEGA32A و سازگاری هر دو ماژول با استاندارد GebraBit، برای اتصال ماژول GebraBit MAX9812به ماژول میکروکنترلر GebraBit ATMEGA32A ، کافیست ماژول را به صورت Pin_to_Pin روی میکروکنترلر GebraBit ATMEGA32A قرار داده و با اعمال ولتاژ 5V به پین‌های تغذیه، ماژول را فعال کنید.
اتصال با ARDUINO UNO
برای اتصال ماژول GebraBit MAX9812 به ARDUINO UNO مراحل زیر را دنبال کنید:
- پین 5V ماژول MAX9812 را به پین 5V خروجی برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم قرمز)
- پین GND ماژول MAX9812 را به پین GND برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم سیاه)
- پین‌آنالوگ AO ماژول MAX9812 را به یکی از پین‌های آنالوگ برد ARDUINO UNOمتصل کنید.(سیم آبی)
- پین SHN ماژول MAX9812 را به یکی از پین‌های دیجیتال برد ARDUINO UNOمتصل کنید.(سیم سبز)
نحوه اتصال موارد ذکر شده در بالا،در این تصویر مشاهده می شود: