聲音檢測∕聲音放大器(一):模組介紹與自製LM386麥克風聲音放大器

本文旨在補充《超圖解Arduino互動設計入門》第六章「麥克風聲音放大器」單元,書本使用LM358運算放大器自製一個「半波」聲音放大器,並且透過它來製作「拍手聲控」開關。如果不打算自己DIY麥克風聲音放大器,可以選用現成的「聲音偵測」模組。

下圖是筆者選購的兩個聲音偵測模組,左邊是「高感度麥克風傳感器模塊」,在產品說明頁提到它可以檢測聲音的大小、工作電壓5V、增益可調、類比輸出。

高感度麥克風傳感器模塊和聲音檢測傳感器模塊

右邊那一款是「聲音檢測傳感器模塊」,工作電壓4V~6V,當有聲音時輸出低電位,可用於聲控燈、聲音控制和聲音檢測等場合。

這兩個模組其實是一樣的東西,它們的電路都採用LM393這個「比較器」IC。當此模組偵測到音量大於某個程度時,就輸出低電位、平時則輸出高電位;換句話說,它們用於偵測「有沒有」聲音,而不是放大聲音訊號。

使用Arduino的「序列繪圖家」描繪類比訊號波型

為了清楚比較「聲音偵測」和「聲音放大器」模組的差別,我們可以寫一個簡單的程式碼,把類比輸入腳(A0)輸出到序列埠,並透過Arduino IDE內建的「序列繪圖家(Serial Plotter)」工具描繪出類比資料:

把書本的LM358聲音放大器電路的輸出,接在Arduino Uno的類比A0腳,然後在Uno控制板執行上面的程式碼,並選擇IDE裡的「工具→序列繪圖家」指令,呈現的「聲波圖」如下:

LM358聲音放大器電路的波形輸出

同一個程式碼,將「聲音檢測傳感器模塊」的輸出連接在Arduino板的A0腳,呈現的訊號波形像「數位」訊號,幾乎只有高、低電位變化

聲音檢測傳感器模塊的波形輸出

製作如書本的「拍手聲控」開關應用,可使用「聲音檢測傳感器模塊」;但如果要製作隨音量大小變化的互動效果,例如,口形隨音量變化的玩偶,或者隨音量變化的燈光效果,上面兩個「聲音檢測」模組就不適合了。

口形變化的人偶

動手做:自製LM386麥克風聲音放大器

市面上的「聲音放大器」模組,大多是採用LM386電路的「全波」放大器。模組的外型跟「聲音檢測器」很像,購買之前請確認模組上面的IC型號,不是LM393。當然,我們也可以自己買零件從頭組裝。

LM386的電路符號和運算放大器相同,但它實際上是聲頻功率放大器,而且輸出端自動偏壓到電源電壓的一半,也就是說,聲頻放大的輸出是全波,不是只有正半波。LM386預設20倍電壓增益,只要外加少許被動元件,即可組成20~200倍增益的放大器。

全波形放大器

LM386的特點:

  • 工作電壓:4-12V或5-18V(LM386N-4型)
  • 靜態功耗(代表「無訊號輸入」)低,約4mA。
  • 外圍元件少。
  • 電壓增益可調,20-200。
  • 低失真度。

底下是LM386的接腳圖:

LM386的接腳圖

自製LM386聲音放大器的電路如下,關於LM386與此電路的進一步說明,請參閱下一篇文章。

自製LM386聲音放大器的電路

LM386麥克風聲音放大器的材料清單:

  • LM386聲頻放大器IC × 1
  • 電阻10Ω(棕黑黑)× 1
  • 電阻2.2KΩ(紅紅紅)× 1
  • 電容0.056µF (563) × 1
  • 電容0.1µF (104) × 2
  • 電容10µF × 2
  • 電容220µF × 1

電阻採1/4W,電容耐壓要大於6.3V。用麵包板組裝LM386聲音放大電路的示範:

LM386聲音放大器麵包板電路

同樣執行上一節的程式碼,連接LM386聲音放大電路所呈現的訊號波形:

LM386聲音放大電路的訊號波形

4 thoughts on “聲音檢測∕聲音放大器(一):模組介紹與自製LM386麥克風聲音放大器

    1. 不是,google的語音辨識是你在google程式畫面時,它就一直在收音,類似有個僕人一直在你旁邊聽你說話,但是它平常不會搭話,只有在聽到”ok google”關鍵字時,才會回應,跟音量大小無關。

      thanks,
      jeffrey

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