Ich bin noch neu in der Elektronik und mache dies, um mehr über Schaltungsdesign und Filter zu erfahren. Mikrocontroller möchte ich nicht verwenden. Ich möchte eine rein analoge Lösung.
Ich versuche, einen Frequenzdetektor zu bauen, der zwischen 5-10 verschiedene Frequenzen erkennt. Es gibt ein Mikrofon, einen Verstärker, eine Reihe von Bandpassfiltern und eine LED, die jedem Filter entspricht. Das Ziel ist es, einen relativ reinen Ton in das Mikrofon zu spielen und eine bestimmte LED aufleuchten zu lassen, die die Frequenz des Tons anzeigt. Ich möchte, dass jeder Filter einen Bereich von etwa 100 Hz hat. Die Bereiche werden 100-200, 200-300, 300-400, 400-500, 600-700 und vielleicht noch einige mehr sein.
Wenn ich einen Ton von 250 Hz spiele, sollte die LED, die dem Bereich von 200-300 Hz entspricht, aufleuchten.
Die Methode, an die ich dachte, ist, Komparatoren nach den BP-Filtern zu haben, damit ich die Frequenzen abschneiden kann, die ich nicht will. Der Ausgang des Komparators wird mit der LED verbunden. Ich würde viel lieber den Filter das Abschneiden übernehmen lassen, als Komparatoren verwenden zu müssen, aber brauche ich nicht einen sehr hohen Q-Filter, damit die LED für Frequenzen unmittelbar hinter dem Abschneidebereich vollständig ausgeschaltet ist, anstatt gedimmt zu sein? Wie kann ich dies tun, ohne Komparatoren zu verwenden?
Mein vorgeschlagenes Flussdiagramm der Schaltung ist Mikrofon -> Bandpassfilter -> Verstärker -> Gleichrichter -> Tiefpassfilter -> Komparator (vielleicht) -> LED
Unabhängig davon, ob ich Komparatoren verwende oder nicht, muss ich die Eingangsspannung kennen, damit ich sie auf den richtigen Pegel verstärken kann, um die LED zum Leuchten zu bringen. Wie kann ich dies tun, wenn ich einen Ton im Elektretmikrofon spiele, ändert sich die Ausgangsspannung je nachdem, wie laut es ist und wie nahe es am Mikrofon ist. Wie kann ich das beim Schaltungsentwurf berücksichtigen? Ich habe nach Schaltplänen für die automatische Verstärkungsregelung gesucht, aber es sieht für meinen Geschmack etwas zu kompliziert aus und würde das Projekt viel komplexer machen. Gibt es eine andere Möglichkeit?
Welche Art von Bandpassfilter könnt ihr empfehlen? Ich weiß, dass es zwei Hauptkategorien gibt, passiv und aktiv, aber ich weiß nicht genug, um zu beurteilen, welche für diese Anwendung am besten geeignet ist. Ich tendiere zu aktiv, weil ich dann keine Induktivitäten verwenden muss, die teuer sind und möglicherweise Störungen verursachen könnten, wenn sie nicht richtig abgeschirmt sind. Nach dem, was ich gelesen habe, sind aktive Filter einfacher zu entwerfen und weniger abhängig von der angeschlossenen Last, was für mich ein Pluspunkt ist, da ich Anfänger bin. Da aktive Filter auch einen "eingebauten" Verstärker haben, habe ich gewonnen Es muss kein separater Verstärker hergestellt werden. Fehlt mir etwas?
Um die Frequenz eines relativ reinen Tons zu erkennen, braucht man keine Filter. Alles, was Sie tun müssen, ist die Grundfrequenz in eine Spannung umzuwandeln, indem Sie einen Frequenz-Spannungs-Wandler wie den LM2907 verwenden . Sie können dann den Spannungsausgang in einen LM3914 Punkt/Balken-LED-Anzeigetreiber einspeisen.
Ein bisschen Filtertheorie bringt also etwas Schlamm in dieses Projekt. Wenn Sie sich nicht Filter höherer Ordnung ansehen (lesen Sie kompliziert), fällt ein Filter erster Ordnung nur bei 20 dB / Dekade ab, was bedeutet, dass Ihre Filter ihre Bänder nicht sehr gut isolieren. Dies könnte für 250 Hz funktionieren, aber was ist mit 290 Hz? Möglicherweise haben Sie so wenig Filterung, dass 3-4 Lichter für eine bestimmte Frequenz aufleuchten. Eine automatische Verstärkungsregelung würde bei diesem Problem helfen.
Der einfachste Weg wäre, einen Verstärker und ein paar passive Filter zu haben, aber sie wären wahrscheinlich bei diesen Frequenzen groß und teuer. Ihr anderer Gedanke, aktive Filter zu verwenden, wäre eine zweite Wahl. Etwas komplizierter, aber günstiger und kompakter.
Sie sind auf dem richtigen Weg, aber am Ende des Tages werden Sie ohne automatische Verstärkungsregelung oder Filter hoher Ordnung wahrscheinlich von den Ergebnissen enttäuscht sein.
Verstärken Sie das Signal und führen Sie es durch einen Filter, puffern Sie den Ausgang des Filters und richten Sie die Spannung mit einem Vollwellengleichrichter, einem Glättungskondensator und einer weiteren Diode gleich, um die Brummspannung zu beseitigen. Senden Sie den Ausgang in eine richtig vorgespannte DC-Verstärkerstufe, die die LED ansteuert. Das DC-Signal ist bei Werten außerhalb der Grenzfrequenz niedrig, nähert sich jedoch einer höheren Spannung, wenn sich das Signal der Resonanzfrequenz nähert, sodass Sie die richtige Balance zwischen den Stufen finden müssen.
Es könnte einfacher sein, dies mit Operationsverstärkern zu tun (um einen Proof of Concept zu erhalten), bevor Sie dies mit MOSFETs oder BJTs angehen.
Passant