Электроника для начинающих

Сигнал управления должен быть точен. Как правило, сигнал может быть 0 или 5 В. Чтобы привести сервопривод на положение 0°, мы должны создать последовательность импульсов в 5 В, длительностью 1 с и с паузой 20 мс. Увеличивая длительность импульса, мы будем двигать вал серводвигателя от 0° до максимального значения (например, на 180°) с импульсами длительностью 2 мс.

Громкоговорители

Существуют различные устройства, способные преобразовывать электрический сигнал в звук. Наиболее распространенным является динамический громкоговоритель или динамик, в котором ток течет в катушке, которая двигается вверх-вниз вдоль постоянного магнита. Катушка соединена с мембраной. Подавая различный ток, мы управляем движением катушки в магнитном поле и производим звук соединенной с ней мембраной. Для включения громкоговорителя нужно определенное количество энергии, которая подается от силовых цепей. Характеристиками громкоговорителей являются:

• Импеданс: это волновое сопротивление громкоговорителя. Оно выражается в омах и имеет очень низкие значения (4, 8, 16 Ом).

• Мощность: максимальный сигнал, который громкоговоритель способен выдержать без повреждений.

• Диапазон частот: большие громкоговорители способны лучше производить низкие частоты и называются сабвуферами (громкоговорители низких частот). Громкоговорители для высоких частот называются твитерами, а те, которые используются для средних частот, называются громкоговорителями среднего диапазона. Чтобы охватить все частоты, вы можете объединить несколько громкоговорителей с фильтрами, которые разделяют частоты (кроссовер).

Рис. 2.45. Мембранный громкоговоритель и его символ (слева), пьезоэлектрический зуммер (справа)

Чтобы воспроизводить звуки, мы можем также использовать пьезоэлектрические зуммеры и генераторы. Пьезоэлектрические приборы используют свойства некоторых материалов изменять свою собственную механическую структуру, когда через них проходит электрический ток. Это не оченьмощные устройства, не сравнимые с Hi-Fi-устройствами, но они идеальны для генерирования простых звуковых сигналов.

Зуммеры – это электромеханические устройства, похожие на реле и создающие вибрирующий звук: небольшой электромагнит приводит в движение мембрану, которая производит жужжащий звук. Зуммеры являются простыми предупреждающими устройствами, и их звук не может быть изменен.

Микрофоны

Микрофон преобразует механические колебания в электрический сигнал. Его принцип работы противоположен принципу работы громкоговорителя: звуковые вибрации передвигают катушку, погруженную в электрическое поле, которое генерирует ток, пропорциональный уловленному звуку. Чем выше чувствительность микрофона, тем он лучше. Раньше, в старых телефонах, микрофоны содержали капсулу с углем, который под воздействием механической нагрузки изменял электрическое сопротивление капсулы. Современные микрофоны часто содержат тонкие пластины, погруженные в магнитные или электрические поля. Конденсаторные и электретные микрофоны изготовлены по принципу конденсатора: одна из пластин соединена с мембраной микрофона и, вибрируя, производит электрический сигнал.

В ленточных микрофонах звуковой сигнал улавливается с помощью тонкой металлической пластинки в магнитном поле.

Сигналы, поступающие от микрофона, всегда очень слабы и требуют усиления для использования.

Рис. 2.26.

Символ микрофона и микрофонные капсулы различных типов с частицами угля (А), электретный (Б), мембранный (В)

Каждый микрофон имеет определенное сопротивление на выводах, называемое импедансом. Есть микрофоны с низким импедансом до 500 Ом. Микрофоны с высоким импедансом обладают сопротивлением в несколько десятков килоом.

Сопротивление зависит от типа микрофона, что необходимо принимать во внимание при подключении устройства к усилителю, когда производится так называемое согласование импеданса. Если микрофон имеет низкое сопротивление, вы должны подключиться к высокому сопротивлению на входе, таким образом, на входе не будет поглощаться ток, затухая сигнал.

Если микрофон обладает высоким сопротивлением, подключив его к входу с низким сопротивлением, мы глушим сигнал. Существует эмпирическое правило, которое гласит, что микрофон должен быть подключен к усилителю, имеющему сопротивление по меньшей мере в десять раз выше.

Характеристики микрофона:

• Частотный диапазон – микрофоны могут быть более чувствительны к определенным диапазонам частот, одни лучше подходят для низких частот, а другие более чувствительны к высоким частотам.

• Чувствительность – это эффективность в преобразовании звукового давления в напряжение на выходе.

• Направленность – указывает, является ли устройство направленным или может улавливать звуки в разных направлениях. Направленность иногда обозначена на диаграммах, на которых ненаправленные микрофоны имеют форму сердца (кардиоиды).

• Импеданс – это сопротивление микрофона.

Решения

Упражнение на чтение резисторов

красный, красный, коричневый = 221 = 220, то есть 220 Ом.