Een goedkope LDC-condensatormicrofoon wijzigen - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Ik ben al heel lang een audioman en een fervent doe-het-zelver. Wat betekent dat mijn favoriete soorten projecten betrekking hebben op audio. Ik ben er ook vast van overtuigd dat een doe-het-zelf-project cool moet zijn als er een van de twee resultaten is om het project de moeite waard te maken. Het moet ofwel iets zijn dat je niet in de handel kunt krijgen, of iets dat je zelf kunt bouwen dat veel goedkoper is dan kopen wat in de handel verkrijgbaar is. Dit project is van de tweede soort. Bouw een goedkope maar goede LDC-microfoon. LDC staat voor "Large Diaphragm Condenser". Dit project kan voor ongeveer $ 50 aan onderdelen worden gebouwd en wedijvert met microfoons die veel meer kosten. Het is stil, klinkt erg neutraal en kan grote SPL (Sound Pressure Levels) aan.

Eerst een beetje geschiedenis van microfoons. Er zijn drie basistypes in gebruik voor studio- en live geluidsgebruik; dynamische microfoons, lintmicrofoons en condensatormicrofoons. Een dynamische microfoon is als een luidspreker, maar dan omgekeerd. Een klein diafragma is gekoppeld aan een draadspoel die beweegt wanneer geluid het diafragma raakt. De spoel bevindt zich in een magnetisch veld. Wanneer het beweegt, wordt een klein elektrisch signaal gegenereerd dat u vervolgens kunt versterken of opnemen dat het geluid vertegenwoordigt. Een lintmicrofoon is vergelijkbaar, behalve het lint, een dunne strook folie, meestal aluminium, wordt in een magnetisch veld geplaatst. Geluidsgolven zorgen ervoor dat het lint in het veld beweegt en er wordt een elektrisch signaal gegenereerd. Lees hier meer: Microfoons

Een condensatormicrofoon begint met een heel dun membraan waarop metaal is gesputterd zodat het elektriciteit geleidt. Het membraan wordt uitgerekt en zeer dicht bij een achterplaat geplaatst om een condensator te vormen. Opa Ryckebusch noemde condensatoren condensatoren en nu weet je dat we ze eigenlijk condensatormicrofoons moeten noemen… Als geluidsgolven het diafragma raken en het beweegt, verandert de capaciteit. Als er een lading op de condensator zit, zal er een verandering in de spanning zijn die overeenkomt met het geluid. Net als de andere twee microfoonontwerpen hierboven, krijg je het geluid als je de spanning versterkt of opneemt. Er zijn twee stijlen condensatormicrofoons. Sommige gebruiken een hoge spanning (50-70 volt) om de condensatorcapsule op te laden en andere gebruiken een zogenaamde Electret-capsule. De Electret (Electrostatic) heeft een permanente lading die ermee verbonden is, lees hier: Electret.

Wat dit voor ons betekent, is dat als we een Electret-capsule gebruiken, het niet nodig is om er 50-60 volt op toe te passen, wat een eenvoudiger circuit betekent.

een van de voordelen van een condensatormicrofoon is dat het diafragma erg licht kan zijn en dat het gemakkelijker is om er een vloeiendere frequentierespons mee te krijgen. Het nadeel is dat je heel voorzichtig moet zijn wanneer je het signaal van het diafragma krijgt zonder ruis toe te voegen, wat ons bij de elektronica brengt.

Om het signaal van de capsule af te trekken, heb je een apparaat met een zeer hoge impedantie nodig. Buizen hebben deze bedekt en waren de belangrijkste manier waarop dit 40 jaar geleden werd bereikt. Om niet in discussie te gaan over de sonische kwaliteit van buizen versus iets anders, moet je toegeven; het gebruik van een buis in een microfoonlichaam leent zich niet voor eenvoud. Of normale doe-het-zelf-vaardigheden! Na de buis werd de Field Effect Transistor of FET uitgevonden. Dit is hoe de meeste condensatormicrofoons tegenwoordig werken. Zelfs de echt goedkope microfooncapsules hebben er een inwendig gemonteerd. Een Duits bedrijf Schoeps. misschien wel een van de beste microfoonfabrikanten ter wereld, ontwierp een circuit voor condensatormicrofoons dat definieerde hoe dit lang geleden werd gedaan. Zie het Schoeps Circuit voor details. (Als je "Schoeps-circuit" googelt, is dit wat je vindt!) Het circuit werkt op fantoomvoeding van de microfoonvoorversterker. Een deel van dit circuit wordt gebruikt om een stabiele hoogspanning te genereren om de capsule op te laden. In ons geval hebben we dat niet nodig. De doe-het-zelf-gemeenschap vereenvoudigde dit circuit tot zijn basisvorm voor electret-capsules die bijna identiek is aan het originele Schoeps-circuit. Scott Helmke ontwierp een versie van dit circuit voor zijn "Alice" -microfoon. Ik gebruik hetzelfde circuit met iets andere waarden en een andere FET-transistor. Ik koos voor de J305 die wordt gebruikt door verschillende van de high-end fabrikanten. Ik heb het hier gevonden. Je kunt zeker de onderdelenlijst van Scott gebruiken. Zijn laatste lijst is van 2013 en de onderdelen zijn verkrijgbaar bij zowel Mouser als Digikey. Ik bouwde het circuit op een klein perfboard dat perfect is om in de microfoonbehuizing te passen.

Hier is hoe het circuit werkt; laten we eens kijken naar het signaalpad en vervolgens naar het vermogen:

De 1Gig (Ja, één gigohm…) weerstand ontwikkelt het signaal dat van de capsule komt. De FET en de twee 2,43K-weerstanden vormen een fasesplitter en impedantie-omzetter. De twee.47uF condensatoren koppelen de signalen aan de twee bipolaire transistoren. Dit zijn PNP-transistoren die zijn ingesteld als emittervolgers. De twee 100K-weerstanden zorgen voor een bias van de transistors. Uber eenvoudig. Als je je afvraagt over de 1gig-weerstand, is dit de sleutel tot een condensatormicrofoon. Het is ook het duurste onderdeel en kost ongeveer $ 2 per stuk van Digikey. Aan de voedingskant sluiten we de microfoon aan op fantoomvoeding van een mixer of voorversterker. Dat brengt 48 volt op pinnen 2 en 3 van de XLR-connector en de twee transistoren. UPDATE oktober 2015: Ik heb twee 22nF-condensatoren toegevoegd aan de XLR-aansluitingen en twee 49Ohm 1% weerstanden op de ingangen van de transistors voor RF-ruisonderdrukking. Ik realiseerde me dit pas toen ik een andere microfoonvoorversterker gebruikte in een "lawaaierige" omgeving. Schema bijgewerkt! De weerstand van 6,8K en de zenerdiode nemen dat en laten het zakken tot 12 volt. De 10uF- en 68uf-condensatoren samen met de 330Ohm-weerstand filteren dit en zorgen voor een stabiele spanning op het FET-circuit. Nogmaals, heel eenvoudig en elegant. Het kritieke onderdeel en waar we het nog niet over hebben gehad, is de capsule zelf. Ik gebruik de TSB2555B van JLI electronics. het is een Transound-capsule en dat maakt dit project tot wat het is. Het kost $ 12,95 en gebruikt nikkel in plaats van goud op het diafragma. Het wordt ook commercieel gebruikt in ten minste één microfoon die ik ken, de CAD e100s.

Nu we de capsule en elektronica helemaal klaar hebben, kun je er een inbouwen in elke behuizing die je maar wilt. Ik heb dit geprobeerd en een paar dingen geleerd. Vanwege de hoge impedantie van de capsule en de FET-elektronica werkt de draad tussen de twee als een antenne en tenzij het geheel volledig wordt afgeschermd door een metalen of metalen scherm, heb je allerlei soorten ruis. Zowel 60Hz brom als witte ruis van alle RF die erin lekt. In wezen moet je de capsule en elektronica in een kooi van Faraday plaatsen.

Ik heb een gemakkelijkere manier gevonden dan mijn eigen te bouwen. Het blijkt dat er verschillende in China vervaardigde, echt goedkope microfoons zijn die eigenlijk geweldige metalen behuizingen hebben, enigszins degelijke elektronica (zeer vergelijkbaar circuit …) en een kleine capsule. En de kosten ongeveer $ 20 dollar. Ze vormen een geweldig donorlichaam, en daar gebruiken we het voor. Zoek ze op eBay door te zoeken naar "BM700" en "BM800" microfoons. Ik heb de mijne voor ongeveer $ 22. Interessant is dat, zoals je op de foto's kunt zien, er geen BM800 op staat. Het kwam ook in een papieren mailer met het schuimrubberen omhulsel, maar geen doos. OK, nu we de achtergrond hebben behandeld, laten we er een bouwen!

Bewerken: 9 oktober: Hier is wat audio met deze opname van mijn kinderen middelbare schoolorkest: Guyer HS Intermezzo Orchestra

Stap 1: Stap één: de elektronica

Het elektronicagedeelte is eenvoudig op een of ander perfboard te bouwen. Ik sneed de mijne tot 1 "bij ongeveer 1,5" en vulde hem vervolgens van de PNP-transistoren die naar het FET-uiteinde toe werkten. Het kritieke deel hier is de kruising van de FET-poort en de 1gig-weerstand. Merk op dat ik de leads "zwevend". Dit is waar de FET-poort naar de capsuledraad wordt aangesloten. We willen niet dat ik iets aanraak of de printplaat gebruikt die fluxresten heeft of vocht aantrekt in een omgeving met een hoge luchtvochtigheid. Kijk ook naar de positionering van de FET. Zie de datasheet in het artikel. Ik had mijn pin 1 van de FET achterstevoren totdat ik me realiseerde dat de positie die in het gegevensblad wordt vermeld, het bovenaanzicht van de transistor was, niet de onderkant. Als u door Scotts aanbevolen FET gebruikt, download dan het gegevensblad en lees het! Ik liet een plek aan één kant waar ik een gat moest boren dat groot genoeg was voor de montageschroef om het aan het chassis te houden. Ik heb hier echt geluk gehad … Ik heb dit gebouwd voordat ik erover nadacht hoe ik het zou monteren.

Stap 2: Stap twee: demonteer de originele microfoon

Pak de microfoonbehuizing en schroef de basis los. Hierdoor kunt u van de metalen huls glijden die het circuitgebied bedekt. Opmerking: je microfoon kan variëren. Ik heb deze van verschillende leveranciers gekocht en ze waren vergelijkbaar, maar zeker anders. Nadat de huls is verwijderd, verwijdert u de twee kleine schroeven die in de originele printplaat vastzitten. Soldeer vervolgens de onderste drie draden los. We zullen deze hergebruiken om het nieuwe bord aan de XLR-connector te bevestigen. U kunt de capsuledraden doorknippen of losmaken. Die gaan we vervangen.

Verwijder nu de twee schroeven waarmee de mand aan de behuizing is bevestigd. De mand komt los en legt de originele capsule bloot. Dit origineel is in een stukje foam gemonteerd en in de plastic capsulehouder geperst. Bewaar de schroeven!

Er zijn twee schroeven die de plastic capsulehouder aan het metalen frame houden. Verwijder die en scheid de twee. Je hebt nu een volledig gedemonteerde microfoon.

Stap 3: Stap drie: de nieuwe capsule voorbereiden en installeren

Ik heb er twee gebouwd en de capsulehouders waren beide verschillend. Bij deze kun je de oude capsule voorzichtig naar buiten duwen en vervolgens het schuim verwijderen. De andere had niet het schuim, maar kleine plastic zijverlengingen om de 90 graden. Ik knipte die uit met kleine knipsels en gebruikte toen een druppel hete lijm om de nieuwe capsule op zijn plaats te houden. In deze microfoon heb ik een klein stukje van het schuim gesneden en gebruikt om de nieuwe capsule erop te drukken. Voordat u dit doet, wilt u korte draden solderen om van de capsule naar de elektronica te gaan. Ik gebruikte wat 24 gauge gevlochten draad die ik al had. Je kunt de originele capsuledraden hergebruiken als je wilt. Ik hou van teflon geïsoleerde draad. De isolatie smelt niet wanneer deze per ongeluk wordt aangeraakt door een soldeerbout.

Stap 4: Stap vier: bevestig de capsulebevestiging

Gebruik de twee kleine schroeven en bevestig de capsulehouder opnieuw. Er zijn vier kleine gaatjes, maar slechts twee van hen zijn voorzien van schroefdraad. Dit was hetzelfde op mijn beide microfoons. Pas op dat het lipje aan de onderkant van het metalen frame niet zit. Het tabblad is in de richting van het geluid gericht. Het komt overeen met de metalen hoes die is bedrukt met de naam van de microfoon. Nu kan dit variëren! Een van mij was helemaal niet gelabeld. Op deze kun je de merknaam lezen. Denk niet dat het snel een begrip zal worden. Zodra dat is gemonteerd, voert u de kleine draadjes voor de capsule door de andere gaten in het metalen frame.

Stap 5: Stap vijf: monteer en sluit de elektronica aan en zet hem vervolgens weer in elkaar

In mijn geval heb ik mijn printplaat gebouwd voordat ik wist hoe ik hem ging monteren. Hiervoor moest een gat worden geboord met alle componenten er al op. Niet de beste manier om dit te doen. Ik had een paar kleine 4-40 hoekbeugels voor het monteren van printplaten in mijn projectbak. Met behulp van een van die heb ik de printplaat op het metalen frame gemonteerd. Je zou de baord direct kunnen monteren zolang je geen korte broek maakt.

Eenmaal gemonteerd sluit u de XLR-connector aan volgens het schema. Sluit vervolgens de capsule aan. Wees voorzichtig met de positieve kabel van de hoofdcapsule, aangezien deze wordt aangesloten op de kruising van de 1gig ohm-weerstand en de gate-kabel van de FET. Deze zweeft in de lucht en zorgt zo voor een verbinding met een zeer hoge impedantie.

Schuif de metalen behuizingshuls terug op zijn plaats. Let op het lipje en de bijbehorende kleine uitsparing op de mouw.

Schroef de basis met schroefdraad erop en de microfoon is klaar.

Stap 6: testen, gebruiken en verder verkennen

Sluit uw nieuwe microfoon aan op een mixer of microfoonvoorversterker met fantoomvoeding en zorg ervoor dat deze werkt. De meeste problemen zijn te wijten aan verkeerde bedrading. Brom of zoem is meestal een probleem met de aardingsbedrading.

Deze microfoon staat daar met de meeste grootmembraancondensatoren. Ik bezit een paar hele goede en het levert. Werkt prima op zang, akoestische gitaar. Ik ben bezig om er een paar dingen mee op te nemen en zal links in de Instructable plaatsen als ik dat doe.

Ik ben echt heel blij met de prestaties van deze microfoon. Het komt allemaal uit een microfooncapsule van $ 13 (minder als je er tien koopt …). Ik ben voor 90% klaar met een project met meerdere capsules voor het opnemen van stereo. Dat Instructable komt binnenkort.

Update oktober 2015: Ik heb de kans gehad om een orkest op te nemen met deze Soundcloud-link. Ik heb ook geluid gedraaid voor het vrijwillige Food Truck fest en had het plezier om deze op het podium te gebruiken met verschillende getalenteerde vocalisten en een Jazz Trio. De microfoon klonk geweldig en erg transparant.

Voor meer informatie over doe-het-zelf microfoons in het algemeen raad ik de microfoonbouwersgroep op Groups IO ten zeerste aan.

En als je een niet-elektrietmicrofoon wilt bouwen of aanpassen, kijk dan bij Microfoononderdelen. Ik heb een paar microfoons gebouwd met zijn CK-12 Capsule.

Veel plezier met opnemen!

Stap 7: Update januari 2016! Pimp dat circuit

Na er een paar te hebben gebouwd, het originele Schoep-circuit te hebben bestudeerd en een beetje geschoold te zijn geweest door een aantal veteranen van de microfoonbouwersgroep, kwam ik met een verbeterd circuit. Ik noem het de "Pimped Alice". Er zijn drie belangrijke veranderingen:

1. De toevoeging van nog twee RF- en EMI-onderdrukkingscondensatoren. De twee 470pF die de basis van de twee PNP-transistoren met aarde verbinden. Deze helpen bij alles wat de FET oppikt en beperken de bandbreedte van de PNP-zendervolgers.

2. Het gedeelte dat 12V levert aan het FET-circuit is gewijzigd. We hebben de 47uF-condensator opladen van de fantoomvoeding die in de microfoon komt van XLR-pinnen 2 en 3 via de 49,9 ohm-weerstanden en de twee PNP-transistoren. Het levert een mooi pad met lage impedantie voor audiofrequenties die de zaken een beetje opruimen. Van daaruit gaan we naar de 4.7K-weerstand naar de zenerdiode. Deze weerstand bepaalt en beperkt de geleidingsstroom die de zenerdiode gebruikt. Zenerdiodes kunnen een kleine hoeveelheid elektrische ruis produceren vanwege hun werking. De 330 weerstand en 100uF condensator filteren dat uit en behouden een mooie schone gelijkspanning voor de FET en 2.4K weerstand fasesplitser.

3. De 1Meg pot is nieuw. Dit past de bias op de FET aan. Dit is waarschijnlijk de grootste verbetering in het circuit. Terwijl de pot wordt aangepast, proberen we de spanning die de zener produceert te splitsen, zodat ongeveer de helft over de FET valt en de andere helft wordt verdeeld tussen de twee 2,4K-weerstanden. Dit is vrij eenvoudig te doen. Voordat u de eigenlijke microfooncapsule aansluit, moet u het circuit aansluiten op een microfoonvoorversterker, zodat we het circuit van stroom kunnen voorzien. Meet de spanning op de + pin van de 100uF-condensator met verwijzing naar aarde. In mijn "as built" circuits had ik ongeveer 11,5 tot 11,8 volt. Meet de spanning en deel deze door vier. Stel dat de spanning 12 VDC is. Delen door vier geeft ons 3 VDC. Tijdens het meten op punt “A” (zie de schakeling) stel je de potmeter bij tot je 3 VDC krijgt. Meet de spanning op punt "B", u zou 9 VDC moeten hebben. De pot is een pot met tien draaiingen, dus maak je klaar om de kleine schroef een paar keer te draaien. Historisch gezien zouden mensen dit doen en vaste weerstanden vervangen door de waarden van de potinstelling. Hoewel dat een paar centen kan besparen, is het tijdrovend. Het gebruik van een pot is veel gemakkelijker.

Je kunt mijn protoboard aan de voor- en achterkant zien. De twee pijlen wijzen naar de PNP-transistorcollectoren en zijn waar je de weerstanden van 49,9 ohm zou aansluiten op weg naar de XLR-connector. Nogmaals, de 22nF-doppen bevinden zich op de XLR-connector.

Een ander echt cool ding is dat een lid van de Mic Builder-groep op Yahoo een van deze heeft gebouwd met behulp van de "gepimpte" versie van het circuit en het naar een ander lid heeft gestuurd dat de microfoon heeft getest. Lees daarover op Audioimprov hier: Homero's Pimped Alice. Synopsis is dat het circuit een zeer lage vervorming heeft en dat elektronische ruis lager is dan wat de capsule in een rustige kamer zal uitstralen. Ook heeft Homero hiervoor een pc-bord ontworpen en heeft hij gracieus alle documenten ervoor geleverd. Het is enkelzijdig en past in de Chinese klop van microfoons BM-700 en BM-800's

Ik heb er nu vier in mijn mic locker en ben er super blij mee. Afsluitende gedachten over onderdelen. De bovenstaande FET is een vervanging voor de J305. Ofwel zal werken. Bij het kopen van weerstanden en condensatoren daalt de prijs aanzienlijk als u in hoeveelheid koopt. Ik raad ten zeerste aan om de weerstanden met honderd tegelijk te kopen en de kleine condensatoren hetzelfde. Ik ga meestal minder voor de grotere elektrolytische. Als je doorgaat met de geweldige hobby van elektronica, zul je op een gegeven moment ontdekken dat je al hebt wat je nodig hebt om het volgende project te bouwen.

Met dank aan Henry en Homero van de Mic Builder-groep op Yahoo! Praten over een geweldige samenwerking voor de bouwers, makers en doe-het-zelvers die er zijn.

Tweede prijs in de doe-het-zelf audio- en muziekwedstrijd