Modifica un microfono a condensatore LDC economico: 7 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 09:59

Sono un appassionato di audio da molto tempo e un appassionato di fai da te. Il che significa che i miei progetti preferiti riguardano l'audio. Sono anche fermamente convinto che affinché un progetto fai-da-te sia interessante, deve esserci uno dei due risultati per rendere il progetto degno di essere realizzato. O deve essere qualcosa che non puoi ottenere commercialmente, o qualcosa che puoi costruire da solo che è molto più economico rispetto all'acquisto di ciò che è disponibile in commercio. Questo progetto è del secondo tipo. Costruisci un microfono LDC economico ma buono. LDC sta per “Large Diaphragm Condenser”. Questo progetto può essere costruito per circa $ 50 in parti e i microfoni rivali costano molto di più. È silenzioso, suona in modo molto neutro e gestirà grandi SPL (livelli di pressione sonora).

Prima un po' di storia dei microfoni. Ci sono tre tipi fondamentali in uso per l'uso in studio e dal vivo; microfoni dinamici, microfoni a nastro e microfoni a condensatore. Un microfono dinamico è come un altoparlante ma al contrario. Un piccolo diaframma è accoppiato a una bobina di filo che si muove quando il suono colpisce il diaframma. La bobina è in un campo magnetico. Quando si muove viene generato un piccolo segnale elettrico che puoi poi amplificare o registrare che rappresenta il suono. Un microfono a nastro è simile, tranne per il nastro, una sottile striscia di pellicola, solitamente di alluminio, posta in un campo magnetico. Le onde sonore fanno muovere il nastro nel campo e viene generato un segnale elettrico. Leggi di più qui: Microfoni

Un microfono a condensatore inizia con una membrana molto sottile su cui è spruzzato del metallo in modo che conduca elettricità. La membrana viene allungata e posizionata molto vicino a una piastra posteriore per formare un condensatore. Nonno Ryckebusch chiamava i condensatori condensatori e ora sai che dovremmo davvero chiamarli microfoni a condensatore… Quando le onde sonore colpiscono il diaframma e questo si muove, la capacità cambia. Se c'è una carica sul condensatore, ci sarà una variazione di tensione che corrisponde al suono. Come gli altri due modelli di microfono sopra, se si amplifica o si registra la tensione, si ottiene il suono. Ci sono due stili di microfoni a condensatore. Alcuni usano un'alta tensione (50-70 volt) per caricare la capsula del condensatore e altri usano quella che viene chiamata una capsula Electret. L'Electret (Elettrostatico) ha una carica permanente associata ad esso leggi qui: Electret.

Ciò che questo significa per noi è che se usiamo una capsula Electret non è necessario applicare 50-60 volt ad essa, il che significa circuiti più semplici.

uno dei vantaggi di un microfono a condensatore è che il diaframma può essere molto leggero ed è più facile ottenere una risposta in frequenza più uniforme con uno. Il rovescio della medaglia è che devi stare molto attento quando togli il segnale dal diaframma senza aggiungere rumore che ci porta all'elettronica.

Per estrarre il segnale dalla capsula è necessario un dispositivo ad altissima impedenza. I tubi hanno questo coperto ed erano il modo principale in cui questo è stato realizzato 40 anni fa. Per non entrare in un dibattito sulla qualità sonora delle valvole rispetto a qualsiasi altra cosa, devi ammetterlo; l'uso di un tubo all'interno del corpo di un microfono non si presta alla semplicità. O normali abilità fai-da-te! Dopo il tubo è stato inventato il transistor ad effetto di campo o FET. Questo è il modo in cui funzionano oggi la maggior parte dei microfoni a condensatore. Anche le capsule microfoniche davvero economiche ne hanno una montata internamente. Una società tedesca Schoeps. probabilmente uno dei migliori produttori di microfoni al mondo, ha progettato un circuito per microfoni a condensatore che ha definito come è stato fatto molto tempo fa. Vedi il circuito Schoeps per i dettagli. (Se cerchi su google "Schoeps circuit" questo è quello che trovi!) Il circuito si esaurisce con l'alimentazione phantom dal preamplificatore microfonico. Parte di questo circuito viene utilizzata per generare un'alta tensione stabile per caricare la capsula. Nel nostro caso non ne avremo bisogno. La comunità DIY ha semplificato questo circuito fino alla sua forma base per capsule elettrete che è quasi identica al circuito Schoeps originale. Scott Helmke ha progettato una versione di questo circuito per il suo microfono "Alice". Sto usando lo stesso circuito con valori leggermente diversi e un transistor FET diverso. Ho scelto il J305 che viene utilizzato da molti dei produttori di fascia alta. L'ho localizzato qui. Puoi certamente usare l'elenco delle parti di Scott. La sua ultima lista è del 2013 e le parti sono disponibili sia da Mouser che da Digikey. Ho costruito il circuito su una piccola perfboard che è perfetta per essere inserita all'interno del corpo del microfono.

Ecco come funziona il circuito; diamo un'occhiata al percorso del segnale quindi alla potenza:

Il resistore da 1Gig (Sì un gigohm…) sviluppa il segnale in uscita dalla capsula. Il FET e le due resistenze da 2.43K formano un divisore di fase e un convertitore di impedenza. I due condensatori da.47uF accoppiano i segnali ai due transistor bipolari. Questi sono transistor PNP impostati come follower dell'emettitore. I due resistori da 100K polarizzano i transistor. Uber semplice. Se ti stai chiedendo della resistenza da 1gig, è la chiave per un microfono a condensatore. È anche il componente più costoso, arrivando a circa $ 2 ciascuno da Digikey. Per quanto riguarda l'alimentazione, colleghiamo il microfono all'alimentazione phantom da un mixer o un preamplificatore. Ciò porta 48 volt nei pin 2 e 3 del connettore XLR e dei due transistor. AGGIORNAMENTO Ottobre 2015: ho aggiunto due condensatori da 22nF ai jack XLR e due resistori da 49Ohm 1% sugli ingressi ai transistor per la soppressione del rumore RF. Non me ne sono reso conto fino a quando non ho usato un preamplificatore microfonico diverso in un ambiente "rumoroso". Schema aggiornato! Il resistore da 6,8 K e il diodo zener lo prendono e lo rilasciano a 12 volt. I condensatori da 10uF e 68uf insieme al resistore da 330Ohm lo filtrano e forniscono una tensione stabile al circuito FET. Ancora una volta, molto semplice ed elegante. Il componente critico e di cui non abbiamo ancora parlato è la capsula stessa. Sto usando il TSB2555B di JLI electronics. è una capsula Transound ed è ciò che rende questo progetto quello che è. Costa $ 12,95 e utilizza il nichel invece dell'oro sul diaframma. È anche usato commercialmente in almeno un microfono che conosco, il CAD e100s.

Ora che abbiamo la capsula e l'elettronica a posto, potresti effettivamente inserirne una in qualsiasi alloggiamento desideri. Ho provato questo e ho imparato un paio di cose. A causa dell'elevata impedenza della capsula e dell'elettronica FET, il filo tra i due si comporta come un'antenna e, a meno che l'intera cosa non sia completamente schermata da uno schermo metallico o metallico, si avrà ogni tipo di rumore. Sia ronzio a 60 hz che rumore bianco da tutta la RF che vi penetra. In sostanza è necessario mettere la capsula e l'elettronica all'interno di una gabbia di Faraday.

Ho trovato un modo più semplice che costruirne uno mio. Si scopre che ci sono diversi microfoni fabbricati in Cina davvero economici che in realtà hanno delle ottime custodie in metallo, un'elettronica abbastanza decente (circuito molto simile…) e una piccola capsula. E il costo è di circa $ 20 dollari. Fanno un ottimo corpo di donatori, ed è per questo che lo stiamo usando. Cercali su eBay cercando i microfoni "BM700" e "BM800". Ho preso il mio per circa $ 22. È interessante notare che come puoi vedere dalle immagini non c'è scritto BM800 su di esso. Inoltre è arrivato in una busta di carta con l'involucro di gommapiuma ma senza scatola. OK, ora che abbiamo coperto lo sfondo, costruiamone uno!

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Fase 1: Fase uno: l'elettronica

La sezione dell'elettronica è facilmente costruita su una scheda perf. Ho tagliato il mio a 1 "di circa 1,5", quindi l'ho popolato dai transistor PNP che lavorano verso l'estremità FET. La parte critica qui è la giunzione del gate FET e del resistore da 1 giga. Notare che sto "flottando" i cavi. È qui che si collega il gate FET al cavo della capsula. Non vogliamo che tocchi nulla o usi il circuito che abbia residui di flusso o attiri l'umidità in un ambiente ad alta umidità. Guarda anche il posizionamento del FET. Consulta la scheda tecnica nell'articolo. Avevo il mio pin 1 del FET all'indietro finché non mi sono reso conto che la posizione menzionata nella scheda tecnica era la vista dall'alto del transistor, non quella dal basso. Se utilizzi il FET consigliato da Scotts, scarica la scheda tecnica e leggila! Ho lasciato un punto su un lato che mi permettesse di praticare un foro abbastanza grande da consentire alla vite di montaggio di fissarlo al telaio. In realtà sono stato fortunato qui… L'ho costruito prima di pensare a come montarlo.

Passaggio 2: Passaggio 2: smontare il microfono originale

Prendi il corpo del microfono e svita la base. Questo ti permetterà di far scivolare via il manicotto di metallo che copre l'area del circuito. Nota: il tuo microfono può variare. Ne ho acquistati due da diversi fornitori ed erano simili ma decisamente diversi. Dopo aver tolto il manicotto, svita le due piccole viti che fissano il circuito originale. Quindi non saldare i tre fili inferiori. Li riutilizzeremo per collegare la nuova scheda al connettore XLR. Puoi tagliare o dissaldare i fili della capsula. Sostituiremo quelli.

Rimuovere ora le due viti che fissano il cestello all'alloggiamento. Il cestino si stacca ed espone la capsula originale. Questo originale è montato in un po' di schiuma e pressato nel portacapsule di plastica. Risparmia le viti!

Ci sono due viti che fissano il portacapsule in plastica al telaio metallico. Rimuovere quelli e separare i due. Ora hai un microfono completamente smontato.

Passaggio 3: Passaggio 3: preparare e installare la nuova capsula

Ne ho costruiti due e i portacapsule erano entrambi diversi. In questo puoi estrarre con cautela la vecchia capsula e quindi rimuovere la schiuma. L'altro non aveva la schiuma ma piccole estensioni laterali in plastica ogni 90 gradi. Li ho ritagliati con piccoli tagli e poi ho usato una goccia di colla a caldo per tenere in posizione la nuova capsula. In questo microfono ho tagliato un piccolo pezzo di schiuma e l'ho usato per premere la nuova capsula. Prima di fare ciò vorrai saldare su cavi corti per passare dalla capsula all'elettronica. Ho usato un filo a trefoli calibro 24 che avevo già. Se lo desideri, puoi riutilizzare i fili della capsula originale. Mi piace il filo isolato in teflon. L'isolamento non si scioglie quando viene toccato accidentalmente da un saldatore.

Passaggio 4: Passaggio 4: ricollegare il supporto della capsula

Usando le due piccole viti e riattacca il supporto della capsula. Ci sono quattro piccoli fori ma solo due sono filettati. Questo era lo stesso su entrambi i miei microfoni. Fare attenzione a non dove la linguetta sulla base del telaio metallico. La scheda è rivolta verso la direzione del suono. Si allinea con il manicotto di metallo che è stampato con il nome del microfono. Ora questo può variare! Uno dei miei non era affatto etichettato. Puoi leggere il nome del marchio su questo. Non credo che diventerà presto un nome familiare. Una volta montata, far passare i fili per la capsula attraverso gli altri fori nel telaio metallico.

Passaggio 5: Passaggio cinque: montare e collegare l'elettronica, quindi rimontare

Nel mio caso ho costruito il mio circuito stampato prima di capire come montarlo. Ciò ha reso necessario praticare un foro con tutti i componenti già presenti. Non è il modo migliore per farlo. Ho avuto un paio di piccole staffe angolari 4-40 per il montaggio di circuiti stampati nel mio cestino dei progetti. Usando uno di quelli ho montato il circuito al telaio metallico. Puoi montare direttamente la tavola purché non crei alcun cortometraggio.

Una volta montato, collegare il connettore XLR secondo lo schema. Quindi collegare la capsula. Prestare attenzione al cavo positivo della capsula principale poiché si collega alla giunzione del resistore da 1gig ohm e al cavo di gate del FET. Questo galleggia nell'aria per garantire una connessione ad altissima impedenza.

Riposizionare il manicotto dell'alloggiamento in metallo. Notare la linguetta e il corrispondente piccolo ritaglio sulla manica.

Avvitare la base filettata e il microfono è completo.

Passaggio 6: test, utilizzo e ulteriore esplorazione

Collega il tuo nuovo microfono a un mixer o a un preamplificatore microfonico con alimentazione phantom e assicurati che funzioni. La maggior parte dei problemi è dovuta a un cablaggio errato. Il ronzio o il ronzio sono solitamente un problema di cablaggio di terra.

Questo microfono sta lì con la maggior parte dei condensatori a diaframma largo. Ne possiedo un paio davvero buoni e funziona. Funziona alla grande su voce, chitarra acustica. Sto lavorando per registrare un paio di cose con esso e inserirò i collegamenti nell'Instructable quando lo farò.

Sono davvero entusiasta delle prestazioni di questo microfono. È tutto da una capsula microfonica da $ 13 (meno se ne compri dieci …) Sono completo al 90% su un progetto con più capsule per la registrazione stereo. Quel Instructable arriverà a breve.

Aggiornamento ottobre 2015: ho avuto la possibilità di registrare un'orchestra con questi link Soundcloud. Ho anche eseguito il suono per il festival volontario Food Truck e mi sono divertito a usarli sul palco con diversi cantanti di talento e un Jazz Trio. Il microfono suonava benissimo e molto trasparente.

Per ulteriori informazioni sui microfoni fai da te in generale, consiglio vivamente il gruppo di costruttori di microfoni su Gruppi IO.

E se vuoi costruire o modificare un microfono non elettrete, dai un'occhiata a Microphone Parts. Ho costruito un paio di microfoni usando la sua capsula CK-12.

Buona registrazione!

Passaggio 7: aggiornamento di gennaio 2016! Pimp quel circuito

Dopo aver costruito alcuni di questi, aver studiato il circuito Schoeps originale ed essere stato istruito un po' da alcuni dei veterani del gruppo di costruttori di microfoni, sono arrivato a un circuito migliorato. Io la chiamo la "Pimped Alice" Ci sono tre cambiamenti principali:

1. L'aggiunta di altri due condensatori di soppressione RF ed EMI. I due da 470pF che legano a massa la base dei due transistor PNP. Questi aiutano con qualsiasi cosa il FET raccolga e limitano la larghezza di banda dei follower dell'emettitore PNP.

2. La porzione che fornisce 12V al circuito FET è cambiata. Abbiamo il condensatore da 47uF che si carica dall'alimentazione phantom che arriva al microfono dai pin XLR 2 e 3 attraverso i resistori da 49,9 ohm e i due transistor PNP. Fornisce un bel percorso a bassa impedenza per le frequenze audio ripulendo un po' le cose. Da lì poi andiamo alla resistenza da 4.7K al diodo zener. Questo resistore imposta e limita la corrente di conduzione utilizzata dal diodo zener. I diodi Zener possono produrre una piccola quantità di rumore elettrico proprio a causa del loro funzionamento. Il resistore da 330 e il condensatore da 100uF lo filtrano e mantengono una bella tensione CC pulita per il divisore di fase del resistore FET e 2,4K.

3. Il piatto da 1Meg è nuovo. Questo regola il bias sul FET. Questo è probabilmente il più grande miglioramento del circuito. Mentre il potenziometro viene regolato, stiamo cercando di dividere la tensione prodotta dallo zener in modo che circa la metà venga rilasciata attraverso il FET e l'altra metà divisa tra i due resistori da 2,4 K. Questo è abbastanza facile da fare. Prima di collegare la capsula microfonica vera e propria è necessario collegare il circuito a un preamplificatore microfonico in modo da poter alimentare il circuito. Misurare la tensione sul pin + del condensatore da 100uF riferito a massa. Nei miei circuiti "as built" avevo da 11,5 a 11,8 volt. Misurare la tensione e dividere per quattro. Diciamo che la tensione è 12 VDC. Dividendo per quattro si ottiene 3 VDC. Durante la misurazione al punto “A” (vedi circuito) regolare il potenziometro fino ad ottenere 3 VDC. Misurare la tensione nel punto “B” dovresti avere 9 VDC. La pentola è una pentola da dieci giri, quindi preparati a ruotare la piccola vite un paio di volte. Storicamente le persone lo facevano e sostituivano i resistori fissi per i valori dell'impostazione del potenziometro. Anche se questo potrebbe far risparmiare qualche centesimo, richiede tempo. Usare una pentola è molto più semplice.

Puoi vedere la mia scheda prototipi costruita davanti e dietro. Le due frecce indicano i collettori del transistor PNP e sono dove collegherai i resistori da 49,9 ohm sulla strada per il connettore XLR. Ancora una volta i cappucci 22nF si trovano sul connettore XLR.

Un'altra cosa davvero interessante è che un membro del gruppo Mic Builder su Yahoo ne ha costruito uno utilizzando la versione "Pimped" del circuito e l'ha inviato a un altro membro che ha testato il microfono. Leggilo su Audioimprov qui: Pimped Alice di Homero. La sinossi è che il circuito ha una distorsione molto bassa e il rumore elettronico è inferiore a quello che la capsula emetterà in una stanza tranquilla. Inoltre, Homero ha progettato una scheda PC per questo e ha gentilmente fornito tutti i documenti per questo. È a un lato e si adatta ai microfoni cinesi BM-700 e BM-800

Ora ne ho quattro nel mio armadietto del microfono e sono super felice con loro. Considerazioni finali sulle parti. Il FET sopra è un sostituto del J305. O funzionerà. Quando si acquistano resistori e condensatori il prezzo scende notevolmente se si acquista in quantità. Consiglio vivamente di acquistare le resistenze un centinaio alla volta e i piccoli condensatori lo stesso. Di solito vado di meno per quelli più grandi elettrolitici. Se continui con il meraviglioso hobby dell'elettronica, scoprirai ad un certo punto di avere già ciò che ti serve per costruire il prossimo progetto.

Grazie a Henry e Homero del gruppo Mic Builder su Yahoo! Parla di un grande sforzo di collaborazione per i costruttori, i produttori e i fai-da-te là fuori.

Secondo Premio al Concorso DIY Audio and Music