Рассматриваются принцип работы и схема подключения микрофона. Собираем схему датчика звука с микрофоном. Рассчитано на детей 7+. 

Цель занятия:

1. Знакомство с принципом работы микрофона.
2. Изучение электрических и эксплуатационных свойств микрофона.
3. Изучение свойств последовательного и параллельного соединения резисторов. 
4. Закрепление детьми навыка сборки электрической цепи по принципиальной электрической схеме.
5. Проектирование полезных конструкций с микрофоном.

Оборудование и пособия.

1. Макетная плата
2. Блок питания 4,5 Вольт.
3. Провод монтажный.
4. Транзистор BC337 3 шт.
5. Конденсатор 1 мкФ.
6. Резистор 100 Ом 2шт.
7. Резистор 1 кОм.
8. Резистор 10 кОм.
9. Резистор 100 кОм 4шт.
10. Резистор 1 МОм 3шт.
11. Микрофон электретный.

План занятия.

1. Что мы уже должны знать.
2. Теоретическая часть. Знакомство с микрофоном.
3. Практическая часть. Сборка электронной схемы с микрофоном.
4. Изготовление игрушки с датчиком звука.
5. Проектирование полезных конструкций с микрофоном.

Что нам необходимо знать?

1. На этом занятии мы будем использовать макетную плату и монтажные провода.
2. С этими деталями мы с вами уже знакомы по предыдущим занятиям.
3. Также нам надо вспомнить принцип работы транзистора.
4. Не забывайте, неправильно поданное напряжение питания на электронную схему может вывести электронную схему из строя.

Теоретическая часть.

Микрофон — это маленький электроакустический прибор, преобразующий звуковые колебания воздуха в элект­рический сигнал.

Рис. 1. Схематическое изображение микрофона.

Задание 1. Нарисуйте схематическое изображение микрофона.

Микрофоны бывают электродинамическими, угольными, емкостными и др.

Рис 2. Угольный, емкостной и электродинамический микрофон.

Угольные микрофоны меняют свое сопротивление под действием звуковых колебаний воздуха. Угольные микрофоны могут включаться непосредственно в цепь нагрузки, поэтому они нашли широкое применение в телефонных аппаратах XX века.

Емкостные (электретные) микрофоны просты в изготовлении и миниатюрны. Для их работы требуется высокочувствительный усилитель. Применяются во всех современных устройствах. Массовое применение (в XXI веке) и простота изготовления обеспечили этим микрофонам рекордно низкую стоимость.

Электродинамические микрофоны обеспечивают, сравнительно с другими микрофонами, высокое качество преобразования звука в электрический сигнал, поэтому они нашли применение в профессиональной звуковой аппаратуре.

Рис. 3. Схема транзисторного усилителя с микрофоном, реагирующая на звук.

Схема изображённая на рис. 3. представляет собой усилитель сигнала микрофона, собранный на транзисторах. В этой схеме первый транзистор включен по схеме с общим эмиттером. Схема с общим эмиттером имеет максимальный коэффициент усиления по току и напряжению. Второй и третий транзистор соединены по схеме Дарлингтона и представляют собой составной транзистор. У транзисторов включенных по схеме Дарлингтона общий коэффициент усиления по току равен произведению коэффициентов усиления обоих транзисторов, входящих в пару.

На этой схеме между микрофоном и первым транзистором стоит электролитический конденсатор, который пропускает на вход усилителя только переменный ток от микрофона и не пропускает постоянное напряжение из цепи резистор - микрофон. У электролитических конденсаторов выводы имеют маркировку + и - и полярность подключения электролитических конденсаторов необходимо соблюдать строго по схеме.

Принцип работы схемы. Микрофон MK1 получает питание от батареи через резистор R1. При этом, в точке соединения резистора R1 с микрофоном устанавливается напряжение, примерно, равное половине напряжения питания.

Электрический сигнал соответствующий звуковым колебаниям поступает на вход двух-каскадного усилителя через конденсатор C1.

Первый каскад усилителя собран на транзисторе Q1 по схеме с общим эмиттером. Рабочая точка транзистора Q1 устанавливается делителем напряжения, собранным на резисторах R2, R7.

Выбор рабочей точки транзистора Q1 осуществляется подбором величины сопротивления резистора R7. 

Резистор R7 может быть переменным или подстроечным резистором на 200 кОм. В схеме рис. 3 мы используем для подбора сопротивления

Задание 2. Нарисуйте схему изображённую на рис. 3.

Практическая часть.

Задание №3. Соберите на макетной плате электрическую схему с микрофоном по принципиальной электрической схеме рис. 3.

Рис. 4. Пример монтажа на макетной плате схемы с микрофоном.

Порядок сборки.

1. Вставьте три транзистора в макетную плату
2. Соедините монтажными проводами коллекторы второго и третьего транзисторов.
3. Соедините эмиттер второго транзистора с базой третьего.
4. Соедините коллектор первого транзистора с базой второго.
5. Подключите эмиттер первого транзистора к шине со знаком “-”
6. Не далеко от третьего транзистора вставьте в плату, соединив параллельно два светодиода.
7. Аноды светодиодов (длинные ножки) соедините с шиной со знаком “+”.
8. Катоды светодиодов, короткие ножки соедините с коллектором третьего транзистора.
9. Не далеко от первого транзистора вставьте в плату микрофон.
10. Подайте напряжение питания на микрофон, на одну ножку “-” непосредственно с шины со знаком “-”, а на вторую ножку микрофона “+” через резистор 6,8 кОм 
11. шины со знаком “+”.
12. Анод (+) конденсатора подключите в точку где соединяются резистор 6,8 кОм с микрофоном.
13. Катод конденсатора (промаркирован как “-”) подключите к базе первого транзистора.
14. Подключите оставшиеся 6 резисторов к соответствующим ножкам транзисторов и к шинам питания на макетной плате.

Возможно схема сразу не заработает.

1. Проверьте номиналы резисторов и правильность их установки по принципиальной электрической схеме.
2. Проверьте полярность подключения конденсатора.
3. Проверьте полярность подключения микрофона.
4. Проверьте, правильно ли соединены транзисторы проводами?
5. Разберите и соберите заново схаму на другой макетной плате, используя другой комплект проводов и проверенные транзисторы.

Проекты.

Задание №9. Придумайте возможность полезного применения микрофона и нарисуйте, как будет располагаться микрофон в вашем проекте.

Подсказки - запись звука, игрушка, реагирующая на звук, включение света по хлопку...

Выводы:

Микрофон может найти широкое применение в умном доме и системах автоматизации, управлении роботом.

Контрольные вопросы.

Как вы думаете, зачем мы использовали в схеме рис 3. так много транзисторов.