Fonometro SPL

Il circuito mostrato in figura implementa le funzioni di fonometro con funzione specifica di misurazione SPL (volume di aria spostata).
Il segnale proveniente dal microfono a bobina, avente un' impedenza piuttosto bassa, 500 Ohm in DC viene attenuato dal potenziometro da 1K Reg1. E' conveniente che la risposta in frequenza del microfono sia tale da prediligere le frequenze basse.
Tre stadi amplificatori a emettitore comune amplificano in tensione il segnale effettuando un taglio di frequenza tramite le capacità C1 e C2 opportunamente dimensionate. La frequenza di taglio degli amplificatori è inferiore ai 250 Hz.
Successivamente lo stadio amplificatore che utilizza un transistore bu 506 in configurazione a collettore comune incrementa la corrente disponibile in uscita.
Tale segnale di uscita che puo' raggiungere al massimo +/- 1.7 Volt viene modificato tramite i diodi, separando la semionda positiva da quella negativa.
La semionda negativa viene utilizzata per alimentare il Vu meter, mentre la semionda positiva , a seconda dello stato del relè, viene utilizzata per caricare la capacità C3 da 100 uF. Nella capacità viene mantenuto il valore massimo raggiunto nell'intero periodo di acquisizione (di durata pari a 10 secondi).
Dopo la fase di acquisizione, avviene la fase di valutazione; il relè permette alla capacità di scaricarsi nelle 2 resistenze da 100K Ohm ciascuna. Il tempo di scarica varierà a seconda della carica del condensatore C3, ovvero sarà dipendente in modo logaritmico dalla tensione presente inizialmente ai suoi capi.
Tale tensione viene amplificata da un operazionale utilizzato in configurazione non invertente avente guadagno pari a G = 1 + 475 / 221 = 3.15.
Questa tensione amplificata ,che viene visualizzata dal secondo Vu meter, viene comparata ,tramite un amplificatore operazionale, con una tensione quasi nulla, uscente dal partitore resistivo. Fino a che è presente tensione ai capi di C3 l'uscita dell'operazionale è alta (quasi Vcc).
Tale tensione è utile per attivare la parte astabile dell' ne556 (in alto in figura) che genera un'onda quadra di frequenza variabile (da 12 a 17 Hz) tramite il potenziometro Reg 2.
L'onda quadra uscente dall' ne556 è utilizzata come clock per i decade counter HCF 4026 BEY che effettuano il conteggio.
Le uscite di questi integrati, vengono utilizzate per polarizzare i transistori BC 337 tramite la resistenza di base da 3.65 K Ohm.
I display hanno il comune a Vcc, quindi per l'accensione dei segmenti è necessario connettere ciascuno di questi, tramite una resistenza da 1K Ohm, a massa. L'accensione e lo spegnimento dei singoli segmenti dei display avviene grazie ai transistori BC 337 le cui basi erano connesse alle uscite degli integrati 4026 .
Poichè il dispositivo, per vincoli del sistema, può misurare non piu' di 170 dB al massimo, non serve collegare tutti i 7 segmenti distintamente all'uscita dell'ultimo decade counter. Infatti i segmenti "b" e " c" (accendono le barre dell'1) sono sempre accesi, mentre i segmenti "a","d","e" ed "f" vengono accesi tutti assieme quando si attiva, ad esempio, l'uscita "d" del 4026. in questo modo si può utilizzare un solo transistore.
Per far eccitare il relè, che ha la funzione di far passare dalla fase di valutazione (se non eccitato) a quella di acquisizione (se eccitato), si utilizza l'ne556 (parte bassa dell'IC in figura) in configurazione monostabile.
Si utilizza una capacità di 100uF ed una resistenza di 100 K Ohm di modo che la fase di acquisizione duri poco piu' di 10 secondi.
Il trigger, attivo basso, è attivabile dal pulsante normalmete aperto "button" che cortocircita la tensione della resistenza da 1K.
Poichè ad ogni acquisizione i display devono essere resettati, viene creata una tensione che sia sempre quasi nulla, tranne nel momento di pressione del pulsante ,che viene connessa al reset dei 4026.
Per fare cio' viene utilizzato un transistor bc 337 che implementa le funzioni di una porta not.
Infine lo stato di acquisizione viene segnalato dal punto "P1" nel display piu' a destra (cifra meno significativa).
Se il punto è acceso il dispositivo è in fase di acquisizione, altrimenti è in fase di valutazione.
Subito sotto vengono mostrati i circuiti integrati utilizzati per questo circuito. Si consiglia comunque di scaricarsi i datasheet dei singoli IC.

NE556



HCF 4026 BEY



LM 224



Display 7 segmenti

E' necessario tarare il dispositivo agendo dapprima su REG1 e poi su REG2. Se REG1 è regolata in modo che il segnale venga attenuato si eviterà che in presenza di rumori molto forti gli stadi amplificatori entrino in distorsione rendendo poco precisa la misura dei decibell del suono.
Inoltre è bene controllare (ed eventualmente costruire un controllo elettronico) che la batteria che alimenta il circuito sia sempre di tensione superiore a 6 Volt e inferiore ad 8 Volt ; si sconsiglia l'uso di un alimentatore poichè si introduce ruumore di rete negli stadi amplificatori rendendo poco affidabile la misura.
Infine è necessario schermare il dispositivo da disturbi in radiofrequenza ponendo il circuito in un case; se si usano case metallici è bene usare distanziatori piuttosto lunghi per evitare capacità parassite tra la scheda e le parti metalliche del contenitore.
I tempi di realizzazione e taratura sono piuttosto lunghi, ma ne vale la pena, tanto piu' che i dispositivi per la misura di SPL sono molto costosi e talvolta proibitivi.