Как сделать направленный микрофон
Перейти к содержимому

Как сделать направленный микрофон

  • автор:

Как сделать направленный микрофон

Необходимо помнить, что микрофонный усилитель усиливает зву¬ки, приходящие со всех сторон, и, если соотношение сигнал/шум будет недостаточным, нужно применять пространственные направляющие системы (направленные микрофоны). В этом случае дистанционное звуковое прослушивание ведется с помощью дистанционно направленных микрофонов, имеющих очень узкую диаграмму направленности. С помощью такого микрофона можно прослушать разговор на расстоянии до 1 км в пределах прямой видимости и имеет место прин¬цип: «поблизости никого нет, но тем не менее вас хорошо прослушива¬ют». Использование явления резонанса звуковых волн в направлен¬ных системах приводит к увеличению уровня сигнала звуковой энер¬гии, который поступает в микрофон.

Простой направленный микрофон представляет собой набор из семи алюминиевых трубок диаметром 10 .мм.. Длина трубки определяет резонансную частоту звукового сигнала. Формула для расчета длины трубок имеет следующий вид:

где L — длина трубки в метрах;

F — резонансная частота в герцах. Исходя из вышеприведенной формулы, можно построить табл..2.1, где N — номер трубки.

Таблица 2.1. Характеристики трубок направленного микрофона

1 2 3 4 5 6 7
L, мм 550 400 300 200 150 100 50
F, Гц 300 412 550 825 1100 3300 1650

Рис. 2.36. Избирательная система

Рис. 2.37. Микрофон в параболическом улавливателе из направленных трубок

Вариант размещения избирательной системы, составленной из направленных, трубок, приведен на рис. 2.36.

Микрофон располагается в параболическом улавливателе, фокусом которого является направляющая система (рис. 2.37). Дальнейшее усиление сигнала происходит за счет использования высокочувст¬вительного микрофонного усилителя МУ.

Этот направленный микрофон перекрывает диапазон частот от 300 Гц до 3300 Гц, т. е. основной информационный диапазон речевого сигнала.

Если необходимо получить более качественное восприятие речи, то не¬обходимо расширить диапазон принимаемых частот. Это можно сделать путем увеличения количества резонансных трубок, например, до 37 штук. В табл. 2.2 приведены расчетные данные для использования в избиратель¬ной системе от 1 до 37 трубок.

Приведенная в табл. 2.2 резонансная система перекрывает диапа¬зон частот от 180 Гц до 8200 Гц. Вариант размещения резонансных трубок приведен на рис. 2.38, где трубки располагаются «улиткой».

Как сделать направленный микрофон

появилось желание сделать дальнобойный микрофон. взял схему из интернета с отечественной микросхемой операционного усилителя. поменял его на аналог LM284 и на его основе собрал первую схему прототип. в качестве микрофона использовал электретный микрофон.
первый прототип очень сильно шумел. оказалось, что типовая схема подключения микрофона к усилителю никуда не годится. нашел схему для подключения микрофона, чтобы избавиться от шумов. шумы исчезли, но схема сама работала не стабильно, заводилась только при касании щупом осциллографа земли.

посовещавшись с товарищем, пришли к выводу, что проблема в неправильной разводке земли в предварительном усилителе. схему было решено полностью переделать и заодно в качестве усилителя микросхема была поменяна на LM386, которая специально сделана для такого рода усиления.

итоговая схема получилась вот такой

разводка печатной платы с учетом правильной земли получилась такая

распаянный прототип получился таким

при запуске схемы получил на выходе большие шумы. тесты осциллографом показали, что причина — в шумах на входе операционного усилителя. амплитуда шумов до 20-30 мв, что при коэффициенте усиления схемы в 200 раз (46 дб), этого оказалось достаточно, чтобы шум забил полезный сигнал. сам микрофон кстати тоже шумит в пределах 10-20 мв, но схема подключения этого микрофона в отдельной плате их подавляет. подключение дополнительного конденсатора между входным пином операционного усилителя и землей погасила слышимые шумы и плата заработала.

но тут большое разочарование. надо чуть ли не в плотную говорить в микрофон, чтобы у наушниках что то услышать. я то ожидал, что схема будет ловить звук на десятки метров.
пока что пришел к выводу, что основная проблема в электретном микрофоне. осциллограф показывает, что микрофон реагирует на звуки на очень близких расстояниях. теперь не понятно, какой другой микрофон пробовать? есть идеи? вроди как электретные микрофоны должны быть чувствительными. а какие еще более чувствительные?

проклятый антисутенерский закон
Отредактировано 07.03.2019 20:46 zverjuga . Предыдущая версия .
Re: дальнобойный направленный микрофон

От: Shmj
Дата: 08.03.19 02:56
Оценка: +1

Здравствуйте, zverjuga, Вы писали:

Z>пока что пришел к выводу, что основная проблема в электретном микрофоне. осциллограф показывает, что микрофон реагирует на звуки на очень близких расстояниях. теперь не понятно, какой другой микрофон пробовать? есть идеи? вроди как электретные микрофоны должны быть чувствительными. а какие еще более чувствительные?

Емнип, самый чувствительный в мире — конденсаторный Rode NT1-A. Он же самый малошумящий. Но ему нужно питание 48 вольт.

У меня таких парочка есть для стерео-эффекта.

Когда чел. стоит в метре от этого микрофона — слышно как его сердце бьется.

Вам, по идее, нужно будет достать капсюль из него — диаметром примерно 3 см.

Если кто знает более чувствительный и менее шумящий (что, в принципе, связано) — напишите.

Отредактировано 08.03.2019 2:58 Shmj . Предыдущая версия .
Re[2]: дальнобойный направленный микрофон

От: zverjuga
Дата: 08.03.19 09:24
Оценка:

Здравствуйте, Shmj, Вы писали:

S>Емнип, самый чувствительный в мире — конденсаторный Rode NT1-A. Он же самый малошумящий. Но ему нужно питание 48 вольт.

благодарю за наводку. может, слишком чувствительный и не нужно, там наверняка будут большие проблемы с подавлением шумов. но почему то во всех схемам направленных микрофонах говорят об электретных. практика же пока что разочаровывает.

проклятый антисутенерский закон
Re[3]: дальнобойный направленный микрофон

От: Shmj
Дата: 08.03.19 12:50
Оценка:

Здравствуйте, zverjuga, Вы писали:

Z>благодарю за наводку. может, слишком чувствительный и не нужно, там наверняка будут большие проблемы с подавлением шумов.

Вот как раз он и малошумящий. Чувствительность как раз и связана с отношением сигнал/шум.

Z>но почему то во всех схемам направленных микрофонах говорят об электретных. практика же пока что разочаровывает.

Электретные тоже разные бывают. К примеру, Audio-Technica AT2020 — это электретный (магазины пишут конденсаторный, но на самом деле именно электретный, если посмотрите на сайте производителя).

Re[4]: дальнобойный направленный микрофон

От: zverjuga
Дата: 08.03.19 15:02
Оценка:

Здравствуйте, Shmj, Вы писали:

S>Электретные тоже разные бывают. К примеру, Audio-Technica AT2020 — это электретный (магазины пишут конденсаторный, но на самом деле именно электретный, если посмотрите на сайте производителя).

так электретный — это и есть конденсаторный. разница только в том, что там еще и слой электрета используется.

проклятый антисутенерский закон
Re[5]: дальнобойный направленный микрофон

От: Shmj
Дата: 08.03.19 15:09
Оценка:

Здравствуйте, zverjuga, Вы писали:

Z>так электретный — это и есть конденсаторный. разница только в том, что там еще и слой электрета используется.

Формально — да. Но все же разница в устройстве — значительная.

Микрофоны высокого класса электретными не делают. Посмотрите чуть более высокий класс Audio-Technica AT4040 — уже чистый конденсатор без поляризации.

Re[6]: дальнобойный направленный микрофон

От: zverjuga
Дата: 08.03.19 15:55
Оценка:

Здравствуйте, Shmj, Вы писали:

S>Микрофоны высокого класса электретными не делают. Посмотрите чуть более высокий класс Audio-Technica AT4040 — уже чистый конденсатор без поляризации.

в общем, я тут немного успокоился и остыл, пошустрил по интернетам и пока что пришел к выводу, что нужно делать трубчатый резонатор для микрофона. так как с ним народ умудряется даже с дискретными микрофонами получать большую дальнобойность. сделаю, проверю, а потом уже выводы буду делать. без резонатора делать выводы рановато.

проклятый антисутенерский закон
Re: дальнобойный направленный микрофон

От: IID
Дата: 13.03.19 10:37
Оценка:

Здравствуйте, zverjuga, Вы писали:

Z>теперь не понятно, какой другой микрофон пробовать? есть идеи? вроди как электретные микрофоны должны быть чувствительными. а какие еще более чувствительные?

Интерферометр + тонкая пластинка. А-ля FGLD-786, только из говна и палок.

kalsarikännit
Re[2]: дальнобойный направленный микрофон

От: zverjuga
Дата: 13.03.19 13:26
Оценка:

Здравствуйте, IID, Вы писали:

IID>Интерферометр + тонкая пластинка. А-ля FGLD-786, только из говна и палок.

остановился на варианте трубчатого резонатора органного типа. как появится время и материал, буду пробовать.

Как сделать направленный микрофон

Обычные микрофоны способны регистрировать человеческую речь на расстоянии, не превышающем нескольких десятков метров. Для увеличения дистанции, на которой можно производить прослушивание, практикуют применение направленного микрофона. Другими словами, это устройство собирает звуки только с одного направления, т.е. обладает узкой диаграммой направленности. Такие устройства широко применяются не только в разведке, но и журналистами, охотниками, спасателями и т.д.

В простейших из них узкая диаграмма направленности формируется за счет использования длинной трубки и микрофона, установленного в ней. Трубка маскируется под трость или зонт. В более сложных конструкциях могут использоваться несколько трубок различной длины — это так называемый микрофон органного типа. Такой микрофон способен улавливать звуки голоса на расстоянии до 1000 метров. Высокую направленность имеют также микрофоны, в которых диаграмма направленности формируется параболическим концетратором звука.

Можно выделить два основных типа направленных микрофонов:

  • с параболическим отражателем;
  • резонансный микрофон.

Микрофон с параболическим отражателем.

В микрофоне с параболическим отражателем собственно микрофон расположен в фокусе параболического отражателя звука. Направленный параболический микрофон с усилителем АD-9 концентрирует идущие звуки и усиливает их. Прост в обращении и настройке. В комплект входит микрофон, усилитель, кабель и головные телефоны. Электропитание — от батареи 9 В. Выпускаются несколькй моделей. Общим в конструкции всех этих микрофонов является наличие рукоятки пистолетного типа, параболического отражателя диаметром около 40 см и усилителя. Диапазон воспринимаемых частот составляет от 100-250 Гц до 15-18 кГц. Все микрофоны имеют автономное питание и имеют разъемы для подключения к магнитофону. Острая «игольчатая» диаграмма направленности позволяет при отсутствии помех контролировать человеческую речь на расстоянии до 1200 м. В реальных условиях (в условиях города) можно рассчитывать на дальность до 100 м.

Ниже представлен рисунок направленного микрофона с параболическим отражателем. (рис.1)

Резонансный микрофон.

Резонансный микрофон основан на использовании явления резонанса в металлических трубках разной длины. Например, в одной из модификаций такого микрофона используется набор из 37 трубок длиной от 1 до 92 см. Звуковые волны, приходящие к приемнику по осевому направлению, приходят к микрофону в одинаковой фазе, а с боковых направлений (по причине отличной скорости распространения звуковых волн в металле, а также разной длины трубок) — оказываются сдвинутыми по фазе. Так как подобные устройства на рынке практически не представлены, у авторов нет данных о преимуществах резонансных микрофонов.

С точки зрения скрытого контроля звука применение направленных микрофонов затруднено из-за зачастую неприемлемых их габаритов и источников акустических помех. Кроме того, для того, чтобы не быть прослушанным в автомобиле, достаточно просто поднять стекло. Ниже представлен рисунок направленного микрофона органного типа. (рис.2)

Схемы усилителей низкой частоты, которые можно использовать в микрофонах органного типа приведены на рис.3-4.

Конструирование чувствительных усилителей для прослушивания речи имеет свои особенности. Одна из практических схем микрофонного усилителя приведена на рис. 3.

Это устройство содержит двухкаскадный усилитель низкой частоты на малошумящих транзисторах VT1 и VT2, корректирующий фильтр на транзисторе VT3 и оконечный усилитель, собранный по двухтактной бестрансформаторной схеме, на транзисторах VT4-VT6. Акустическое усиление сигнала звуковой частоты, приведенным устройством составляет 85 дБ, начальный ток потребления — 1,8 мА, полоса усиливаемых частот — от 0,3 до 3 кГц, максимальный выходной уровень сигнала — 124 дБ.

Сигнал с микрофона М1 типа «Сосна» через конденсатор С1 поступает на базу транзистора VT1. Поскольку чувствительность усилителя звуковой частоты ограничена внутренними шумами транзисторов, то для уменьшения шумов в первых каскадах усилителя использованы малошумящие транзисторы типа КТ3102. Усилительные каскады на транзисторах VT1 и VT2 охвачены глубокой отрицательной обратной связью, которая позволяет обеспечить устойчивую работу каскадов и более линейную АЧХ. Нагрузкой второго каскада усилителя является перемеяный резистор R3, он же является и регулятором громкости. Сложный RС-фильтр, состоящий из элементов R3, С5, R6, С6, R7, С7отсекает «шумовые» ВЧ составляющие, принимаемые микрофоном, и оставляет только сигналы в полосе частот до 4 кГц. Этот диапазон обеспечивает наибольшую разборчивость речевой информации. С выхода фильтра сигнал поступает на оконечный усилитель звуковой частоты, выполненный на транзисторах VT4, VT5 типа КТ315 и транзисторе VT6 типа КТЗ61. Нагрузкой усилителя служит головной телефон типа ТМ-2А или ТЭМ. Резисторы в схеме используются типа МЛТ-0,125. Резистор R3 — СПЗ-41 или другой небольших габаритов. Настройка устройства сводится к подбору сопротивлений резисторов R1 и R16 для установки напряжения в точках А и В равным половине напряжения питания.

В отличие от предыдущего устройства, собранного на дискретных элементах, предлагаемое устройство собрано на широко распространенной микросхеме типа К237УН1 и предназначено для обнаружения слабых акустических сигналов. Принципиальная схема устройства приведена на рис. 4.

В схеме использован электретный микрофон типа МКЭ-333. Сигнал с микрофона М1 поступает на вход микросхемы DA1 типа К237УН1, которая представляет собой усилитель низкой частоты. Усилитель включен по типовой схеме. Транзисторы VT1 типа КТ315 и VT2 типа КТ361 выполняют роль эмиттерных повторителей и служат для усиления сигнала по току. В качестве нагрузки используется телефон типа ТМ-2А.

Настройка усилителя звуковой частоты заключается в получений максимальной мощности сигнала на выходе микросхемы DA1 путем измене ния сопротивления резистора R3. Сопротивление резистора R3 подбирают таким, чтобы при номинальном напряжении питания 9 В и отсутствии сигнала звуковой частоты на входе микросхемы DA1 потенциал на выводе 1 микросхемы DA1 находился в пределах 3,75-3,85 В. В случае неустойчивой работы усилителя, его самовозбуждения, необходимо между выходом микрофона М1 и конденсатором С2 включить резистор сопротивлением 2-68 кOм. Устройство работоспособно в диапазоне питающих напряжений 3-9 В, потребляемый при этом ток составляет 2-6 мА. Вместо микрофона возможно подключение многовитковой катушки индуктивности. Она подключается между точками А и В схемы. Микрофон М1 и резисторы при этом отключаются. В последнем случае возможна регистрация переменных магнитных полей.

Простой направленный микрофон представляет собой набор из семи алюминиевых трубок диаметром 10 мм. Длина трубки определяет резонансную частоту звукового сигнала. Формула для расчета длины трубок имеет следующий вид:

L = 330/2F,

где L — длина трубки в метрах; F — резонансная частота в герцах. Исходя из вышеприведенной формулы, можно построить табл. 1 для микрофона из семи трубок, где N — номер трубки.

Таблица 1. Характеристики трубок направленного микрофона

N 1 2 3 4 5 6 7
L,мм 550 400 300 200 150 100 50
F,Гц 300 412 550 825 1100 1650 3300

Вариант размещения избирательной системы, составленной из направленных трубок, приведен на рис. 5.

Микрофон располагается в параболическом улавливателе, фокусом которого является направляющая система (рис. 6).

Дальнейшее усиление сигнала происходит за счет использования высокочувствительного микрофонного усилителя МУ. Этот направленный микрофон перекрывает диапазон частот от 300 Гц до 3300 Гц, т. е. основной информационный диапазон речевого сигнала.

Если необходимо получить более качественное восприятие речи, то необходимо расширить диапазон принимаемых частот. Это можно сделать путем увеличения количества резонансных трубок, например, до 37 штук. В табл. 2 приведены расчетные данные для использования в избирательной системе от 1 до 37 трубок. Приведенная в табл. 2 резонансная система перекрывает диапазон частот от 180 Гц до 8200 Гц. Вариант размещения резонансных трубок приведен на рис. 7, где трубки располагаются «улиткой».

Вместо резонансной системы можно использовать параболический рефлектор диаметром от 30 до 80 см.

Таблица 2. Расчетные данные для использования в избирательной системе от 1 до 37 трубок.

N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
L,мм 920 895 870 845 820 792 770 745 720 695 670 645 620 595 570 545 520 495 470 445
F,Гц 180 184 190 195 201 208 214 222 229 237 246 256 266 277 290 303 317 333 351 371
N 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
L,мм 420 395 370 345 320 295 270 245 220 195 170 145 120 95 70 45 20
F,Гц 393 418 446 478 516 560 611 674 750 846 971 1138 1375 1737 2357 3667 8250

Направленный микрофон

При использовании параболического микрофона и подключенных к нему наушников вы сможете слышать звуки на большем расстоянии, чем обычно, в зависимости от того, в какую сторону вы направите микрофон.

Способности
(Класс I)

+ Радиус: 20м
— Электроника

Цена

Макс. количество

Начальный предмет?

Требуемый уровень

Класс I Класс II Класс III
7 31 72

Мы усовершенствовали этот параболический микрофон, добавив в него несколько улучшений: более совершенный датчик и небольшой экран. Включив микрофон, вы сможете услышать звуки на расстоянии, а также получить визуальное представление о том, насколько громким является этот звук.

Способности
(Класс II)

+ Радиус: 30м
+ Дисплей
— Электроника

Цена

Макс. количество

Начальный предмет?

Требуемый уровень

Класс I Класс II Класс III
7 31 72

Этот параболический микрофон был усовершенствован визуальным индикатором звука. Каждый раз при обнаружении звука в радиусе действия микрофона на экране появляется визуальный индикатор, показывающий расстояние и громкость, что позволяет легко отследить, откуда исходит звук.

Способности
(Класс III)

+ Радиус: 30м
+ Дисплей
+ Индикатор расстояния
+ Индикатор направления
— Электроника

Направленный микрофон (англ. Parabolic Microphone) — портативная версия датчика звука. Очень полезен на больших картах, но на более маленьких картах не столь эффективен.

  • 1 Механика
  • 2 Источники звука
  • 3 Примечания
  • 4 История изменений

Механика [ ]

Во включенном состоянии дисплей устройства будет показывать сумму обнаруженных звуков в децибелах (изначально это 000.0 дБ). Данные обновляются каждую секунду. Это значит, что если игрок сделает полный оборот менее, чем за секунду, то при следующем обновлении показания микрофона будут равны сумме всех звуков вокруг игрока за эти полторы секунды.

Для правильной работы микрофон требуется направлять на потенциальный источник звуков.

Когда призрак (или игрок) взаимодействует с чем-нибудь (закрывает двери, бросает предметы, ходит), микрофон обнаруживает это и выводит данные на дисплей (значения могут колебаться от 001.0 до 003.0 дБ). После нескольких секунд всё возвращается до изначальных цифр. Если в зоне действия звуков несколько, сумма растёт, и значение может оказаться очень большим.

Микрофон имеет дальнюю область обнаружения в виде конуса (30 метров в длину и 6 метров в ширину) и может захватывать звуки через стены, что также полезно и может сузить область поиска призрака на больших картах.

Если микрофон в рабочем состоянии находится в руках, он позволяет слышать паранормальные звуки, которые издаёт призрак, будучи невидимым, такие как шёпот или шаги.

Микрофон будет крайне эффективном средством для выяснения некоторых призраков;

  • Мюлинг отвечает в направленный микрофон чаще других призраков
  • Банши издаёт уникальный звук, похожий на крик
  • Морой будет накладывать проклятие на игроков (аналогично при ответе в Радиоприёмник), которые слышат его шаги или призрачные голоса, что приводит к повышенному пассивному истощению рассудка

Источники звука [ ]

  • Автомобильная сигнализация
  • Бросание предметов
  • Выключатель (~1 дБ)
  • Голос игроков (как локальный, так и глобальный чат) (~2 дБ)
  • Датчик движения
  • Детектор ЭМП (10 дБ для 5-го уровня)
  • Дверь (закрытие даст 4 дБ, открытие игроком бесшумно)
  • Доска Уиджи
  • Зажигалка
  • Радиоприёмник (5 дБ)
  • Раковина
  • Свеча
  • Соль
  • Термометр
  • Успокоительное
  • Фотокамера
  • Шаги
  • Щиток (3 дБ)

Примечания [ ]

  • Иногда микрофон улавливает совсем тихие звуки (показания примерно 000.2-000.8 дБ). Скорее всего, это фоновые звуки, которые существуют независимо от призрака или игрока.
  • Во время охоты экран микрофона рядом с призраком начинает мерцать и показывать случайные значения вплоть до 999.9 дБ.

История изменений [ ]

Ранний доступ (альфа)
15 августа 2020
(2-я часть)
Добавлен направленный микрофон.
16 августа 2020
(2-я часть)
Направленный микрофон теперь распазнаёт звуки, издаваемые дверьми.
24 августа 2020
(4-я часть)
Цена снижена с 60$ до 50$.
Ранний доступ (Steam)
7 марта 2021 г. Радиус действия направленного микрофона увеличен с 8 до 30 метров.
Ширина направленного микрофона увеличена с 2 до 6 метров.
Направленный микрофон больше не улавливает большинство звуков, характерных только для действий игрока.
Параболический микрофон теперь обновляется каждые 2 секунды вместо 3 секунд.
0.3.0 Обновлена ​​модель направленного микрофона.
Направленный микрофон теперь может обнаруживать паранормальные звуки призрака.
0.6.0 Направленный микрофон теперь обновляется каждую 1 секунды вместо 2 секунд.
Игроки, говорящие или использующие рацию (глобальный чат), больше не отображаются на направленном микрофоне.
0.9.0 Как и остальное снаряжение, направленный микрофон теперь разделён на 3 класса.
Снаряжение
Базовое снаряжение Блокнот • Видеокамера • Детектор ЭМП • Лазерный проектор • Радиоприёмник • Термометр • Ультрафиолетовый свет • Фонарик
Снаряжение в фургоне Видеомонитор • Карта локации • Монитор активности • Монитор звуковых датчиков • Монитор рассудка • Список задач • Таймер подготовки
Проклятые предметы Доска Уиджи • Кукла вуду • Зачарованное зеркало • Карты Таро • Круг призыва • Музыкальная шкатулка • Обезьянья лапа
Предметы на локации Кость • Свеча
Приобретаемое снаряжение Благовоние • Датчик движения • Датчик звука • Зажигалка • Крепление на голову • Направленный микрофон • Распятие • Светильник • Соль • Успокоительное • Фотокамера • Штатив

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *