Modificar um microfone condensador LDC barato: 7 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Eu sou um cara do áudio há muito tempo e um entusiasta do faça-você-mesmo. O que significa que meus tipos de projetos favoritos estão relacionados ao áudio. Também acredito firmemente que para um projeto DIY ser legal, deve haver um de dois resultados para fazer o projeto valer a pena. Tem que ser algo que você não pode obter comercialmente ou algo que você pode construir por si mesmo que seja muito mais barato do que comprar o que está disponível comercialmente. Este projeto é do segundo tipo. Construa um microfone LDC barato, mas bom. LDC significa “condensador de diafragma grande”. Este projeto pode ser construído por cerca de US $ 50 em peças e microfones rivais custando muito mais. É silencioso, soa muito neutro e suporta grandes níveis de pressão sonora (SPL).

Primeiro, um pouco da história dos microfones. Existem três tipos básicos em uso para som em estúdio e ao vivo; microfones dinâmicos, microfones de fita e microfones condensadores. Um microfone dinâmico é como um alto-falante, mas ao contrário. Um pequeno diafragma é acoplado a uma bobina de fio que se move quando o som atinge o diafragma. A bobina está em um campo magnético. Quando ele se move, um pequeno sinal elétrico é gerado e você pode amplificar ou gravar o que representa o som. Um microfone de fita é semelhante, exceto a fita, uma tira fina de folha, geralmente de alumínio, é colocada em um campo magnético. As ondas sonoras fazem com que a fita se mova no campo e um sinal elétrico seja gerado. Leia mais aqui: Microfones

Um microfone condensador começa com uma membrana muito fina que tem metal espalhado sobre ela para que conduza eletricidade. A membrana é esticada e colocada muito perto de uma placa traseira para formar um capacitor. O vovô Ryckebusch costumava chamar os capacitores de condensadores e agora você sabe que deveríamos realmente chamá-los de microfones capacitores … Quando as ondas sonoras atingem o diafragma e ele se move, a capacitância muda. Se houver carga no capacitor, haverá uma mudança na voltagem que corresponde ao som. Como os outros dois designs de microfone acima, se você amplificar ou gravar a voltagem, obterá o som. Existem dois estilos de microfones condensadores. Alguns usam uma alta voltagem (50-70 volts) para carregar a cápsula condensadora e outros usam o que é chamado de cápsula de eletreto. O eletreto (eletrostático) tem uma carga permanente associada a ele, leia aqui: Eletreto.

O que isso significa para nós é que, se usarmos uma cápsula de eletreto, não haverá necessidade de aplicar 50-60 volts a ela, o que significa um circuito mais simples.

um dos benefícios de um microfone condensador é que o diafragma pode ser muito leve e é mais fácil obter uma resposta de frequência mais suave com um. A desvantagem é que você deve ter muito cuidado ao obter o sinal do diafragma sem adicionar ruído, o que nos leva à eletrônica.

Para retirar o sinal da cápsula, você precisa de um dispositivo de impedância muito alta. Os tubos têm este coberto e eram a principal maneira de isso ser feito há 40 anos. Para não entrar em um debate sobre a qualidade sonora das válvulas versus qualquer outra coisa, você tem que admitir; o uso de um tubo dentro do corpo do microfone não traz simplicidade. Ou habilidades normais de DIY! Depois do tubo, o Transistor de Efeito de Campo ou FET foi inventado. É assim que a maioria dos microfones condensadores funcionam hoje. Mesmo as cápsulas de microfone realmente baratas têm uma montada internamente. Uma empresa alemã Schoeps. indiscutivelmente um dos maiores fabricantes de microfones do mundo, projetou um circuito para microfones condensadores que definiu como isso era feito há muito tempo. Consulte o Circuito Schoeps para obter detalhes. (Se você pesquisar “Schoeps circuit” no Google, isso é o que você encontrará!) O circuito funciona com a alimentação fantasma do pré-amplificador do microfone. Parte deste circuito é usada para gerar uma alta tensão estável para carregar a cápsula. No nosso caso, não precisamos disso. A comunidade DIY simplificou este circuito até sua forma básica para cápsulas de eletreto que é quase idêntica ao circuito Schoeps original. Scott Helmke projetou uma versão desse circuito para seu microfone “Alice”. Estou usando o mesmo circuito com valores ligeiramente diferentes e um transistor FET diferente. Eu escolhi o J305, que é usado por vários fabricantes de ponta. Eu localizei aqui. Você certamente pode usar a lista de peças de Scott. Sua lista mais recente é de 2013 e as peças estão disponíveis na Mouser e na Digikey. Eu construí o circuito em um pequeno perfboard que é perfeito para caber dentro do corpo do microfone.

É assim que o circuito funciona; vamos dar uma olhada no caminho do sinal e, em seguida, na alimentação:

O resistor 1Gig (sim, um gigohm …) desenvolve o sinal que sai da cápsula. O FET e os dois resistores de 2,43K formam um divisor de fase e um conversor de impedância. Os dois capacitores.47uF acoplam os sinais aos dois transistores bipolares. Estes são transistores PNP configurados como seguidores de emissor. Os dois resistores de 100K polarizam os transistores. Uber simples. Se você está se perguntando sobre o resistor de 1gig, é a chave para um microfone condensador. É também o componente mais caro, custando cerca de US $ 2 cada na Digikey. No lado da alimentação, conectamos o microfone à alimentação phantom de um mixer ou pré-amplificador. Isso traz 48 volts para os pinos 2 e 3 do conector XLR e os dois transistores. ATUALIZAÇÃO Outubro 2015: adicionei dois capacitores de 22nF nos conectores XLR e dois resistores de 1% de 49Ohm nas entradas dos transistores para supressão de ruído de RF. Eu não percebi isso até que usei um pré-amplificador de microfone diferente em um ambiente "barulhento". Esquemático atualizado! O resistor de 6,8K e o diodo zener pegam isso e deixam cair para 12 volts. Os capacitores de 10uF e 68uf juntamente com o resistor de 330Ohm filtram isso e fornecem uma tensão estável para o circuito FET. Mais uma vez, muito simples e elegante. O componente crítico, sobre o qual ainda não falamos, é a própria cápsula. Estou usando o TSB2555B da JLI Electronics. é uma cápsula Transound e é o que torna este projeto o que é. Custa US $ 12,95 e usa níquel em vez de ouro no diafragma. Também é usado comercialmente em pelo menos um microfone que conheço, o CAD e100s.

Agora que temos a cápsula e os componentes eletrônicos prontos, você pode realmente construir um desses em qualquer caixa que desejar. Eu tentei isso e aprendi algumas coisas. Por causa da alta impedância da cápsula e dos componentes eletrônicos do FET, o fio entre os dois age como uma antena e, a menos que tudo esteja totalmente protegido por metal ou tela de metal, você terá todos os tipos de ruído. Ambos zumbidos de 60 Hz e ruído branco de todo o vazamento de RF para ele. Em essência, você precisa colocar a cápsula e os componentes eletrônicos dentro de uma gaiola de Faraday.

Eu encontrei uma maneira mais fácil do que construir o meu próprio. Acontece que existem vários microfones realmente baratos fabricados na China que na verdade têm grandes caixas de metal um tanto eletrônicos decentes (circuito muito semelhante …) e uma pequena cápsula. E o custo é de cerca de $ 20 dólares. Eles são um ótimo corpo doador, e é para isso que o estamos usando. Pesquise por eles no eBay, procurando por microfones “BM700” e “BM800”. Comprei o meu por cerca de $ 22. Curiosamente, como você pode ver nas fotos, não está escrito BM800 nele. Ele também veio em uma mala direta de papel com o invólucro de espuma, mas sem caixa. OK, agora que cobrimos o plano de fundo, vamos construir um!

Edit: 9 de outubro: Aqui está um pouco de áudio com essas gravações da orquestra do colégio de meus filhos: Guyer HS Intermezzo Orchestra

Etapa 1: Etapa um: os eletrônicos

A seção de eletrônicos é facilmente construída em alguma placa de desempenho. Cortei o meu para 1 "em cerca de 1,5" e, em seguida, preenchi-o com os transistores PNP trabalhando em direção à extremidade FET. A parte crítica aqui é a junção da porta FET e o resistor 1gig. Observe que estou "flutuando" os leads. É aqui que a porta FET ao fio da cápsula se conecta. Não queremos que isso toque em nada ou use a placa de circuito que pode ter resíduos de fluxo ou atrair umidade em um ambiente de alta umidade. Observe também o posicionamento do FET. Veja a folha de dados no artigo. Coloquei meu pino 1 do FET para trás até perceber que a posição mencionada na folha de dados era a vista superior do transistor, não a parte inferior. Se você usar o FET recomendado pela Scotts, baixe a folha de dados e leia! Eu deixei um ponto de um lado que me permitiu fazer um orifício grande o suficiente para o parafuso de montagem prendê-lo ao chassi. Na verdade, tive sorte aqui … Eu construí isso antes de pensar em como iria montá-lo.

Etapa 2: Etapa dois: desmontar o microfone original

Pegue o corpo do microfone e desparafuse a base. Isso permitirá que você deslize a capa de metal que cobre a área do circuito. Nota: seu microfone pode variar. Eu comprei um reboque destes de diferentes fornecedores e eles eram semelhantes, mas definitivamente diferentes. Depois que a luva estiver removida, retire os dois pequenos parafusos que prendem a placa de circuito original. Em seguida, solde os três fios inferiores. Vamos reutilizá-los para conectar a nova placa ao conector XLR. Você pode cortar ou dessoldar os fios da cápsula. Vamos substituir aqueles.

Agora remova os dois parafusos que prendem a cesta à caixa. A cesta sai e expõe a cápsula original. Este original é montado em um pouco de espuma e pressionado no porta-cápsulas de plástico. Guarde os parafusos!

Existem dois parafusos que prendem o porta-cápsulas de plástico à estrutura de metal. Remova-os e separe os dois. Agora você tem um microfone totalmente desmontado.

Etapa 3: Etapa três: preparar e instalar a nova cápsula

Eu construí dois desses e os porta-cápsulas eram diferentes. Neste você pode empurrar cuidadosamente a cápsula velha e, em seguida, remover a espuma. O outro não tinha a espuma, mas pequenas extensões laterais de plástico a cada 90 graus. Recortei com pequenos recortes e depois usei uma gota de cola quente para segurar a nova cápsula no lugar. Neste microfone eu cortei um pequeno pedaço da espuma e usei para pressionar a nova cápsula. Antes de fazer isso, você desejará soldar fios curtos para ir da cápsula à parte eletrônica. Usei um fio trançado calibre 24 que já tinha. Você pode reutilizar os fios da cápsula originais, se desejar. Eu gosto de fio isolado com teflon. O isolamento não derrete quando acidentalmente tocado por um ferro de solda.

Etapa 4: Etapa quatro: reconectar o suporte da cápsula

Usando os dois parafusos pequenos, reconecte o suporte da cápsula. Existem quatro pequenos orifícios, mas apenas dois deles são rosqueados. Era o mesmo em ambos os microfones. Tenha cuidado para não colocar a aba na base da estrutura de metal. A guia está voltada para a direção do som. Ele se alinha com a capa de metal impressa com o nome do microfone. Agora, isso pode variar! Um dos meus não estava rotulado. Você pode ler o nome da marca neste. Não pense que ele se tornará um nome familiar tão cedo. Depois de montada, passe os pequenos fios da cápsula pelos outros orifícios da estrutura de metal.

Etapa 5: Etapa cinco: montar e conectar os componentes eletrônicos e, em seguida, remontar

No meu caso, construí minha placa de circuito antes de descobrir como iria montá-la. Isso exigiu a perfuração de um orifício com todos os componentes já instalados. Não é a melhor maneira de fazer isso. Eu tinha alguns pequenos suportes angulares 4-40 para montar placas de circuito no meu compartimento de projeto. Usando um desses, montei a placa de circuito na estrutura de metal. Você pode montar o baord diretamente, desde que não crie shorts.

Depois de montado, conecte o conector XLR de acordo com o esquema. Em seguida, conecte a cápsula. Tome cuidado com o cabo positivo da cápsula principal, pois ele se conecta à junção do resistor de 1 gig ohm e o cabo da porta do FET. Ele flutua no ar para garantir uma conexão de impedância muito alta.

Deslize a luva da carcaça de metal de volta no lugar. Observe a guia e o pequeno recorte correspondente na manga.

Aparafuse a base rosqueada e o microfone estará completo.

Etapa 6: teste, uso e exploração adicional

Conecte seu novo microfone a um mixer ou pré-amplificador de microfone com alimentação fantasma e verifique se ele está funcionando. A maioria dos problemas se deve a fiação incorreta. Zumbido ou zumbido geralmente é um problema de fiação de aterramento.

Este microfone suporta a maioria dos condensadores de diafragma grandes. Eu tenho alguns muito bons e eles cumprem. Funciona muito bem com vocais e violão. Estou trabalhando para gravar algumas coisas com ele e colocarei links no Instructable quando o fizer.

Estou realmente emocionado com o desempenho deste microfone. Tudo vem de uma cápsula de microfone de US $ 13 (menos se você comprar dez …) Estou 90% completo em um projeto com várias cápsulas para gravação em estéreo. Esse Instructable chegará em breve.

Atualização de outubro de 2015: Tive a chance de gravar uma orquestra com este link do Soundcloud. Eu também dirigi som para o festival Food Truck voluntário e me diverti ao usá-los no palco com vários vocalistas talentosos e um Jazz Trio. O microfone parecia ótimo e muito transparente.

Para obter mais informações sobre microfones DIY em geral, recomendo fortemente o grupo de construtores de microfone em Groups IO.

E se você deseja construir ou modificar um microfone sem eletreto, verifique as Peças do Microfone. Eu construí um par de microfones usando sua cápsula CK-12.

Boas gravações!

Etapa 7: atualização de janeiro de 2016! Pimp That Circuit

Depois de construir alguns deles, estudar o circuito Schoeps original e ser educado um pouco por alguns dos veteranos do grupo de construtores de microfone, eu vim com um circuito melhorado. Eu a chamo de “Alice Pimped”. Existem três mudanças principais:

1. A adição de mais dois capacitores de supressão de RF e EMI. Os dois 470pF que ligam a base dos dois transistores PNP ao terra. Isso ajuda com qualquer coisa que o FET capte e limite a largura de banda dos seguidores do emissor PNP.

2. A parte que fornece 12 V ao circuito FET foi alterada. Temos o capacitor de 47uF carregando a partir da alimentação fantasma que entra no microfone dos pinos XLR 2 e 3 através dos resistores de 49,9 ohm e os dois transistores PNP. Ele fornece um bom caminho de baixa impedância para frequências de áudio que limpam um pouco as coisas. A partir daí, vamos para o resistor de 4,7K para o diodo zener. Este resistor define e limita a corrente de condução que o diodo zener usa. Os diodos Zener podem produzir uma pequena quantidade de ruído elétrico apenas devido ao modo como funcionam. O resistor 330 e o capacitor de 100uF filtram e mantêm uma tensão CC limpa e agradável para o divisor de fase do resistor FET e 2.4K.

3. O pote de 1Meg é novo. Isso ajusta o viés no FET. Esta é provavelmente a maior melhoria do circuito. À medida que o potenciômetro é ajustado, tentamos dividir a voltagem que o zener produz de modo que cerca de metade caia no FET e a outra metade seja dividida entre os dois resistores de 2,4K. Isso é muito fácil de fazer. Antes de conectar a cápsula do microfone real, você precisa conectar o circuito a um pré-amplificador de microfone para que possamos alimentar o circuito. Meça a tensão no pino + do capacitor 100uF referenciado ao aterramento. Em meus circuitos “as built”, eu tinha cerca de 11,5 a 11,8 volts. Meça a tensão e divida por quatro. Digamos que a tensão seja de 12 VCC. Dividir por quatro nos dá 3 VDC. Enquanto mede no ponto “A” (veja o circuito), ajuste o potenciômetro até obter 3 VCC. Meça a tensão no ponto “B”, você deve ter 9 VCC. A panela é uma panela de dez voltas, então prepare-se para girar o pequeno parafuso algumas vezes. Historicamente, as pessoas fariam isso e substituiriam os valores de configuração do potenciômetro por resistores fixos. Embora isso possa economizar alguns centavos, é demorado. Usar uma panela é muito mais fácil.

Você pode ver meu protoboard sendo construído na frente e atrás. As duas setas apontam para os coletores do transistor PNP e são onde você conectaria os resistores de 49,9 ohm no caminho para o conector XLR. Mais uma vez, as tampas 22nF estão localizadas no conector XLR.

Outra coisa muito legal é que um membro do grupo Mic Builder no Yahoo construiu um desses usando a versão “Pimped” do circuito e o enviou para outro membro que testou o microfone. Leia sobre isso no Audioimprov aqui: Homero's Pimped Alice. A sinopse é que o circuito tem uma distorção muito baixa e o ruído eletrônico está abaixo do que a cápsula produzirá em uma sala sossegada. Além disso, Homero projetou uma placa de PC para isso e gentilmente forneceu todos os documentos para ela. É unilateral e se encaixa nos microfones chineses BM-700 e BM-800

Agora tenho quatro desses no meu armário de microfone e estou super feliz com eles. Considerações finais sobre as peças. O FET acima é um substituto do J305. Qualquer um vai funcionar. Ao comprar resistores e capacitores, o preço cai significativamente se você comprar em quantidade. Eu recomendo fortemente comprar cem resistores de cada vez e pequenos capacitores iguais. Eu geralmente vou menos para os eletrolíticos maiores. Se você continuar com o maravilhoso hobby da eletrônica, descobrirá que em algum momento já tem o que precisa para construir o próximo projeto.

Agradecimentos a Henry e Homero do grupo Mic Builder no Yahoo! Fale sobre um grande esforço colaborativo para os construtores, fabricantes e DIY'ers lá fora.

Segundo prêmio no Concurso DIY de Áudio e Música