Przyroda (poza człowiekiem) jest cicha. Dowiedziałem się tego podczas roku działania mikrofonu w Puszczy. Większość czasu, gdy nie słychać ludzkiej aktywności, w mikrofonie niewiele słychać. Jest cicho. Transmisja ciszy skutkuje tym, że nieświadomy słuchacz interpretuje ten stan jako awarię (w radiu, bóg wie czemu, najbardziej boją się ciszy). W celu utrzymania wrażenia, że strona jednak działa postanowiłem dość silnie wzmocnić dźwięki rejestrowane przez mikrofon. Sygnał, przed podaniem na interfejs audio (gdzie wzmocnienie ustawione jest na ca 30 dB), wzmacniany jest max. 80 razy (38 dB). Można ten stan porównać do obserwacji otoczenia przez silną lornetkę.

Problem pojawia się, gdy przyroda staje się głośna – gdy wieje silny wiatr, gdy pada deszcz. Wtedy wzmacniacz ustawiony na duże wzmocnienie zaczyna być przesterowany. Trzeba zmniejszać wzmocnienie wzmacniacza lub interfejsu audio, żeby nie dochodziło do przesterowań. Ale kto będzie tym wszystkim regulował? Ja? No raczej nie. Trzeba było zastosować odpowiedni sprzęt. I właśnie w tym celu w torze audio zastosowałem wzmacniacz, własnej konstrukcji, z automatyczną regulacją wzmocnienia.

Układ jest analogowo-cyfrowy. Składa się ze wzmacniacza mikrofonowego o “optycznie” regulowanym wzmocnieniu zbudowanego na układzie NE5532, ze wzmacniacza sygnału wyjściowego wzmacniacza z detektorem szczytowym do analizy poziomu sygnału wyjściowego oraz z mikroprocesorowego układu do ustawiania wzmocnienia wzmacniacza mikrofonowego w zależności od poziomu dźwięków otoczenia. Mikroprocesor w zależności od poziomu sygnału wyjściowego steruje intensywnością świecenia diody LED, która oświetla fotorezystor umieszczony w ujemnej pętli sprzężenia zwrotnego drugiego stopnia wzmacniacza mikrofonowego. Poziom sygnału wyjściowego wzmacniacza porównywany jest w cyfrowym regulatorze PID z sygnałem odniesienia ustawianym potencjometrem wzmacniacza. Regulator PID wytwarza sygnał sterujący intensywnością świecenia diody LED. Im jest głośniej, tym intensywniej świeci zielona dioda LED i tym mniejszą rezystancję ma fotoopornik we wzmacniaczu (czyli tym mniejsze wzmocnienie ma wzmacniacz). Sterowanie diodą LED odbywa się z wykorzystaniem regulatora PWM (modulacja szerokości impulsu). Wzmocnienie zmniejsza się i układ dostosowuje się do poziomu sygnału wartości zadanej. Proste, nie?

Dla zainteresowanych stworzeniem podobnego projektu poniżej zamieściłem schemat wzmacniacza i program regulatora w MicroPythonie (nie są to ostateczne wersje schematu i programu, bo bez przerwy je udoskonalam, ale są to wersje działające jakoś tam). Jako regulator zastosowałem układ Raspberry Pi Pico. Niebieska dioda LED służy jako ogranicznik napięcia podawanego na wejście przetwornika analogowo-cyfrowego (zastosowałem diodę LED z braku odpowiedniej diody Zenera, ale jest fajnym wskaźnikiem działania układu. Na schemacie błędnie ją wrysowałem. Oczywiście musi być włączona w kierunku przewodzenia, odwrotnie niż dioda Zenera). Na wyjściu wzmacniacza zastosowałem transformator mikrofonowy, który wyeliminował bardzo silne zakłócenia powstające przy bezpośrednim podłączeniu wzmacniacza do interfejsu audio.

Problem eliminacji zakłóceń okazał się dość trudny do rozwiązania przy dużym wzmocnieniu, mikrofonie podłączonym kablem o długości ok. 60 m, przy nadajnikach krótkofalarskich, pracujących w bezpośrednim sąsiedztwie wzmacniacza oraz w sytuacji, gdzie kabel mikrofonu przebiega w niewielkiej odległości od anten nadawczych. Metodą prób i błędów udało się połączyć masy i ekrany w ten sposób, że sygnały z nadajnika radiowego o częstotliwości powyżej 7 MHz są w mikrofonie całkowicie niesłyszalne. Niestety transmisje na częstotliwościach 3.5 i 7 MHz zakłócają w pewnym stopniu sygnał mikrofonowy. Dlatego od czasu do czasu można usłyszeć dziwne dźwięki podczas pracy mojej stacji krótkofalarskiej.

Schemat wzmacniacza z ARW

Program modułu Raspberry Pi Pico (Python)

Cyfrowy regulator PID (Python)

Wzmacniacz mikrofonowy z ARW
Wzmacniacz mikrofonowy z ARW własnego projektu