Diagrama de conexión del micrófono

Estoy tratando de replicar el proyecto Jasper de raspberry pi. Actualmente estoy usando un convertidor de USB a audio (que se muestra en la imagen a continuación) y un micrófono de PC normal. Sin embargo, el rango de recepción de audio es muy pequeño. Entonces, estoy planeando hacer mi micrófono personalizado con opamp para amplificar la señal de sonido.

Este es el cableado del micrófono (que en realidad me confundió):

ingrese la descripción de la imagen aquí

Los pines etiquetados como '1' son GND. Sin embargo, 2 y 3 tienden a producir resultados similares. (Estaba asumiendo GND, VCC, Analog OUT para poder reemplazar el micrófono con los módulos rojos que se muestran en la parte inferior izquierda. Son micrófonos ADMP-401 MEMS junto con un amplificador operacional ).

Aquí están las formas de onda que obtuve después de gritar aleatoriamente al micrófono mientras estaba conectado a la computadora portátil. Tomé las lecturas de los pines 2 y 3.

Lectura del pin 2

Pin 3 lectura

Esto es lo que quiero hacer:

Use la placa de conexión para que sea el micrófono y ese módulo convertidor de USB a audio (porque la frambuesa pi no tiene una entrada de micrófono) para proporcionar una entrada de audio a la frambuesa pi. La razón por la que quiero usar la placa de conexión en lugar del micrófono normal es la "falta de un buen rango de recepción de audio".

Esto es lo que creo que debo hacer para que funcione:

1) Conecte GND de la placa de conexiones al Pin - 1.

2) Conecte VCC al suministro USB de 5V después de usar un regulador de voltaje 3v3.

3) Conecte AUD al pin 2 o 3, lo que tienda a funcionar.

Un descubrimiento más que debo compartir:

Antes de enchufar el micrófono, los voltajes en los pines 2 y 3 flotan alrededor de 4,8 V, pero tan pronto como enchufo el micrófono, el voltaje cae a 3,7 V.

Cualquier sugerencia de ustedes será muy útil.

Gracias por leer.

¿Qué quiere decir con "el rango de recepción de audio es muy pequeño"?
Quiero poder hablar desde otro rincón de la habitación y el módulo debería recibir la señal de voz. En este momento funciona en un rango de 1 pie. Es por eso que planeé usar un opamp para amplificar la señal de sonido. @NickJohnson
¿Qué micrófono estabas usando? ¿La entrada en ese dispositivo es una entrada de línea o una entrada de micrófono? Si es una entrada de línea, necesitará un preamplificador.
Estoy de acuerdo con Nick Johnson, necesitará un preamplificador para la entrada de línea, también la señal de audio es la misma en ambos canales, una vez trabajé con un micrófono piezoeléctrico, para eso tuve que proporcionar polarización con Opamp. Pero como mi micrófono era especialmente piezoeléctrico su la salida era voltaje, en su caso puede ser actual, así que sugiera que pruebe un preamplificador.
Creo que le resultará difícil captar una voz del otro lado de la habitación. El rango de 1 pie me parece correcto. Creo que la única solución es un micrófono direccional adecuado e incluso entonces dudo que obtengas una señal clara. No tiene nada que ver con la amplificación, sino con la acústica y demás. ¿Ha notado que en la televisión, estudios de sonido, etc. colocan el micrófono muy cerca de una persona? Y si apuntan el micrófono a otra parte, el sonido desaparece. Sí, nuestros oídos son MUCHO mejores en esto que los micrófonos.
@IC_designer_Rimpelbekkie: leí sobre el eco de Amazon y también encontré este video . Creo que lo que quiero lograr es algo como esto. Si Alexa puede escuchar desde tan lejos mientras reproduce música, supongo que debería poder implementar Jasper en una habitación tranquila. ¿Qué dices?
Ok, eso parece funcionar de hecho. Pero apuesto a que este dispositivo tiene múltiples micrófonos (¿omnidireccionales?), usa control automático de ganancia para cada micrófono, usa procesamiento de señal digital para cancelar ecos (muchos teléfonos celulares también usan esto). Así que creo que habrá mucha "inteligencia adicional" detrás del micrófono. Nuestros oídos funcionan de la misma manera, tu cerebro también es capaz de procesar señales avanzadas.
Este es el circuito de entrada de audio. Más detalles aquí . Me preguntaba si usan procesamiento de señal digital o simplemente procesamiento de señal de hardware para hacer todo esto. Siempre tiendo a creer que el procesamiento realizado en hardware es mucho más rápido y este es un caso en el que necesitamos velocidad en tiempo real. @IC_designer_Rimpelbekkie
Supongo que será una combinación de los dos. El procesamiento de hardware puede ser menos flexible. Mas un DSP cargando un programa y mas procesando en hardware. ¡La distinción entre los dos es cada vez menos clara en estos días! Además, para el audio puede ser que el procesamiento del software sea lo suficientemente rápido y se pueda actualizar fácilmente. Lo que le parece "tiempo real" puede ser "lento" en tiempo de CPU, son mucho más rápidos que nosotros (me refiero a hacer cálculos). No subestime el poder de las CPU móviles modernas.
Pero volviendo a tu problema, lo que creo que podría ayudar es un circuito que amplifique solo cuando sea necesario. Una especie de control de nivel para que la señal de audio al RPi permanezca en un nivel adecuado a corta distancia ya distancia. Algo así como un chip AGC (control automático de ganancia) para audio.
Gracias @IC_designer_Rimpelbekkie. Creo que puedo seguir leyendo desde aquí para aprender más sobre los temas que me comentaste e intentar implementarlos de alguna manera. Muchas gracias.
Mi placer ! Como beneficio adicional, tal vez este sea un AGC IC útil: maximintegrated.com/en/products/analog/audio/MAX9814.html

Respuestas (3)

Las tarjetas de sonido USB típicas tienen un conector para auriculares y un conector para micrófono. Dado que funciona con su micrófono, está configurado para entregar energía al micrófono electret, por lo tanto, los 4.8 voltios cuando está abierto. Es decir, la tarjeta de sonido está entregando voltaje de CC a su micrófono.

La entrada de micrófono de una tarjeta de sonido no puede suministrar mucha corriente, pero es suficiente para un pequeño amplificador de transistores. De hecho, todos los micrófonos electret tienen un solo amplificador de transistor FET adjunto: la señal del micrófono en sí es de muy alta impedancia y requiere que ese pequeño amplificador entregue una señal de baja impedancia. Puede estirar un punto y encontrar un amplificador operacional de baja potencia que funcione con 3.8V y una corriente casi nula, pero apuesto a que su libro de bolsillo dirá "ay" si va por ese camino.

Sin embargo, captar una voz desde el otro lado de una habitación (de tamaño normal) no debería ser un problema, incluso sin un preamplificador. El micrófono puede captarlo fácilmente y la tarjeta de sonido lo digitalizará. Sin embargo, lo que escuchas tiene relativamente poco que ver. Bien podría captar y ser capaz de grabar una voz que no puede escuchar cuando se reproduce a través de los altavoces. Sin embargo, puede amplificar la señal digitalmente.

La tarjeta de sonido muestra a 16 bits, lo que le da mucho espacio para amplificar las cosas digitalmente. Todo lo que necesita hacer es multiplicar las muestras entrantes con algún número para amplificar la señal. ¿Necesita 20dB de ganancia? Multiplique sus muestras por 10.

Un micrófono mejor no debería ser necesario, a menos que el que tienes sea simplemente una mierda. Utilizo un micrófono electret de 20 años de edad de una vieja computadora portátil Toshiba para mis experimentos: puede captar voces de toda la habitación, incluso si no puedo escucharlas en reproducción a través de los parlantes. Sin embargo, un poco de ganancia digital y todo está bien.

Si realmente sigue la ruta del preamplificador, probablemente deba considerar usar un control de ganancia automático. Aumentar la amplificación hasta que una voz desde el otro lado de la habitación le proporcione una grabación a gran escala significa que los ruidos más cercanos al micrófono lo sobrecargarán y obtendrá un desorden distorsionado. Nuevamente, la amplificación digital puede salvar su tocino. Un AGC en software no es tan difícil, así que aproveche el rango de 96dB de esa tarjeta de sonido y realice la amplificación digitalmente.


Mmmf. Ignoró por completo el micrófono MEM.

Puede intentar conectar su micrófono MEM como un electret con un amplificador de transistor simple. Podría funcionar, ya que la hoja de datos dice que el módulo solo necesita 250 µA a 3,3 voltios.

Como esto:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Es posible que tengas que jugar con R1 y C1 (diferentes valores) para que funcione.
R1 podría necesitar ser más grande, tal vez C1 podría ser más pequeño.


Mirando su imagen vinculada del Echo, parecería que están usando múltiples micrófonos para eliminar el ruido y posiblemente rastrear la fuente de voz (para una mejor reducción de ruido y para separar las voces). El desmontaje
muestra un procesador Texas Instruments DM3725, que combina un DSP y un núcleo ARM en una unidad. Espero que Echo use el núcleo DSP para todo el procesamiento de audio, y ARM hace las partes de Internet y la interfaz de usuario.

Pude recuperar una corriente de 67.8 mA del USB, a menudo escuché que puede llegar a varios cientos de miliamperios, pero la practicidad funciona en mi caso, tuve que usar preamplificadores, me pregunto si la puerta FET está conectada. al diafragma del micrófono piezoeléctrico, que cambia la resistencia en ese caso, ¿sería un dispositivo de salida de corriente? Pensé que era el voltaje a través del micrófono lo que cambiaba el voltaje de polarización para generar audio s / g.
Es el voltaje a través del micrófono lo que genera la señal. Es una señal de tan alta impedancia que realmente debe tener el FET allí como un convertidor/amplificador de impedancia. Nunca he visto un micrófono electret en uso que no tenga el pequeño FET conectado. No digo que no existan, solo digo que todos los que he visto (incluso los pequeños micrófonos desnudos de 1/16 de pulgada de diámetro) tienen el amplificador incorporado.
La amplificación fija será un problema como lo señaló correctamente. Sin embargo, planeo hacer algo como OK Google, SIRI, Cortana o Amazon Echo. Por lo tanto, requerirá una entrada de audio en tiempo real (bueno, en tiempo real es mejor, supongo). Y todo esto se hará en una raspberry pi porque está disponible el proyecto Jasper que estoy usando. Quería optar por la amplificación de hardware porque es simple y rápido. ¿Crees que el software AGC sería una buena idea? Otro ajuste de hardware es usar resistencias controladas por i2c para cambiar la ganancia sobre la marcha, lo que parece fácilmente factible. @JRE
AGC en el software es trivial, al menos si está acostumbrado a trabajar con DSP. De hecho, casi me gustaría que Jasper incluyera algo por el estilo. No eres la primera persona que quiere un rango más largo de detección de voz que "justo en tu cara".
Gracias JRE. Continuaré mi investigación desde aquí. Parece que el software AGC parece ser el camino a seguir. Probaré el circuito que hiciste para mí (gracias de nuevo por eso). Publicaré una actualización si encuentro algo (bueno o malo).
Una solicitud más ya que pareces ser el tipo que realmente conoce este tema profundamente. Aquí está el desmontaje de Amazon Echo, que es muy similar a lo que estoy tratando de hacer. ¿Puedes echar un vistazo y sugerir cómo lo están haciendo? Seguramente no podré hacer eso, pero podría encontrar útil ese conocimiento.
@Whiskeyjack, ¿Alguna actualización final sobre esto?
@gvelascoh - lo siento, pero no. Mi intención era hacer una alternativa más barata al conjunto de micrófonos de eco de Amazon, pero mi enfoque fue incorrecto. Echo utiliza una serie de micrófonos con hardware y software para la cancelación de ruido y otras funciones que mejoran la recepción del sonido. Lo que quería hacer era tener uno o dos micrófonos con mayor amplificación. Esto no será tan bueno como lo que tiene echo. Tuve que abandonar el proyecto por completo.

Los conectores son conectores mini-teléfono estándar de 3,5 mm , también conocidos como conectores de punta, anillo y manga. No están alimentados; como observas, la manga está rectificada, pero la punta y el anillo son los canales estéreo izquierdo y derecho.

Lo que describe debería funcionar, suponiendo que la placa de conexión que está utilizando proporcione suficiente amplificación. La pregunta crítica es qué niveles de entrada espera el dispositivo USB; los micrófonos emiten señales muy pequeñas, y si el dispositivo USB espera una entrada de nivel de línea, necesitará mucha amplificación. Puede conectar la salida del módulo del micrófono tanto al anillo como a la punta, 2 y 3 en su diagrama, para un micrófono mono.

Tenga en cuenta que haga lo que haga, se aplica la ley del cuadrado inverso: a medida que se aleja del micrófono, la amplitud disminuirá rápidamente, mucho más rápido de lo que podría esperar.

Gracias Nick Abrí el micrófono normal y no encontré nada más que un simple micrófono electret conectado con algunos cables. Así que estoy bastante seguro de que el ADMP-401 producirá una mejor salida que ese electret. Sin embargo, estaba preocupado por el VCC y la conexión de salida.

Las caídas de voltaje hacen que el cable se caliente y el cable del micrófono enrollado también se calienta, por lo tanto, la caída de voltaje. El uso de cable ethernet cambia drásticamente la salida de los micrófonos... Es como tu micrófono con esteroides electrónicos. K tenga cuidado y esté atento a las señales.