Arduino練習：電容式麥克風與運算放大器LM358

買了一本好書，超圖解Arduino互動設計入門，照著書裡第6章的內容，練習電容式麥克風的用法，因為訊號太微弱，所以需要加上運算放大器（operational amplifier，op-amp），LM358這顆IC裡有兩組，我只用了一組。

我用的Arduino板子是Uno R3，軟體開發環境是1.0.4版。

電路圖與程式碼可到這裡下載。

所需材料：

• 電容式麥克風，1個
• LM358，1個
• 電阻，2.2K歐姆（紅紅紅）、1K歐姆（棕黑紅）、68K歐姆（藍灰橙）、100K歐姆（棕黑黃），各1個
• 電容，0.1μF（104），1個

我買的電容式麥克風，有兩隻腳，與外殼相連的那隻是接地，另一隻要接正極。


電路圖如下：
將Arduino板子的5V與GND接到麵包板。

從5V串聯2.2K限流電阻後，接到麥克風的正極。

麥克風負極接地。

麥克風正極，接0.1μF電容後，然後要接到兩個地方，一條接到358的腳位3（非反向輸入）；另一條接68K電阻後接地。這裡的電容與電阻形成high-pass filter，只允許23Hz以上的聲音訊號通過。

358的腳位2（反向輸入）接1K電阻後接地。

358的腳位1（輸出），要接到兩個地方，一條接到Arduino的類比輸入腳位A0，我們將從這裡讀取；另一條接100K電阻後接到358的腳位2。

358的腳位8，接5V。
358的腳位4，接地。

358的腳位5、6、7，這是另一組運算放大器，本篇不使用。


看圖接線，應該比較簡單。


照片，還滿亂的。


特寫。


以上是硬體的部份，軟體的部份，我只寫了個簡單的測試程式。

// 類比輸入腳位
int MIC_PIN = A0;

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  pinMode(MIC_PIN, INPUT);    
}

int count = 0; // 計算收到幾次的高音量

void loop()
{
  int mic = analogRead(MIC_PIN); // 讀取麥克風輸出
 
  if(mic >= 500){ // 這裡寫死500，您可試試別的值
    count++;
    Serial.print("mic >= 500, count=");
    Serial.println(count);
  }
}

然後執行，平時音量低時沒有輸出，若發出噪音或拍手，便會在序列埠監控視窗裡看到輸出。

我拍了一次手，程式偵測到五次。


因為會偵測到好幾次，類似於開關的彈跳（bounce）問題，若想要以拍手來控制LED明滅，就需要解決這個問題，可參考「超圖解Arduino互動設計入門」書裡的作法，我就懶得弄了，哈哈。

書裡還提及，以這個範例而言，訊號的電壓並不會超過5V，所以Arduino針腳可承受，但若想要加入過電壓保護電路，可加入齊納二極體（Zener diode），使電壓保持在一定的數值。


參考資料：

• 超圖解Arduino互動設計入門，作者趙英傑。
• LM358 datasheet。
• Experiments with LM358。
• LM741 datasheet。
• Ham Radio India的IC 741 Tutorial。
• What is offset null in lm741?、What is “offset null” in IC 741?。