Pre-amplificaore Phantom per BMPC

ottobre 16, 2015 | By Fabrizio Licheri | Electronic and electro-mechanic | Electronic and electro-mechanic

Pre-amplificaore Phantom 48V a batteria per Black Magic Cinema Camera.

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Pre-amplificaore Phantom per BMPC

Sappiamo tutti che se vogliamo collegare un microfono professionale alla nostra video camera, dobbiamo alimentarlo con una tensione di 48V. Molte di queste hanno l'alimentazione; incorporata. Basta attivarla tramite un pulsante. Ma per quelle che ne sono sprovviste tipo le Reflex o la BMCC (Black Magic Cinema Camera) ? Proprio per questo motivo, ho deciso di progettarne uno. Viene alimentato da una batteria a transistor 9V. Al suo interno c'è un semplicissimo convertitore dc-dc che eleva la tensione da 9 a 48V. Ho integrato un pre-amplificatore ad operazionale e collegato tutto ad un display da 1,8" a colori controllato da microprocessore (il famosissimo ATMEGA328P :-) si esatto quello montato su Arduino) in modo da monitorare il segnale in ingresso tramite barre vu-meter, il livello della batteria, la tensione della phantom in uscita che alimenta i microfoni e il livello del segnale audio espresso in percentuale. QUANTO COSTA? Dipende. Se realizzate il modulo senza display, la cifra si aggira sui 30,00/40,00 €. Se realizzate anche il modulo con microprocessore e display allora dovremmo stare intorno agli 80,00 € :-) Si esatto, non arriviamo neanche ad 1/4 della cifra spesa se vogliamo comprarne uno in commercio... sprovvisto di display a colori da 1,8" ENTRIAMO NEL CUORE DELL&34ALIMENTATORE; La prima figura dello schema elettrico (guarda Schema_elettrico.pdf) riguarda il convertitore DC-DC che ha il compito di elevare la tensione di 9 volt della batteria a 48 volt (+/- 4%). La corrente massima di uscita è di circa 5mA. I microfoni a condensatore che uso assorbono una corrente di circa 2/3 mA (dipende dal tipo di Mic). Lo schema è abbastanza semplice. L'NE555; viene fatto lavorare come multivibratore astabile con duty-cicle variabile. L'onda; quadra in uscita dal pin 3 pilota un Mosfet di tipo N. I picchi generati dallo switching del Mosfet collegato alla bobina vengono raddrizzati e livellati dal diodo D1 e Condensatore C5. La frequenza di oscillazione del multivibratore è impostata da R1 e C3 e si aggira sui 200KHz quindi abbondantemente al di sopra della gamma audio percepita dall'orecchio; umano. In questo modo non rischiamo di ritrovarci dei fastidiosi ronzii sul mic e quindi sull&34ingresso; del pre-amplificatore. Il modulo R4, Q2, R3, RV1 e R2 si occupa di stabilizzare la tensione di uscita a 48V (+/- 4%) per una tensione in ingresso tra 5 e 9 Volt. La stabilizzazione avviene sfruttando la modulazione di ampiezza dell'impulso; (Pulse Wide Modulation). Cerco di spiegare più semplicemente possibile come funziona. L'onda; quadra che fuoriesce dal pin 3 del 555, pilota il Gate del Mosfet che viene utilizzato come interruttore. La durata dello stato logico 1 determina quanto tempo il Mosfet conduce. In uscita (Drain del Mosfet) avremo un impulso di ampiezza maggiore grazie alla bobina. Questo impulso dopo essere stato raddrizzato e livellato, determina il voltaggio della Phantom. Ora, se la durata dello stato logico 1 è maggiore dello stato logico 0, il carico può contare su una riserva di energia sufficiente a soddisfare la richiesta dell'utilizzatore;, in questo caso il Microfono. Ma se viceversa, lo stato logico 0 ha una durata maggiore rispetto lo stato logico 1, se ne ricava una energia minima che dato il carico si traduce in un abbassamento della tensione di uscita. Se lo stato logico 1 dura più del 50% rispetto allo stato logico 0, la tensione in uscita si alza. Viceversa, se lo stato logico 0 è di durata maggiore del 50% rispetto allo stato logico 1, la tensione in uscita si abbassa. Per non avere queste fluttuazioni continue, la tensione di uscita, viene riportata sul pin 5 dell'NE555; tramite un amplificatore a transistor (R4, Q2, R3, RV1 e R2). Sfruttando i comparatori interni del 555 che confrontano questa tensione con una di riferimento, possiamo avere sul pin di uscita 3 un segnale modulato in ampiezza. Si è concluso il ciclo della stabilizzazione. Con il trimmer RV1, potete regolare la tensione in uscita. R5 e R6 compongono un partitore resistivo. La differenza di potenziale tra R6 e massa viene riportata sul pin 23 del microprocessore per monitorare lo stato della batteria. Identica situazione tra R7 e R8. Il pin 24 del uP viene utilizzato per monitorare la tensione della Phantom. La tensione Phantom viene riportata sul Pin 2 e 3 del Mic tramite resistenze da 6.8K. I condensatori Elettrolitici C6 e C8 vengono principalmente utilizzati per disaccoppiare la componente continua altrimenti ci ritroveremo i 48V sull&34ingresso; del Pre-amplificatore... ne consegue una bella fumata :-) Continuiamo con il secondo schema elettrico: il display e microprocessore per il monitoraggio dei dati provenienti dal convertitore Dc-Dc e il pre-amplificatore. IL MICROPROCESSORE E IL DISPLAY Partiamo da Q1, R2, Dz1, C4 e C3 che costituiscono uno stabilizzatore di tensione a 5,6 volt per il microprocessore e il display. Possiamo sostituire questi cinque componenti con un 7805 in modo da avere una tensione stabilizzata a 5Volt più sicura per il display e uP oppure aggiungere un diodo in serie all'emettitore; prima degli altri nodi. In questo modo avremo 5,6Volt - 0,6Volt del Diodo = 5Volt. Un 1N4148 è più che sufficiente. Il quarzo garantisce al uP un clock di 16MHz per poter funzionare correttamente. Il display è di tipo TFT 1,8" 128x160 pixel. Lo potete trovare su www.arduino.cc Per poter utilizzare il Microprocessore senza la scheda Arduino, dovrete prima caricare il boot sull'ATMEGA328P; (alcuni vendono il microprocessore con il boot già caricato), successivamente caricare lo sketch che trovate al termine dell'articolo;. In pratica questo è il modulo che si occupa di monitorare la carica residua della batteria sotto forma di tacche e una percentuale 0 - 100%, il livello audio in percentuale 0-100%, l'alimentazione; phantom in Volt e un semplice Vu-Meter L - R. Per ultimo vediamo la sezione pre-amplificatrice. IL PRE-AMPLIFICATORE Il pre-amplificatore è costituito da un operazionale a basso rumore tipo NE5532 che lavora come amplificatore non invertente (nessun sfasamento di 180° tra ingresso e uscita). Il guadagno dello stadio viene regolato dai potenziometri RV1-2 e si aggira da un minimo di 1 fino ad un massimo di 23 (livello segnale di ingresso x 23 = livello segnale di uscita). Come accennato, i potenziometri RV sono doppi. Uno viene sfruttato per il guadagno del pre e l'altro; per riportare il valore di tensione del partitore sugli ingressi del uProcessore in modo da visualizzare la percentuale del volume impostata. Il prototipo è stato montato su una basetta millefori quindi per il momento non ho realizzato nessun PCB. Appena pronto, lo inserisco nel post. Attenzione! Prima di collegare l'apparecchio; al microfono, fate le dovute calibrazioni e misure in modo da impostare la tensione di uscita della Phantom a 48Volt. Non mi ritengo responsabile per danni, problemi errori o mal funzionamenti che possono scaturire dall'utilizzo; del mio apparecchio e dall'uso; improprio dello stesso.


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