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トップに関する質問電子回路 マイクの信号を10倍ほどに増幅するには？　低い増幅率(利得)を実現したい！　　オペアンプ？　トランジスター？

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質問編集履歴

16

更新

2016/11/20 14:00

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スコア27

test CHANGED
File without changes
test CHANGED
@@ -354,6 +354,12 @@
354
354
 
355
355
 
356
356
 
357
+ 使用していた[高感度マイクアンプキット](http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-05757/)
358
+
359
+ [参考サイト](http://s.webry.info/sp/sfukuda.at.webry.info/201206/article_20.html)
360
+
361
+
362
+
357
363
  参考までに以前のプロトタイプでの息検出時を添付いたします。
358
364
 
359
365
  ![イメージ説明](02558c31aeed43dd221ee2af9e015d44.jpeg)

15

質問の解決・謝辞

2016/11/20 14:00

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kt.tk.co
kt.tk.co

スコア27

test CHANGED
File without changes
test CHANGED
@@ -233,3 +233,155 @@
233
233
  (下側の波形も取れるようにしたつもりです。)
234
234
 
235
235
  ![イメージ説明](2ea5c6d7a125fab2b5cb400759a5639e.jpeg)
236
+
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+
238
+
239
+
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+
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+ ---
248
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+
251
+ ---
252
+
253
+ 2016.11.20 20:44 追記
254
+
255
+ ---
256
+
257
+
258
+
259
+ 秋月電子にてオペアンプを購入してきました。
260
+
261
+ [オペアンプ(NJU7043D) ２回路入入出力フルスイングオペアンプ](http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-06840/)
262
+
263
+
264
+
265
+
266
+
267
+ ////////購入時のメモ///(自分用のメモです)/////////////
268
+
269
+ 秋月電子の店員さんに答えてもらった事項 (聞き違いや誤った理解の可能性あり。)
270
+
271
+ ・オペアンプはそもそも増幅率が無限大のようなものだから～～。
272
+
273
+ ・殆どのオペアンプは低い電圧でも問題なく使えるよ。特殊なやつはできないものもあるけど。
274
+
275
+ ・mic_outとamp_inの間のコンデンサは何F？ 高い周波数をとりたいか、低い周波数を取りたいかによってマイクの後のコンデンサは変わるよ。 極性のない10μFほどを使えば問題ないだろうが、反応時間が遅くなるよ。
276
+
277
+ ////////////////////////////////////////////////////////
278
+
279
+
280
+
281
+
282
+
283
+ ■回路の実装について。
284
+
285
+
286
+
287
+ - 自身で考えていた 「2016.11.18 19:37 追記」 時点での回路を実装してみましたが目的の動作はしませんでした。
288
+
289
+
290
+
291
+
292
+
293
+ - ozwk様にご提示頂いた回路を実装したところ目的通りの波形を取得することができました。
294
+
295
+ (倍率は用途に合うように後ほど調整する予定です。)
296
+
297
+
298
+
299
+ 以下にozwk様の回路図によって得られた波形を添付します。（ozwk様、回路図を提示いただき本当にありがとうございます。）
300
+
301
+
302
+
303
+
304
+
305
+
306
+
307
+ ■息を全力で吹きかけた状態の波形
308
+
309
+ （実装時では全力で吹きかけることはありませんが、増幅度の動作チェックと目安として計測しました。）
310
+
311
+
312
+
313
+ 増幅回路がない場合 1倍
314
+
315
+ ![イメージ説明](aef8fab0dbeaa84f3d1fd14c4a02004a.jpeg)
316
+
317
+
318
+
319
+ 増幅率 2倍
320
+
321
+ ![イメージ説明](b7c911c06d5e63448fd50589c5de7d74.jpeg)
322
+
323
+
324
+
325
+ 増幅率 約3倍
326
+
327
+ ![イメージ説明](a1a35d23ba081ffd7a9918231d71b120.jpeg)
328
+
329
+
330
+
331
+ 増幅率 6倍 (全力の息だと飽和してしまいましたが、実際の環境では10倍ほどで使用する予定です。)
332
+
333
+ ![イメージ説明](bf6c68058ca180cc0b00a5441b4cfc5c.jpeg)
334
+
335
+
336
+
337
+ 上記のように、当初に目的としていた **任意の増幅率** を実現することができました！！！！！
338
+
339
+ 同時に、**信号の基準点を2.5Vに取る** ことも実装できました！！！
340
+
341
+
342
+
343
+ ■今後の方針
344
+
345
+ Arduinoによって息を検知する処理を実装していきたいと思います。
346
+
347
+ 増幅率は実装の環境に配置して、「人間がどの程度の息が吹きかけるか」という条件から決定していきたいと思います。
348
+
349
+
350
+
351
+ ■以前のプロトタイプとの比較
352
+
353
+ 以前はオーディオ用パワーアンプのまま息検知を実装していました。息がある場合は問題なく取得できていたのですが、誤検出(息が無い時に”息がある”とシステムが反応する)が酷いことに問題がありました。そのため、マイクの増幅率を変更して、音ではなく息に適した波形を取得しようと思った次第です。
354
+
355
+
356
+
357
+ 参考までに以前のプロトタイプでの息検出時を添付いたします。
358
+
359
+ ![イメージ説明](02558c31aeed43dd221ee2af9e015d44.jpeg)
360
+
361
+
362
+
363
+ 息があるのは中央の部分です。
364
+
365
+ 見て分かるように、息が当たると飽和してしまい、息のない部分との差があまり大きくありません。この状態で閾値を設定していたため、音やその他のノイズを息として反応してしまいました。
366
+
367
+
368
+
369
+
370
+
371
+ ■謝辞
372
+
373
+ 皆様のお陰で問題・課題を克服し目的を達成することができました。
374
+
375
+ 今後、息の検出を実装し、処理を行うシステムを実現していきます。
376
+
377
+ 全てが完成しましたらお見せすることができると嬉しく思います。
378
+
379
+ お時間・お手数をお掛けしてまでお力添えいただきありがとうございました。
380
+
381
+ 非常にお世話になりました。
382
+
383
+
384
+
385
+ ■この質問について
386
+
387
+ メインの質問については”解決”とさせていただきますが、まだ理解しきれていない部分もあるためお教えいただけますと幸いです。

14

更新

2016/11/20 12:48

投稿

kt.tk.co
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スコア27

test CHANGED
File without changes
test CHANGED
@@ -225,3 +225,11 @@
225
225
  2016.11.18 19:37 追記
226
226
 
227
227
  ---
228
+
229
+
230
+
231
+ 回路の思案
232
+
233
+ (下側の波形も取れるようにしたつもりです。)
234
+
235
+ ![イメージ説明](2ea5c6d7a125fab2b5cb400759a5639e.jpeg)

13

更新

2016/11/18 10:39

投稿

kt.tk.co
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スコア27

test CHANGED
File without changes
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@@ -209,3 +209,19 @@
209
209
  上側の信号と下側の信号を取りたいと考えていますが、次のオペアンプを使用したいと考えております。
210
210
 
211
211
  ２回路入入出力フルスイングオペアンプ ＮＪＵ７０４３Ｄ
212
+
213
+
214
+
215
+
216
+
217
+
218
+
219
+ ---
220
+
221
+
222
+
223
+ ---
224
+
225
+ 2016.11.18 19:37 追記
226
+
227
+ ---

12

更新

2016/11/18 10:37

投稿

kt.tk.co
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スコア27

test CHANGED
File without changes
test CHANGED
@@ -199,3 +199,13 @@
199
199
  回路（下側の信号は増幅できずに破棄してしまう？）
200
200
 
201
201
  ![イメージ説明](1be5218978fb235cefb287bc1a7e7406.jpeg)
202
+
203
+
204
+
205
+ 現在次のオペアンプを検討しています。
206
+
207
+
208
+
209
+ 上側の信号と下側の信号を取りたいと考えていますが、次のオペアンプを使用したいと考えております。
210
+
211
+ ２回路入入出力フルスイングオペアンプ ＮＪＵ７０４３Ｄ

11

回路図の追加

2016/11/18 06:57

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スコア27

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File without changes
test CHANGED
@@ -179,3 +179,23 @@
179
179
  オペアンプ LM386-N1 による200倍 (参考サイト通り)
180
180
 
181
181
  ![イメージ説明](815b58ee0669d7347be773c8855cc9ba.jpeg)
182
+
183
+
184
+
185
+
186
+
187
+
188
+
189
+ ---
190
+
191
+
192
+
193
+ ---
194
+
195
+ 2016.11.18追記
196
+
197
+ ---
198
+
199
+ 回路（下側の信号は増幅できずに破棄してしまう？）
200
+
201
+ ![イメージ説明](1be5218978fb235cefb287bc1a7e7406.jpeg)

10

項目スタイルの変更

2016/11/18 06:43

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スコア27

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File without changes
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@@ -1,10 +1,16 @@
1
+ ■目的・課題
2
+
3
+ --
4
+
5
+
6
+
1
- ■目的
7
+ ●目的
2
8
 
3
9
  コンデンサマイクで息を検知したいと考えています。
4
10
 
5
11
 
6
12
 
7
- ■問題・質問内容
13
+ ●問題・質問内容
8
14
 
9
15
  息を吹きかけることで「マイクの波形(振幅)が大きく変化すること」を読み取って検知しようとしています。
10
16
 

9

説明不足箇所の充填

2016/11/18 01:23

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スコア27

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File without changes
test CHANGED
@@ -8,7 +8,7 @@
8
8
 
9
9
  息を吹きかけることで「マイクの波形(振幅)が大きく変化すること」を読み取って検知しようとしています。
10
10
 
11
- （息の音声信号解析をするのではないため、音はマイクから検知できなくても問題ありません。）
11
+ （息の音声信号解析をするのではないため、音による波形の小さな変化は検知できなくても問題ありません。）
12
12
 
13
13
 
14
14
 

8

フォント

2016/11/18 01:22

投稿

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スコア27

test CHANGED
File without changes
test CHANGED
@@ -136,6 +136,8 @@
136
136
 
137
137
  （息の吹きかけ方によっては±100ほどなので、5倍が最適かもしれません。1～20倍ほどの増幅率を自由に変更できたらとても助かります。）
138
138
 
139
+
140
+
139
141
  ---
140
142
 
141
143
 

7

文章の修正追加

2016/11/18 01:09

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スコア27

test CHANGED
File without changes
test CHANGED
@@ -134,6 +134,8 @@
134
134
 
135
135
 
136
136
 
137
+ （息の吹きかけ方によっては±100ほどなので、5倍が最適かもしれません。1～20倍ほどの増幅率を自由に変更できたらとても助かります。）
138
+
137
139
  ---
138
140
 
139
141
 

6

説明位置の変更

2016/11/18 01:09

投稿

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スコア27

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File without changes
test CHANGED
@@ -124,11 +124,13 @@
124
124
 
125
125
  音の波形 息のある状態 (Arduinoのアナログピン0より)
126
126
 
127
+ ![音の波形＿息がある状態](08739e320f364fd448b5fea0939c1e6c.jpeg)
128
+
129
+
130
+
127
131
  息がある状態 で ±50ほどでした。
128
132
 
129
133
  そのため、10倍ほどに増幅して、Arduinoの0～1024の範囲を広く使いたいと考えています。
130
-
131
- ![音の波形＿息がある状態](08739e320f364fd448b5fea0939c1e6c.jpeg)
132
134
 
133
135
 
134
136
 

5

説明の追加

2016/11/18 01:06

投稿

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スコア27

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File without changes
test CHANGED
@@ -116,13 +116,13 @@
116
116
 
117
117
 
118
118
 
119
- 音の波形 (Arduinoのアナログピン0より)
119
+ 音の波形 息のない状態 (Arduinoのアナログピン0より)
120
120
 
121
121
  ![音の波形](e4d36c021eb7a5f059a049c11e8e36a0.jpeg)
122
122
 
123
123
 
124
124
 
125
- 音の波形 (Arduinoのアナログピン0より)
125
+ 音の波形 息のある状態 (Arduinoのアナログピン0より)
126
126
 
127
127
  息がある状態 で ±50ほどでした。
128
128
 

4

説明の追加

2016/11/18 01:05

投稿

kt.tk.co
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スコア27

test CHANGED
File without changes
test CHANGED
@@ -112,7 +112,7 @@
112
112
 
113
113
  Arduinoのアナログピンに接続することで、0V～5Vを0～1024で取得することができます。
114
114
 
115
- 音・息がない状態で2.5Vがニュートラルになるようにしています。
115
+ 音・息がない状態で2.5Vの512がニュートラルになるようにしています。
116
116
 
117
117
 
118
118
 

3

題目の更新

2016/11/18 01:03

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スコア27

test CHANGED
File without changes
test CHANGED
@@ -58,9 +58,9 @@
58
58
 
59
59
 
60
60
 
61
- 現在考えているのは、オペアンプの**非反転増幅回路**が増幅率を変更できるかもしれないと考えています。
61
+ 現在考えているのは、オペアンプの**非反転増幅回路**で増幅率を変更できるかもしれないと考えています。
62
62
 
63
- [参考にしたサイト ： Renesas Electronics 電子回路入門 ③オペアンプ、コンパレータ オペアンプの基本（2） — 非反転増幅回路](https://www.renesas.com/ja-jp/support/technical-resources/engineer-school/electronic-circuits-03-op-amps-comparator-circuit.html)
63
+ [参考サイト ： Renesas Electronics 電子回路入門 ③オペアンプ、コンパレータ オペアンプの基本（2） — 非反転増幅回路](https://www.renesas.com/ja-jp/support/technical-resources/engineer-school/electronic-circuits-03-op-amps-comparator-circuit.html)
64
64
 
65
65
 
66
66
 
@@ -92,7 +92,7 @@
92
92
 
93
93
 
94
94
 
95
- ■現状
95
+ ■現状 （増幅する前のマイクの波形）
96
96
 
97
97
  --
98
98
 

2

リンクの更新

2016/11/18 01:02

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スコア27

test CHANGED
File without changes
test CHANGED
@@ -58,11 +58,9 @@
58
58
 
59
59
 
60
60
 
61
- 現在考えているのは、オペアンプの
61
+ 現在考えているのは、オペアンプの**非反転増幅回路**が増幅率を変更できるかもしれないと考えています。
62
62
 
63
- ・非反転増幅回路 [参考にしたサイト](https://www.renesas.com/ja-jp/support/technical-resources/engineer-school/electronic-circuits-03-op-amps-comparator-circuit.html)
64
-
65
- が増幅率を変更できるかもしれないと考えています。
63
+ [参考にしたサイト ： Renesas Electronics 電子回路入門 ③オペアンプ、コンパレータ オペアンプの基本（2） — 非反転増幅回路](https://www.renesas.com/ja-jp/support/technical-resources/engineer-school/electronic-circuits-03-op-amps-comparator-circuit.html)
66
64
 
67
65
 
68
66
 

1

読みづらさの修正

2016/11/18 01:01

投稿

kt.tk.co
kt.tk.co

スコア27

test CHANGED
File without changes
test CHANGED
@@ -6,7 +6,7 @@
6
6
 
7
7
  ■問題・質問内容
8
8
 
9
- 息を吹きかけることでマイクの波形(振幅)が大きく変化することを読み取って検知しようとしています。
9
+ 息を吹きかけることで「マイクの波形(振幅)が大きく変化すること」を読み取って検知しようとしています。
10
10
 
11
11
  （息の音声信号解析をするのではないため、音はマイクから検知できなくても問題ありません。）
12
12
 
@@ -150,9 +150,7 @@
150
150
 
151
151
 
152
152
 
153
- 下のサイトを参考に、
154
-
155
- [オーディオアンプＩＣ ＬＭ３８６Ｎ－１](http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-01295/)を使用した増幅回路も試してみました。
153
+ 下のサイトを参考に、[オーディオアンプＩＣ ＬＭ３８６Ｎ－１](http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-01295/)を使用した増幅回路も試してみました。
156
154
 
157
155
  参考サイト ： [Arduinoで遊ぼう - エレクトレット・コンデンサ・マイクでオーディオレベルメータを作る](http://arms22.blog91.fc2.com/blog-entry-284.html)
158
156