Как собрать индикатор аудио сигнала на LM3915. Светодиодный индикатор уровня сигнала Электронный индикатор уровня аудиосигнала
Сегодня в качестве индикатора уровня выходного сигнала для различной звуковоспроизводящей техники используют целые электронные устройства, что отображают не только уровень сигнала, но и другую полезную информацию. Но раньше для этого использовались стрелочные индикаторы, что представляли собой микроамперметр типа М476
или М4762
. Хотя сделаю оговорку: сегодня некоторые разработчики так же используют стрелочные индикаторы, хотя выглядят они куда интереснее и отличаются не только подсветкой, но и дизайном. Раздобыть старый стрелочный индикатор сейчас, возможно, проблема. Но у меня была парочка М4762 от старого советского усилителя, и я решил их задействовать.
На Рис.1 представлена схема на один канал. Для стерео нам понадобится собрать два таких устройства. Индикатор уровня сигнала собран на одном транзисторе Т1, любом из серии КТ315 . Для увеличения чувствительности использована цепь удвоения напряжения на диодах D1 и D2 из серии Д9. Устройство не содержит дефицитных радиодеталей, поэтому вы можете использовать любые, схожие по параметрам.
Установка показания индикатора, соответствующего номинальному уровню, проводится подстроечным резистором R2. Время интеграции индикатора 150-350 мс, а время обратного хода стрелки, определяемое временем разряда конденсатора С5, составляет 0,5-1,5 с. Конденсатор С4 один для двух устройств. Он используется для сглаживания пульсаций при включении. В принципе от этого конденсатора можно отказаться.
Устройство для двух звуковых каналов собрано на печатной плате размерами 100X43 мм (см. Рис.2) . Тут же монтируются индикаторы. Для удобного доступа к построечным резисторам в плате просверлены отверстия (на рисунке не показаны), чтобы смогла пройти маленькая отвертка для настройки номинального уровня сигнала. Впрочем, только к этому и сводится настройка данного устройства. Возможно, понадобится подобрать резистор R1 в зависимости от силы выходного сигнала вашего устройства. Т.к. с другой стороны платы расположены стрелочные индикаторы, элементы Cl, R1 пришлось монтировать со стороны печатных проводников. Эти детали лучше взять как можно миниатюрнее, например, бескорпусные.
Скачать: Стрелочный индикатор уровня выходного сигнала
В случае обнаружения "битых" ссылок - Вы можете оставить комментарий, и ссылки будут восстановлены в ближайшее время.
Эта схема — простой индикатор уровня, построенный на основе популярной и недорогой микросхемы LM3916. Устройство отлично подойдёт для микшера, усилителя или . Оно позволяет вести визуальный контроль уровня звукового сигнала, благодаря чему мы можем избежать перегрузок и связанных с ними искажений.
Принципиальная схема
Схема подключения микросхемы LM3916
На входе работает линейный выпрямитель переменного напряжения сигнала, он построен на основе операционного усилителя TL081, что позволяет поддерживать высокую точность также при входных сигналах порядка нескольких десятков милливольт. Конструкция платы позволяет разрезать её на 2 части и спаять под углом 90 градусов. Это позволит легко выполнить индикатор под монтаж на передней панели, причём сразу для двух каналов — стерео.
О функциях радиоэлементов
Резистор R4 (2,2 k) ограничивает ток светодиода, а R5 (4,7 k) выполняет функцию «искусственной массы» для операционного усилителя U2 (TL081). Входное сопротивление системы определяется номиналом R1 (470k). Элементы R1 (470k), R2 (470k), R3 (10k), C4, D11 (1N4007) и D12 (1N4007) — обвязка усилителя ОУ U2 (TL081), вместе они образуют выпрямитель. Схему необходимо питать напряжением 9-25 В. Среднее потребление тока составляет 10 мА при 12 В.
Сборка и настройка LED индикатора
Печатная плата 3916
Индикатор собираем на печатной плате. Монтаж следует начинать установки одной перемычки. В дальнейшем следует установить элементы R2 и R3, лежащие под U1 и R1, расположенным под U2. Порядок пайки остальных элементов является произвольным, но лучше сперва впаять панельки под микросхемы, так как из-за очень большого уплотнения радиоэлементов потом будет тяжелее. Если захотите сделать версию стерео индикатора — можете разрезать плату в месте между U1 и LED, спаяв обе части под прямым углом. Это позволит разместить 2 платы индикатора уровня близко друг к другу (как на фото).
LED индикатор аудио сигнала самодельный
Файлы печатной платы
Рисунок платы и расположение на ней деталей можно скачать в этом
Светодиодный индикатор уровня сигнала, имитирующий стрелочный индикатор идея не новая и, казалось бы, что тут можно придумать нового? Ну, в этом плане я ничего не изобрел.. Я даже затрудняюсь указать первоисточник. Цель другая: сделать простую схему, на доступных элементах. В схеме даже нет вездесущих микроконтроллеров. При том не просто спаять плату, а сделать законченную конструкцию, которую можно установить в усилитель без ущерба внешнего вида. А так же на основе этой схемы сделать свой вариант индикатора, с учетом навыков в электронике, или например, цветомузыку. С этой целью индикатор выполнен на двух платах: плата управления светодиодами и плата индикации. В рамках данной статья я предлагаю 3 варианта индикатора, условно назовем «стрелка», «лампа 6Е1П» и «дуга». Также на выбор 2 варианта подсветки шкалы (А и Б). И все это можно сделать на светодиодах 5мм, 3мм или SMD 0805. Как и любая другая эта схема имеет свои достоинства и недостатки. Достоинство: дешевая элементная база, с большой взаимозаменяемостью, допусками, сравнительно простая схема. Варианты индикации, как говориться, на любой вкус. Недостатки: подбор многих элементов, в противном случае пришлось бы привязываться к одному типу светодиодов. Небольшой динамический диапазон, т.е. на мощном усилителе при малой громкости индикатор будет «молчать». Визуальное раздваивание «стрелки», что вызвано плавным переключением компараторов LM3915 в режиме «точка». Устранение этого явления возможно, но требует усложнения схемы. Высокая плотность и малая толщина дорожек на плате. Решается покупкой готовых плат, но я делал сам с применением фоторезиста.
Схема работает следующим образом . Входной сигнал подается на VT1. Уровень входного сигнала регулируется R1. После усиления и выпрямления входной сигнал поступает на вход LM3915. К выходам МС подключены непосредственно светодиоды (1 линейка). Через транзисторные ключи на VT2-VT11 дополнительно 6 линеек светодиодов. Транзисторные ключи применены, т.к. тепловое сопротивление корпуса МС составляет 55 °С/Вт, что допускает максимальную мощность 1365 мВт при температуре окружающей среды 25 °С. Впрочем не будем углубляться в скучный мир цифр, лишь скажу, что на каждый выход LM3915 можно подключить не более 2-х светодиодов. В противном случае МС будет перегреваться. Кнопкой S1 осуществляется переключение режимов индикации «столбик» и «точка». Кнопкой S2 включаются дополнительные линейки светодиодов, что дает возможность реализовать еще 2 режима работы индикатора. Как видно из схемы, многие элементы (R и С) необходимо подбирать. Это можно отнести к недостатку схему и преимуществу. Подбор позволяет применить любые светодиоды, не привязываться к Vпит. 12В и настроить яркость свечения светодиодов индикатора и подсветки на свой вкус. R6 обеспечивает свечение «стрелки» на «нуле» при отсутствии входного сигнала. Как правило, подбор R6 не требуется, при питании схемы 12В. Если «стрелка» на «нуле» не нужна, то R6 не устанавливаем. Подбором R7 устанавливаем необходимую яркость свечения светодиодов, подключенные напрямую к LM3915 это по схеме HL7, 14, 21, 26, 35, 42, 49, 56, 63, 70. Чем меньше R7, тем больше ток через светодиоды, минимальное допустимое значение R7 20кОм. Резистором R8 регулируем яркость светодиодов подсветки. Мощность R8 не менее 1Вт. Резисторами R9-R18 регулируем яркость свечения остальных светодиодов. Примерно 10кОм для светодиодов силой света 1000 mcd, 1кОм для светодиодов 200-300 mcd. Конденсатором С3 можно регулировать инерционность «стрелки». Питается устройство от источника стабилизированного напряжения 12В с током 0,2-0,3А для моно варианта. Напряжение питания можно увеличить до 18В.
Внешне оформление и отличия вариантов индикаторов . Внешне оформление изложено в видео отчете. Добавлю, что подбирая ток светодиодов нужно добиться сбалансированного свечения индикатора и подсветки. Тогда индикатор будет выглядеть красиво. Подсветка варианта «А» смотрится красивее, чем «Б», но сложнее в изготовлении. Трафарет для индикатора находить в файле LAY с платой. Платы и трафареты при распечатывании «зеркалить» не надо. Крепиться индикатор в усилителе любым удобным способом, за окном лицевой панели. Не располагать вблизи сильно нагревающихся элементов. Можно слегка затонировать стекло лицевой панели для скрытия возможных мелких дефектов внешнего оформления. Вход индикатора подключается параллельно выходу регулятора громкости или входа оконечного усилителя. Настройка заключается в установки подстроечным резистором R1 "стрелки" индикатора на +3db при номинальной мощности усилителя.
Обращаю внимание, что размеры плат индикаторов разные и размер платы существенно больше рабочего окна индикатора. На индикаторе «Дуга» количество светодиодов желтого и красного цвета использовано по 26 шт. для стерео варианта. В схеме это не отражено, но сборка и регулировка не отличается. Также в подсветке в различных вариантах используется от 3-х до 10-ти светодиодов (смотри в LAY). На схеме это также не отражено, чтобы не возникало путаницы.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| U1 | LED драйвер | LM3915 | 1 | В блокнот | ||
| VT1 | Биполярный транзистор | КТ315А | 1 | В блокнот | ||
| VT2-VT11 | Биполярный транзистор | КТ361Б | 10 | Любой PNP | В блокнот | |
| VD1, VD2 | Диод | КД522А | 2 | 1N4148, любой импульсный | В блокнот | |
| HL1-HL6 | Светодиод | DFL-3014BD-1 | 6 | синий | В блокнот | |
| HL7-HL62 | Светодиод | DFL-3014GD-1 | 56 | зеленый | В блокнот | |
| HL63-69 | Светодиод | DFL-3014YD-1 | 7 | желтый | В блокнот | |
| HL70-HL76 | Светодиод | DFL-3014RD-1 | 7 | красный | В блокнот | |
| С1-С3 | Конденсатор | 1 мкФ | 3 | В блокнот | ||
| R1 | Подстроечный резистор | 50 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R2 | Резистор | 220 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R3 | Резистор | 3 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R4 | Резистор | 10 кОм | 1 |
Сейчас стало модным для визуальной индикации уровня сигнала использовать светодиоды и светодиодные матрицы, чему способствовал, в значительной степени, выпуск микросхем типа . Но со временем мода проходит, и хочется чего-то оригинального, которого нет у других. И тут вспоминается старая добрая схема на газоразрядном индикаторе ИН-13, способная создать такой красивый эффект, что любой светодиод побледнеет от зависти! ИН-13 представляет собой индикатор тлеющего разряда в виде стеклянной трубки длиной 130 мм.
Цоколёвка газоразрядных индикаторов серии ИН
А - анод, Э - экран, К - катод, Кв - вспомогательный катод, А0 - анод нулевой, А1-А4 - группа анодов, Ап - анод последний.
Технические характеристики газоразрядных индикаторов
Существует 2 варианта схем индикатора звука с ИН-13 - простая, с питанием от сети 220 В, и посложнее - с DС-DC преобразователем и операционным усилителем на входе.
Схема индикатора звука с инвертором
Первая схема довольна старая, но довольно простая и может пригодится начинающим радиолюбителям в качестве индикатора выходного сигнала усилителя. Можно использовать её и в качестве линейного вольтметра, немного изменив входную часть. Транзистор можно применить и какой-нибудь современный высоковольтный.
В своём случае решил собрать по более сложной, чтоб не связываться с небезопасным сетевым питанием. При кажущейся сложности, она заработала практически с первого включения.
Вся конструкция, включая повышающий инвертор 12-120 В для питания анодного напряжения, уместилась на одной небольшой плате. Это стало возможным благодаря применению SMD деталей. Транзисторы MPSA42 должны быть высоковольтные, а не обычные КТ315 . Заменимы на любые с напряжением коллектора от 200 В и более. ОУ ставьте любые аналогичные - TL062, TL082 и так далее.
Настройка индикатора звука
Настройка сводится к установке уровня яркости света, с помощью подстроечного резистора Р5. Он определяет напряжение на аноде 120 В. Элементы Р1-4 нужны для установки нуля шкалы и максимального размаха.
LM3915 – интегральная микросхема (ИМС) производства компании Texas Instruments, реагирует на изменение входного сигнала и выдает сигнал на один или сразу несколько своих выходов. Благодаря своей конструктивной особенности, ИМС получила широкое распространение в схемах индикаторов на светодиодах. Так как светодиодный индикатор на основе LM3915 работает по логарифмической шкале, он нашёл практическое применение в отображении и контроле уровня сигнала в усилителях звуковой частоты.
Не стоит путать LM3915 с её родственниками LM3914 и LM3916, которые имеют аналогичное расположение и назначение выводов. ИМС серии 3914 обладает линейной характеристикой и идеальна для измерения линейных величин (ток, напряжение), а ИМС серии 3916 является более универсальной и способна управлять нагрузкой разного типа.
Краткое описание LM3915
Блок-схема LM3915 состоит из десяти однотипных операционных усилителей, работающих по принципу компаратора. Прямые входы ОУ подключены через цепочку из резистивных делителей с различными номиналами сопротивлений. Благодаря этому светодиоды в нагрузке зажигаются по логарифмической зависимости. На инверсные входы приходит входной сигнал, который обрабатывается буферным ОУ (вывод 5).
Внутреннее устройство ИМС включает маломощный интегральный стабилизатор, подключенный к выводам 3, 7, 8 и устройство для задания режима свечения (вывод 9). Диапазон питающего напряжения составляет 3–25В. Величину опорного напряжения можно задать в пределах от 1,2 до 12В при помощи внешних резисторов. Вся шкала соответствует уровню сигнала в 30 дБ с шагом 3 дБ. Выходной ток можно задать от 1 до 30 мА.
Схема индикатора звука и принцип её действия
Как видно из рисунка, принципиальная электрическая схема индикатора уровня звука состоит из двух конденсаторов, девяти резисторов и микросхемы, нагрузкой для которой служат десять светодиодов. Для удобства подключения питания и аудиосигнала её можно дополнить двумя разъёмами под пайку. Собрать такое простое устройство под силу любому, даже начинающему, радиолюбителю.
Типовое включение предусматривает питание от источника 12В, которое поступает на третий вывод LM3915. Оно же, через токоограничивающий резистор R2 и два фильтрующих конденсатора С1 и С2, идёт на светодиоды. Резисторы R1 и R8 служат для снижения яркости последних двух красных светодиодов и являются необязательными. 12В также приходит на перемычку, которая управляет режимом работы ИМС через вывод 9. В разомкнутом состоянии схема работает в режиме «точка», т.е. происходит свечение одного светодиода, соответствующего входному сигналу. Замыкание перемычки переводит схему в режим «столбик», когда уровень входного сигнала пропорционален высоте светящегося столбца.
Резистивный делитель, собранный на R3, R4 и R7 ограничивает уровень входного сигнала. Более точная настройка осуществляется многооборотным подстроечным резистором R4. Резистор R9 задает смещение для верхнего уровня (вывод 6), точное значение которого определяется сопротивлением R6. Нижний уровень (вывод 4) присоединяется к общему проводу. Резистор R5 (вывод 7,8) увеличивает величину опорного напряжения и влияет на яркость светодиодов. Именно R5 задаёт ток через светодиоды и рассчитывается по формуле:
R5=12,5/I LED , где I LED – ток одного светодиода, А.
Индикатор уровня звука работает следующим образом. В момент, когда входной сигнал преодолеет порог нижнего уровня плюс сопротивление на прямом входе первого компаратора, засветится первый светодиод (вывод 1). Дальнейшее нарастание звукового сигнала приведёт к поочерёдному срабатыванию компараторов, о чём даст знать соответствующий светодиод. Во избежание перегрева корпуса ИМС, не следует превышать ток LED более 20 мА. Все-таки это индикатор, а не новогодняя гирлянда.
Печатная плата и детали сборки
Печатную плату индикатора уровня звука в формате lay можно скачать . Она имеет размеры 65×28 мм. Для сборки требуются прецизионных деталей. Резисторы типа МЛТ-0,125Вт:
- R1, R5 R8 – 1 кОм;
- R2 – 100 Ом;
- R3 – 10 кОм;
- R4 – 50 кОм, любой подстроечный;
- R6 – 560 Ом;
- R7 – 10 Ом;
- R9 – 20 кОм.
Конденсаторы С1, С2 – 0,1 мкФ. ИМС LM3915 рекомендуется запаивать не напрямую, а через специальную панельке для микросхемы. В нагрузке можно применить ультраяркие LED любого цвета свечения, вплоть до фиолетового. Но это уже личные эстетические предпочтения. Для отображения стереосигнала потребуются две одинаковые платы с независимыми входами. Более подробные данные о LM3915 можно найти в техническом описании здесь.
Работоспособность данного индикатора доказана на практике многими радиолюбительскими кружками и по-прежнему выпускается в виде наборов МастерКит.
Читайте так же