Схеми світлодіодних та аналогових індикаторів рівня звуку. Найпростіший світлодіодний індикатор звуку
1. Плата індикаторів (змінна).
2. Плата лівого каналу.
3. Плата правого каналу.
Рівні індикації:
- Перший сегмент 20 mv- 10 сегмент 150 mv
- 20 сегмент 300 mv
-.........
-.........
-.........
- 60 сегмент 900 mv
Калібрування проводилося за допомогою мілівольтметра окремо каналами і потім вже як порівняння двох разом. Конструктивно мікросхеми стоять у панелях, для зручності заміни, наприклад для логарифмічного індикатора на LM3915.
Її основу складають 10 компараторів, на інверсні входи через буферний ОУ подається вхідний сигнал, а прямі входи підключені до відводів резистивного дільника напруги. Виходи компараторів є генераторами струму, що втікає, що дозволяє підключати світлодіоди без обмежувальних резисторів. Індикація може здійснюватися або одним світлодіодом (режим "точка"), або лінійкою зі світлодіодів, що світяться, висота якої пропорційна рівню вхідного сигналу (режим "стовпчик"). Вхідний сигнал Uвх подають на висновок 5, а напруги, що визначають діапазон рівнів, що індикуються, - на висновки 4 (нижній рівень Uн) і 6 (верхній рівень Uв).
Таблиця робочих параметрів мікросхеми LM3914
Струм споживання при всіх палаючих LED сегментах обох каналів близько 1,3А при живленні 5В. На платах не застосований вхідний підсилювач сигналу, але чутливість його така, що нижню межу (перший сегмент) можна запалити менше 20 mv змінного сигналу.
Рівень здвоєний на 2 канали має розмір 157х32 мм. Кожна плата каналу роздільна (лівий та правий) має розмір 157х24 мм. У зібраному вигляді конструктив має розміри: 157х32х45 мм.
Як налаштування правильної лінійності шкали необхідно вибрати межі нижніх та верхніх рівнів для кожної мікросхеми. Важливо є можливість при бажанні розтягнути шкалу кожного каналу в кілька разів за даного схемного рішення.
Зараз стало модним для візуальної індикації рівня сигналу використовувати світлодіоди та світлодіодні матриці, чому сприяв значною мірою випуск мікросхем типу . Але згодом мода минає, і хочеться чогось оригінального, якого немає в інших. І тут згадується стара добра схема на газорозрядному індикаторі ІН-13, здатна створити такий гарний ефект, що будь-який світлодіод зблід від заздрощів! ІН-13 являє собою індикатор розряду, що тліє, у вигляді скляної трубки довжиною 130 мм.
Цоколівка газорозрядних індикаторів серії ІН
А- Анод, Е- Екран, До- катод, Кв- Допоміжний катод, А0- анод нульовий, А1-А4- Група анодів, Ап- Анод останній.
Технічні характеристики газорозрядних індикаторів
Існує 2 варіанти схем індикатора звуку з ІН-13 - проста, з живленням від мережі 220, і складніше - з DС-DC перетворювачем і операційним підсилювачем на вході.
Схема індикатора звуку з інвертором
Перша схема задоволена стара, але досить проста і може стати в нагоді початківцям радіоаматорам як індикатор вихідного сигналу підсилювача. Можна використовувати її і як лінійний вольтметр, трохи змінивши вхідну частину. Транзистор можна застосувати і якийсь сучасний високовольтний.
У своєму випадку вирішив зібрати за складнішою, щоб не зв'язуватися з небезпечним мережевим харчуванням. При складності, що здається, вона запрацювала практично з першого включення.
Вся конструкція, включаючи підвищуючий інвертор 12-120 для живлення анодної напруги, вмістилася на одній невеликій платі. Це стало можливим завдяки застосуванню деталей SMD. Транзистори MPSA42мають бути високовольтні, а не звичайні КТ315. Замінні на будь-які з напругою колектора від 200 В та більше. ОУ ставте будь-які аналогічні - TL062, TL082і так далі.
Налаштування індикатора звуку
Налаштування зводиться до встановлення рівня яскравості світла за допомогою підстроювального резистора Р5. Він визначає напругу на аноді 120 В. Елементи Р1-4 потрібні для встановлення нуля шкали та максимального розмаху.
У цьому відеоуроці автор блогу "Паяльник TV" проведе майстер-клас зі збирання індикатора рівня аудіосигналу на мікросхемі LM3915, яка складається з 10 компараторів, підключених до відведення резистивного сигнального дільника, розміщений у мікросхемі. Особливість цього дільника в тому, що він будує логарифмічну шкалу індикації, на відміну від тієї ж LM3914, в якій лінійний дільник, і, відповідно, лінійна шкала індикації.
Схема цього пристрою взята у китайців з перемальовкою. Третій висновок – це харчування на 12 В; і другий – земля. Також до живлення через кнопку приєднано дев'яте виведення мікросхеми – це вибір режиму. У закороченому стані на плюс прийматиметься лінійна шкала. Інакше висловлюючись, припустимо, рівень сягнув мінус 6 дБ – горить останній жовтий, і всі, розташовані його. Якщо ж кнопку розімкнути, то висновок ні до чого не буде підключений, горітиме лише один світлодіод. Живлення на світлодіоди надходить через резистор R6 номіналом 100 Ом, і шина плюсом у них загальна. П'ятий висновок мікросхеми – це вхід сигналу, він проходить через постійний резистор 10 кОм та через крайній та середній висновки змінного резистора 50 кОм для налаштувань різного рівня. Тобто цим індикатором можна змінювати як вхідний сигнал, так і вихідний. І для останнього його потрібно відрегулювати, оскільки вихідний сигнал значно сильніший за вхідний.
До 12 підключена через резистор 20 кОм - 6 виведення мікросхеми. Це верхній кінець дільника. Він через резистор R5 на 560 Ом приєднаний до виведення 8 мікросхеми, що відповідає за налаштування вбудованого джерела опорного живлення. 4 вихід закорочені з 2 і далі на землю. 4 вихід – це нижній кінець дільника. Виходить, верхній кінець дільника, 6, він підключений безпосередньо до неінвертуючого виходу, до 10-го компаратора, який відповідає за останній червоний світлодіод. А 4 висновок підключений вже не безпосередньо, а через резистор 1 ком до неінвертуючого виходу, компаратору №1, який йде на нижній. І далі вже по ланцюжку йдуть резистори до кожного наступного компаратора. Тобто саме цим і досягається рівень сигналу. Це було пояснення про висновки мікросхеми та зміст індикації.
Робота індикатора
Тепер розглянемо роботу схеми. Для цього увімкнемо моделювання. Приєднуємо осцилограф у висновок А. Стрілочками показано рух струму. Як видно, розімкнена кнопка, що йде до 9 виведення мікросхеми, і тільки один світлодіод спалахує. Якщо цю кнопку замкнути, то з'явиться стовпчик індикації. Видно, що на генераторі синусоїда з розподілом 1 В, і рівнем 12. Якщо рівень знизити - загоряються 4 зелені, 3 зелені лампочки. Рівень вищий буде. І встановимо 1 Гц.
Що буде, якщо подати однополярний сигнал? Спочатку показання доходять до нуля і після цього одразу йдуть на підвищення. Інакше кажучи, при підвищенні індикатори спалахують, інакше – ми їх не бачимо. Однак якщо пересунути все вище за нуль, у нуль вони будуть падати тільки в тому випадку, коли синусоїда стосується нижньої частини нуля.
Робота фізичної частини.
Подивимося друковану плату. Тонер уже завдано. Після цієї процедури не чіпайте плату відразу, нехай вона охолоне. а робиться ця робота так: спочатку потрібно розмочити трохи плату у воді і дуже дбайливо почати втирати.
Для позначки доріжки використаний перманентним маркером. виробляється хлорним залізом. Розчин, приготовлений один раз, можна використовувати кілька разів. Однак, це можливо, якщо взяти 100 г на 1,2 л води.
Труїти потрібно в окремому посуді, і в жодному разі не брати посуд, який використовується для їжі. Отже, занурюємо у розчин підготовлену плату. Дуже обережна робота, потрібно берегти руки. На травлення йде приблизно 15-20 хвилин, якщо розчин менш новий.
Коли плата набуде рожевий відтінок - означає, що травлення почалося. Після цього потрібно виконати отвори для деталей. Після того, як плату просвердлено, потрібно трохи підчистити, наприклад, стеркою або наждачним папером.
Тепер приступимо до самої пайки. Але спочатку потрібно залудити плату. Багатооборотний підстроювальний резистор. У схемі вказано 50 кому, у мене він 47 кім. І світлодіоди. Почнемо пайку з резисторів. Спочатку на 20 ком і все послідовно згідно зі схемою. Далі запаяємо панельку для мікросхем. Тут є один аспект. Необхідно резистор на 20 кім зрушити вбік, щоб він не заважав.
Після попередньо виконаної роботи переходимо до світлодіодів. Ці світлодіоди у нас йдуть через резистори, отже вони червоні. Плюс завжди праворуч. Тепер залишається з'єднати дроти та вставити мікросхему по ключу.
Остаточна перевірка роботи схеми. Почнемо з мінімальної гучності, далі перейдемо до максимуму. Як джерело звуку використовуємо телефон. Очевидно, працює!
Ця схема – простий індикатор рівня, побудований на основі популярної та недорогої мікросхеми LM3916. Пристрій відмінно підходить для мікшера, підсилювача або . Воно дозволяє вести візуальний контроль рівня звукового сигналу, завдяки чому ми можемо уникнути перевантажень та пов'язаних із ними спотворень.
Принципова схема
Схема підключення мікросхеми LM3916 На вході працює лінійний випрямляч змінної напруги сигналу, він побудований на основі операційного підсилювача TL081, що дозволяє підтримувати високу точність також при вхідних сигналах близько кількох десятків мілівольт. Конструкція плати дозволяє розрізати її на 2 частини та спаяти під кутом 90 градусів. Це дозволить легко виконати індикатор під монтаж на передній панелі, причому одразу для двох каналів – стерео.
Про функції радіоелементів
Резистор R4 (2,2 k) обмежує струм світлодіода, а R5 (4,7 k) виконує функцію «штучної маси» для операційного підсилювача U2 (TL081). Вхідний опір системи визначається номіналом R1 (470k). Елементи R1 (470k), R2 (470k), R3 (10k), C4, D11 (1N4007) та D12 (1N4007) - обв'язування підсилювача ОУ U2 (TL081), разом вони утворюють випрямляч. Схему необхідно живити напругою 9-25 Ст. Середнє споживання струму становить 10 мА при 12 Ст.
Складання та налаштування LED індикатора
Друкована плата 3916 Індикатор збираємо на друкованій платі. Монтаж слід розпочинати установки однієї перемички. Надалі слід встановити елементи R2 та R3, що лежать під U1 та R1, розташованим під U2. Порядок паяння інших елементів є довільним, але краще спочатку впаяти панельки під мікросхеми, тому що через дуже велике ущільнення радіоелементів потім буде важче. Якщо захочете зробити версію стерео індикатора – можете розрізати плату в місці між U1 та LED, спаючи обидві частини під прямим кутом. Це дозволить розмістити дві плати індикатора рівня близько один до одного (як на фото).
LED індикатор аудіо сигналу саморобний Файли друкованої плати
Малюнок плати та розташування на ній деталей можна завантажити в цьому
Для візуалізації рівня сигналу широко використовують світлодіодні індикатори, побудовані на архітектурі спеціалізованих мікросхем. Вони застосовуються в найрізноманітніших пристроях: індикатори рівня вхідного сигналу радіоприймачів, індикація рівня на підсилювачі звуку, тестери для налагодження схем, в яких використовується частотно-імпульсний принцип управління навантаженнями.
Усі індикатори рівня побудовані з урахуванням багатокаскадних компараторів.
Компаратор – логічний елемент, що порівнює параметри двох сигналів.
На один канал компаратора подається аналізований сигнал, на другий - опорна напруга порівняння. Якщо амплітуда першої вище за опорну напругу – на виході з'являється логічна одиниця, якщо нижче – логічний нуль.
Роботу найпростішого компаратора можна продемонструвати мікросхемі К155ЛН1, одиничним кластером якої є елемент «НЕ».
Така мікросхема є найпростішим логічним компаратором. При напрузі на вході від 0В до 2,4В (що відповідає логічному нулю) на виході 2,7В, як тільки напруга на вході перевищить 2,4В, сигнал на виході впаде до нуля вольт.
Існує кілька мікросхем для візуалізації рівня. Найбільш багатофункціональні схеми, на мою думку, дозволяють створювати мікросхеми на архітектурі lm39xx. У цю лінійку входить три мікросхеми: lm3914, lm3915 та lm3916. Мінімальна розв'язка легко дозволяє створити світлодіодний індикатор рівня звуку своїми руками навіть без глибоких знань в радіоелектроніці.
Усі вони становлять десяти діапазонний аналізатор. Розрізняються методом диференціації вхідного сигналу. У lm3914 це 1В, у lm3915 - 3Дб, у lm3916 - 1Дб.
Світлодіодний індикатор рівня звуку на lm3915
Зберемо індикатор гучності на світлодіодах із застосуванням компараторів на lm3915.
Розберемося, як працює схема.
На вхід 5 надходить аналізований сигнал, його амплітуда має бути 10В. Для сполучення амплітуди вхідного сигналу нам знадобиться транзисторний ключ. На його базу через резисторний дільник напруги на R5 надходить аналізований сигнал.
Логічна структура lm3915 Індикатор звуку на lm3915 може працювати у двох режимах індикації – «крапка» та «стовпчик». У першому випадку світиться світлодіод, що відповідає поточному рівню сигналу, у другому – всі світлодіоди від нуля до поточного рівня. Перемикання режимів індикації здійснюється через перемикач між загальним проводом та входом «9».
Нестандартне застосування
Індикатор із застосуванням lm3914 можна використовувати як компактний тестер малогабаритних батарей і акумуляторів.
Напруга живлення такої схеми від 5В до 12В. Зручно живити від "Крони" або чотирьох батарейок ААА.
Конденсатор С1 - 50 мкФ 25В, що підтягує резистор R1 - 1Мом. R2, R3 - по 4,7-5кОм. Діапазон вимірів у схеми 1В з градацією 0,1В. R2 регулює діапазон вимірювань, R3 – струм світлодіодів. Якщо вимкнути вихід 9, індикація буде «стовпчиком», але елементи живлення швидко розряджаються.
