Стрелочный индикатор уровня выходного сигнала
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.
Индикатор звука на AN6884 |
Основа конструкции две микросборки типа AN6884 (KA2284) это уже готовый светодиодный индикатор уровня сигнала используемый для индикации различных значений переменного сигнала, к которым остается подключить немного компонентов обвязки и сами светодиоды. Схема такого устройства, как раз, и показана на рисунке ниже.
Фотографи собранной и распаенной печатной платы вы можете посмотреть на рисунке ниже, а ее чертеж выполненный в программе Sprint Layout можете взять по зеленной ссылке выше.
Основа конструкции операционные усилители - LM324. Эта схема использует два квадрафонических операционных усилителя, для формирования восьми ведомых аудио частотных каналов.
Еще один интересный вариант схемы из 10 микросхем LM324 и 40 светодиодов. Если собрать две идентичные конструкции, можно использовать в режиме стерео. Напряжение питания 12 В, ток потребления 2.5А
Диапазон индикатора уровня звука (мощности УНЧ) должен лежать в диапазоне от 0,5 до 50 Вт. Особенностью устройства является то, что ему не требуется внешний блок питания, он получает своим вольты от поступающего аудиосигнала.
Основа схемы микросхема LM339 который представляет собой счетверенный компаратор. Напряжение идущее на вход индикатораудваивается при помощи диодов VD1 и VD2 и емкостей С1 и С2, далее оно следует на стабилизатор 78L05 применяемый для питания ОУ LM339 и на инверсные входы компараторов через делитель напряжения на резисторах R6 и R7. При помощи подстроечных сопротивлений R2-R5 каждый компаратор регулируется на срабатывание при любой требуемом уровне. При срабатывании компаратора светится соответствующий светодиод.
Светодиодный индикатор звука на микросхеме A227D (К1003ПП1) |
Основые параметры устройства
Напряжение питания схемы: 10-18 В
Входное напряжение на выводах 3,16,17, max 6,2 В
U входное 50-500 мВ
Сопротивлением R6 регулируем яркость свечения светодиодов. Резистором R8 настраиваем уровень загорания первого светодиода. R10 - тоже, только для последнего светодиода. Интегрирующая цепочка R4,C3 задает время задержки выключения светодиодов.
Основой простой конструкции является микросхема AN6884 -представляющая из себя почти готовый индикатор уровня сигнала. Можно использовать и транзисторный вариант устройства, но понадобится много транзисторов и эффект будет на порядок хуже, а чувствительность в целом ниже.
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
Индикатор звука на светодиодах своими руками. Простая схема на двух транзисторах, которая при различных звуках управляет мерцанием светодиодных индикаторов.
Мерцание будет совпадать с ритмом или скоростью изменения звука. Пайка совсем несложная и со сборкой схемы справится любой любознательный человек вооруженный паяльником. Автор делится своими опытом на фото и демонстрирует работу собранной схемы на видео. Все детали вместе с печатной платой приобретаются в интернет магазине по смешной цене.
Как собрать индикатор звука своими руками
Простая схема с красивым функционалом позволяющим почувствовать комбинацию звука и света или стать частью системы автоматики, предупреждения или безопасности, хотя возможно и другое применение схемы. Рабочее напряжение питания индикатора звука 3-4.5 Вольта.
Принцип работы схемы индикатора звука
Схема индикатора звука включает микрофонный усилитель звука и каскад управления свечением светодиодов.
- Питание на схему подается через штыревую колодку JP. Конденсатор сглаживает колебания напряжения. Питание на встроенную схему усиления микрофона подается через резистор R1.
- Усиленный сигнал с микрофона отправляется через конденсатор 10 мкФ на базу транзистора Q1. Сигнал с коллектора транзистора Q1 управляет транзистором Q2.
- Транзистор Q2 управляет свечением светодиодов D1-D5.
- Если требуется более высокое напряжение питания схемы, то необходимо в цепь питания установить дополнительное сопротивление номиналом R4 10…100 Ом.
Сборка схемы
Сначала надо распаковать пакет с деталями и проверить наличие и маркировку деталей. Выяснить сопротивление резисторов можно, либо измерив сопротивление тестером, либо расшифровать на маркировке резистора. Номиналы и количество деталей показаны в таблице.
| NO. | Имя компонента | Маркеры печатных плат | параметр | КОЛ |
| 1 | Резистор | R1 | 4.7K | 1 |
| 2 | Резистор | R2 | 1M | 1 |
| 3 | Резистор | R3 | 10K | 1 |
| 4 | С1 | 47uF | 1 | |
| 5 | Электролитический конденсатор | С2 | 1uF | 1 |
| 6 | Транзистор S9012 | Q1, Q2 | TO-92 | 2 |
| 7 | Микрофон | микрофон | 1 | |
| 8 | Светодиод | D1-D7 | 3мм | 5-7 |
| 9 | Штыревая колодка | 2,54 мм 2P | 1 | |
| 10 | печатная плата | 29 * 30 мм | 1 |
- Сборку можно начать в любой последовательности. Автор начал сборку с установки светодиодов. Светодиод имеет полярные электроды. Подсказка по установке показана на фото. Удобно сначала установить три светодиода. Припаять выводы на плату и обрезать выступающие выводы бокорезами.
- Далее припаиваются оставшиеся два светодиода. Транзисторы устанавливаются по ключу нарисованному на плате. Электролитические конденсаторы также имеют полярные выводы. Отрицательный электрод имеет маркировку на корпусе, если что то непонятно, смотрите .
- Проверяем правильность установки деталей и пайки. Подаем питание, например, от трех батареек АА. Смотрите видео работы схемы индикатора звука.
Не смотря на свою простоту, на базе схемы можно собрать разнообразные устройства, например:
- сигнализатор «ТИШЕ» (устанавливаем схему для подсветки транспоранта «тише»);
- сконструировать сигнализатор необходимости чистки компьютера от пыли по повышенному шуму вентилятора процессора или видеокарты;
- световой сигнализатор стука в дверь или манипуляций с замком, просто прислонить микрофон к замку или полотну входной двери;
- сделать автомат включения фар в радиоуправляемой игрушке, при шуме моторчика фары включатся.
Набор деталей для сборки светодиодного индикатора звука можно приобрести по следующей ссылке http://s.click.aliexpress.com/e/eqNvB6y . Если хотите серьезно попрактиковаться в пайке простых конструкций Мастер рекомендует приобрести комплект из 9 наборов, что здорово сэкономит ваши расходы на пересылку. Вот ссылка для покупки http://ali.pub/2bkb42 . Мастер собрал все наборы и они заработали.
Успехов и роста ваших навыков в пайке.
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.