Les - звуковые мониторы, измерители, индикаторы. Схема принципиальная индикатора

Вашему вниманию предлагается ещё один индикатор выходного напряжения для усилителя мощности. Данный индикатор собран на микроконтроллере ATMEGA8 . В нём для индикации уровня сигнала, используются две линейки из 33-х светодиодов, вернее из 32-х, так как оба первых светодиода в двух каналах, горят постоянно для обозначения начала шкалы (или хоть какой то индикации при отсутствии сигнала). При желании их можно не устанавливать. Индикатор может работать в линейном и логарифмическом режиме отображения уровня сигнала, также индикация может быть линией или точкой с отображением пиковых уровней сигнала и без отображения пиковых уровней. Индикатор позволяет выбрать эти режимы работы в любом сочетании:

• Линейное или логарифмическое преобразование уровня.
• Отображение текущего уровня столбиком или точкой.
• Включение или выключение отображения пикового уровня.

Рисунок 1.
Собранный индикатор.

Подробности.

За основу этой схемы индикатора, был взят VU-метр, где был всего один режим работы и без индикации пиковых уровней сигнала. Михаил Сергеев немного изменил изначальную схему индикатора для повышения его надёжности и расширению функциональности устройства. В частности был добавлен трёх-позиционный Dip-переключатель для выбора необходимых режимов индикации, и добавлены токо-ограничивающие резисторы. Программу для новой схемы с расширенными возможностями, написал Николай Егоров.

Рисунок 2.
Схема индикатора.

Схема индикатора собрана на микроконтроллере ATmega8.
Входной сигнал поступает на входы микроконтроллера через ограничительные резисторы RxL и RxR . Без них при сильном сигнале с усилителя (при подключении индикатора к выходу усилителя мощности) - возможно повреждение микроконтроллера.

В индикаторе применена динамическая индикация. Все светодиоды индикатора - образуют четыре секции по 16 светодиодов (первые два горят постоянно). Для увеличения яркости светодиодов, секции включаются ключами на транзисторах BC337, вместо которых можно использовать любые средней мощности, соответствующей структуры. Было также замечено, что при закрытых транзисторах, происходит незначительная подсветка чувствительных светодиодов выключенных секций. Поэтому для устранения этого явления были установлены резисторы R10 -R13 (470 Ом). Резисторы эти изначально на плату можно не устанавливать, если засветка не наблюдается.

Микроконтроллер ATmega8 имеет ограничение по суммарному току, протекающему через любой вывод питания, который составляет 300 мА. Максимальный ток через любой другой вывод не должен превышать 40 мА. Поэтому ток через один светодиод не должен превышать 15-18 мА. Это необходимо учитывать при подборе ограничительных резисторов в цепях светодиодов. Для светодиодов с рабочим напряжением 2.5 вольта, сопротивление ограничительных резисторов не должно быть менее 110 ом.
Сопротивление ограничительных резисторов для применяемых в схеме светодиодов, можно рассчитать по следующей формуле;
R=(Udd - Ut - Uled)/Imax
Udd - напряжение после стабилизатора, 5 вольт
Ut - падение напряжения на открытом ключе, примерно 0.5 вольт
Uled - номинальное напряжение светодиода
Imax - максимальный ток светодиода, но не более 18 мА

Выбор необходимого режима работы индикатора, осуществляется DIP-переключателями SW1 -SW3 , при отсутствии которых можно использовать, коммутируемые джамперами перемычки.

Программа рассчитана на работу микроконтроллера от внутреннего RC-генератора с частотой 1 МГц, поэтому изменения заводских фьюзов микроконтроллера при программировании не требуется.

Индикатор лучше всего подключать на выход предварительного усилителя, чтобы регуляторы громкости и тембра не оказывали влияние на индикацию. Для зажигания всех светодиодов, на вход индикатора необходимо подать сигнал, напряжением 2 вольта. Если Ваш предварительный усилитель не обеспечивает необходимый уровень сигнала на входе индикатора, то его входную часть (индикатора) нужно дополнить дополнительными усилителями (один корпус LM358) по следующей схеме (показан один канал).

Рисунок 3.
Предварительный усилитель.

В целом, конструкция не критична к выбору деталей. Постоянные резисторы могут быть любой мощности. В качестве ограничительных резисторов, и резисторов подключенных к DIP-переключателям, можно использовать и резисторы SMD, для них предусмотрены контактные площадки на печатной плате. При этом отверстия для установки обычных резисторов, которые устанавливаются на эти места вертикально, можно не сверлить.
При подборе замены транзисторов необходимо учитывать максимальный ток коллектора, который должен быть не менее 300 мА. Диоды - любые маломощные, с обратным напряжением не меньше амплитуды напряжения, выдаваемого усилителем на максимальной мощности.

Рисунок 4.
Печатная плата индикатора.

Индикатор собран на печатной плате, размером 100х70 мм. Светодиоды для индикатора используются плоские и установлены они на плату вплотную друг к другу широкой стороной.
Да, для того, чтобы зажженные светодиоды не засвечивали своим свечением соседние, между ними желательно проложить светоотражающий материал, например кусочки пищевой алюминиевой фольги.
Вы можете по своему желанию изменить размеры печатной платы, как в длину, так и в ширину, например, применив круглые светодиоды (длинна платы естественно увеличится), или поставить плоские светодиоды узкой стороной друг к другу.

Рисунок 5.
Светодиодная матрица.

В конструкции можно применять и светодиодные матрицы, подобны таким или меньшим (по 10 светодиодов). Засветки соседних светодиодов в таких матрицах нет.
Стабилизатор 7805, установлен на небольшом радиаторе.

Посмотрите демонстрационное видео своего варианта реализации данной схемы индикатора от Михаила Сергеева. Своеобразное решение оформления и при работе выбран режим линейного отображения, с индикацией пикового уровня.

Видео.

В прикреплённом архиве содержатся все необходимые файлы для сборки индикатора.

Архив для статьи

Самодельный блок пиковой индикации стереофонического сигнала своими руками, схема простого пикового индикатора. Пиковые индикаторы аудиосигналов показывают факт превышения уровнемсигнала ЗЧ некоторого предварительно заданного значения.

Здесь приводится описание пикового светодиодного индикатора на основе микросхемы CD4093. Отечественным аналогом которой является К561ТЛ1. Микросхема содержит четыре логических элемента «2И-Не» с эффектом триггеров Шмитта. В данной схеме входы каждого из элементов соединены между собой, поэтому элементы работают как инверторы - триггеры Шмитта.

Принципиальная схема

Выходные сигналы стереоканалов от выхода УНЧ поступают через конденсаторы С1 и С2 на входы элементов D1.1 и D1.2, соответственно. На входы этих элементов через резисторы R2 и R3 поступает постоянное напряжение смещения от подстроечного резистора R1.

На входах логических элементов постоянное напряжение смещение складывается с переменной составляющей аудиосигнала. Задача резистора R1 в том, чтобы выставить оптимальное напряжение смещения, при котором будет необходимая чувствительность индикатора, то есть, этим резистором задается тот самый пиковый порог.

Рис. 1. Принципиальная схема самодельного пикового индикатора.

Состояние на выходах элементов D1.1 и D1.2 будет меняться только тогда, когда будет превышен этот порог, выставленэтой схемы преобразуется в импульсы логического уровня, которые через диоды VD1 и VD2 заряжают конденсаторы С3 и С4. Эти схемы из диодов VD1,VD2, конденсаторов С3,С4 и резисторов R4,R6 работают как детекторы.

И напряжение на конденсаторах С3 и С4 увеличивается. Особенно это важно, так как пиковый момент входного сигнала может быть не длительным. А напряжение в виде заряда удерживается этими конденсаторами, потому что они быстро заряжаются через диоды и медленно разряжаются через резисторы.

Как только напряжение на С3 или С4 достигает порога переключения триггера Шмитта (D1.3 или D1.4, соответственно), на выходе D1.3 или D1.4 появляется логический ноль, который приводит к зажиганию светодиода HL1 или HL2. Соответствующий светодиод, или если стереосигнал хорошо сбалансирован, оба светодиода вспыхивают и горят не меньше времени, требующегося на разрядку С3 или С4 через R4 или R6.

Детали и налаживание

Светодиоды - любые индикаторные, например, АЛ307. Налаживание - подстройкой резистора R1 по порогу срабатывания.

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

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.

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.

Новогодние праздники дали возможность немножко отдохнуть.

Для меня лучший отдых — сделать какую то новую световую игрушку.

Я надеюсь, что она окажется для вас такой же интересной, как и для меня.

Имея в наличии определённые наработки получилась конструкция выходного дня.

Изюминкой конструкции является её удивительная простота!

Анализ звука и построение эффектов возложено на программу.

Передача данных идёт на очень распространённый контроллер через USB, оттуда она и питание получает.

А эффект достаточно динамичный и зрелищный получился: достаточно вспомнить «Кошкин глаз»!

Минимум деталей, простая односторонняя плата и никакой настройки!

Схема и прошивка железа взята со статьи «Светодинамическая установка для Winamp-а «.

Схема облегчена по китайскому формату — выброшены «ненужные» токо ограничительные резисторы . Работает!!!

А если сомневаетесь, поставьте резисторы, я вас предупредил!

Немножко подправил прошивку, чтобы определялась как VU meter USB device:

И развёл новую печатную плату:

Было собрано 2 гаджета для индикации уровня левого и правого каналов.

Конечно, можно было бы собрать стереоиндикатор и на одной Меге-8 на основе «Кошкиного глаза» и получить 2х9 каналов.

Но есть одно «НО» — разнести левую и правую часть в пространстве окажется не так уж и просто и эстетично. Ну а где же взять 2 дополнительных USB порта?

Купить плату расширения или хаб! У меня на компьютере уже 2 таких платы по 5 портов, плюс на борту 10 — итого 20 портов, зато ничего перетыкать не нужно!!!

Ну и наконец написана программа для управления этим безобразием.

Для меня это самая интересная часть работы оказалась!

Программа написана в любимой студии на не менее любимом VBNET, хотя в последнее время всё чаще на C# пишу.

Она как всегда имеет возможность прятаться в трей и прописываться в автозагрузку. А полюбившаяся всем по предыдущим конструкциям динамическая иконка не только дублирует реальные светодиоды, но и ещё показывает наличие подключения левого и правого каналов. 12 разнообразных вариантов отображения уровня смогут найти свою аудиторию. Задействовано управление не только количеством включенных светодиодов, но и их яркостью. Это позволило сделать их очень зрелищными! Ядумаю, что со временем можно будет ещё добавить эффектов. Программа испытана на ХР/32 и 7/64. Интересно, заработает ли на более новых версиях? Жду вашего тестирования!

Спасибо всем за ваше неравнодушие и посильную помощь!

Делитесь информацией по вашим готовым устройствам, присылайте ваши предложения по усовершенствованию!