Пиковый индикатор выходной мощности. Схема индикатора звука и принцип её действия. Как собрать светодиодный индикатор уровня на LM3915 своими руками
Изготовляя свой усилитель мною было твердо решено сделать по 8-10 ячеечному светодиодному индикатору выходной мощности на каждый канал(4 канала). Схем подобных индикаторов полным-полно, нужно только выбрать под свои параметры. На данный момент выбор чипов, на которых можно собрать индикатор выходной мощности УНЧ, очень большой, ну вот например: КА2283, LB1412, LM3915 и т.п. Что может быть проще чем купить такой чип и собрать схему индикатора) Я в свое время пошел немножко другим путем...
Предисловие
На изготовление индикаторов выходной мощности для своего УНЧ я выбрал схему на транзисторах. Вы спросите: а почему не на микросхемах? - постараюсь объяснить плюсы и минусы.
Из плюсов можно отметить то, что собирая на транзисторах можно максимально гибко отладить схему индикатора под нужные вам параметры, выставить нужный диапазон индикации и плавность реакции как вам нравится, количество ячеек индикации - да хоть сотня, лишь бы терпения хватило на их регулировку.
Также ожно использовать любое питающее напряжение(в пределах разумного), спалить такую схему очень сложно, в случае неисправности одной ячейки можно быстро все исправить. Из минусов хочу отметить то что на наладку данной схемы по своим вкусам придется потратить немало времени. Делать на микросхеме или транзисторах - решать вам, исходя из ваших возможностей и потребностей.
Индикаторы выходной мощности собираем на самых распространенных и дешевых транзисторах КТ315. Думаю, каждый радиолюбитель хоть раз в своей жизни сталкивался с этими миниатюрными цветными радиокомпонентами, у многих они валяются пачками по несколько сотен и без дела.
Рис. 1. Транзисторы КТ315, КТ361
Шкала моего УНЧ будет логарифмическая, исходя из того что максимальная выходная мощность будет порядка 100Ватт. Если сделать линейную то при 5 Ваттах ничего не будет даже светиться или же придется делать шкалу на 100 ячеек. Для мощных УНЧ нужно чтобы между мощностью на выходе усилителя и количеством светящихся ячеек была логарифмическая зависимость.
Принципиальная схема
Схема до безобразия проста и состоит из одинаковых ячеек, каждая из которых настроена на индикацию нужного уровня напряжения на выходе УНЧ. Вот схема на 5 ячеек индикации:
Рис. 2. Схема индикатора выходной мощности УНЧ на транзисторах КТ315 и светодиодах
Выше приведена схема на 5 ячеек индикации, клонировав ячейки можно получить схему на 10 ячеек, как раз такую я и собирал для своего УНЧ:
Рис. 3. Схема индикатора выходной мощности УНЧ для 10 ячеек (кликни для увеличения)
Номиналы деталей в данной схеме рассчитаны под напряжение питания порядка 12 Вольт, не считая резисторов Rx - которые нужно подбирать.
Расскажу о том как работает схема, все очень просто: сигнал с выхода усилителя НЧ идет на резистор Rвх после чего диодом D6 срезаем полуволну и потом постоянное напряжение подаем на вход каждой ячейки. Ячейка индикации представляет собой пороговое ключевое устройство которое зажигает светодиод при достижении некоторого уровня на входе.
Конденсатор С1 нужен для того чтобы при очень большой амплитуде сигнала сохранялась плавность выключения ячеек, а конденсатор С2 реализовывает задержку свечения последнего светодиода на некую долю секунды, чтобы показать что достигнут максимальный уровень сигнала - пик. Первый светодиод обозначает начало шкалы и поэтому светится постоянно.
Детали и монтаж
Теперь о радиодеталях: конденсаторы С1 и С2 подберете по своему вкусу, я взял каждый по 22МкФ на 63В(на меньший вольтаж не советую брать для УНЧ с выходом в 100Ватт), резисторы все МЛТ-0.25 или 0.125. Транзисторы все - КТ315, желательно с буквой Б. Светодиоды - любые которые сможете достать.
Рис. 4.Печатная плата индикатора выходной мощности УНЧ для 10 ячеек (кликни для увеличения)
Рис. 5. Расположение компонентов на печатной плате индикатора выходной мощности УНЧ
Все компоненты на печатной плате не обозначал поскольку ячейки идентичны и вы без особых усилий сами разберетесь что и куда впаивать.
В результате моих трудов получились четыре миниатюрных платки:
Рис. 6. Готовые 4 канала индикации для УНЧ мощностью 100 Ватт на канал.
Настройка
Сначала настроим яркость свечения светодиодов. Определяем какое нам надо сопротивление резисторов чтобы добиться нужной яркости светодиодов. Подключаем последовательно к светодиоду переменный резистор на 1-6кОм и подаем на эту цепочку питания с таким напряжением, от которого будет питаться вся схема, у меня - 12В.
Крутим переменник и добиваемся уверенного и красивого свечения. Отключаем все и замеряем тестером сопротивление переменника, вот вам и номиналы для R19, R2, R4, R6, R8... Этот способ является экспериментальным, можно также посмотреть в справочнике максимальный прямой ток светодиода и посчитать сопротивление за законом Ома.
Самый длительный и ответственный этап настройки - настройка порогов индикации для каждой ячейки! Будем настраивать каждую ячейку подбирая для нее сопротивление Rx. Поскольку у меня будет 4 таких схемы по 10 ячеек то сначала отладим данную схему для одного канала, а другие на основе ее настроить будет очень просто, используя последнюю как эталон.
Ставим вместо Rx в первой ячейке переменный резистор на 68-33к и подключаем конструкцию к усилителю(лучше к какому-нибудь стационарному, заводскому где есть своя шкала), подаем напряжение на схему и включаем музыку так чтоб было слышно, но на маленькую громкость. Переменным резистором добиваемся красивого подмигивания светодиода, после этого отключаем питание схемы и измеряем сопротивление переменника, впаиваем вместо него постоянный резистор Rx в первую ячейку.
Теперь идем к последней ячейке и делаем то же самое только раскачав усилитель до максимального предела.
Внимание!!! Если у вас очень "доброжелательные" соседи то можно не использовать акустических систем, а обойтись подключенным вместо акустической системы резистором в 4-8 Ом, хотя удовольствие от настройки уже будет не то))
Добиваемся переменным резистором уверенного свечения светодиода в последней ячейке. Все остальные ячейки, кроме первой и последней(мы уже их настроили), настраиваете как вам нравится, на глаз, отмечая при этом для каждой ячейки значение мощности на индикаторе усилителя. Настройка и градуировка шкалы остается за вами)
Отладив схему для одного канала(10 ячеек) и спаяв вторую придется так же провести подбор резисторов, поскольку каждый транзистор имеет свой коэффициент усиления. Только никакого усилителя ту уже не нужно и соседи получат небольшой таймаут - просто спаиваем входы двух схемок и подавая туда напряжение, например с блока питания, подбираем сопротивления Rx добиваясь симметричности свечения ячеек индикаторов.
Заключение
Вот и все, что я хотел рассказать о изготовлении индикаторов выходной мощности УНЧ с использованием светодиодов и дешевых транзисторов КТ315. Свои мнения и примечания пишите в комментариях...
UPD: Юрий Глушнев прислал свою печатную плату в формате SprintLayout - Скачать .
1. Плата индикаторов (сменная).
2. Плата левого канала.
3. Плата правого канала.
Уровни индикации:
- Первый сегмент 20 mv- 10 сегмент 150 mv
- 20 сегмент 300 mv
-.........
-.........
-.........
- 60 сегмент 900 mv
Калибровка производилась при помощи милливольтметра раздельно по каналам и затем уже как сравнение двух вместе. Конструктивно микросхемы стоят в панелях, для удобства замены, к примеру для логарифмического индикатора на LM3915.
Ее основу составляют 10 компараторов, на инверсные входы которых через буферный ОУ подается входной сигнал, а прямые входы подключены к отводам резистивного делителя напряжения. Выходы компараторов являются генераторами втекающего тока, что позволяет подключать светодиоды без ограничительных резисторов. Индикация может производиться или одним светодиодом (режим "точка”), или линейкой из светящихся светодиодов, высота которой пропорциональна уровню входного сигнала (режим "столбик”). Входной сигнал Uвх подают на вывод 5, а напряжения, определяющие диапазон индицируемых уровней, - на выводы 4 (нижний уровень Uн) и 6 (верхний уровень Uв).
Таблица рабочих параметров микросхемы LM3914
Ток потребления при всех горящих LED сегментах обоих каналов порядка 1,3А при питании 5В. На платах не применен входной усилитель сигнала, но чувствительность его такова, что нижний предел (первый сегмент) можно зажечь меньше чем 20 mv переменного сигнала.
Уровня сдвоенная на 2 канала имеет размер 157х32 мм. Каждая плата канала раздельная (левый и правый) имеет размер 157х24 мм. В собраном виде конструктив имеет размеры: 157х32х45 мм.
В качестве настройки правильной линейности шкалы необходимо выбрать пределы нижних и верхних уровней для каждой микросхемы. Принципиально есть возможность при желании растянуть шкалу каждого канала в несколько раз при данном схемном решении.
Многие хорошо помнят, как на заре 80-х, в магнитофонных деках (японских) были индикаторы уровня записи с отображением пиков. Иметь такой индикатор в своём распоряжении - было мечтой многих радиолюбителей и меломанов, а собрать его самому в то время было просто не реально.
С появлением микроконтроллеров, схемотехника резко изменилась, и сейчас схема пикового индикатора выглядит не сложнее схемы простого транзисторного приёмника 80-х.
Вашему вниманию предлагается пиковый индикатор уровня сигнала на микроконтроллере PIC16F88, моно, в качестве индикаторов используются светодиоды или светодиодные матрицы. Входы левого и правого канала в нём объединены. Или для второго канала необходимо изготовить ещё один подобный индикатор. Количество светодиодов в индикаторе (матрице) - 40 шт. Хорошо будет смотреться индикатор, например на таких матрицах (по 10 светодиодов).
Подобных матриц на канал необходимо 4 шт. Цвет свечения выбирайте на свой вкус. Можно применить одноцветные, а можно последнюю поставить например желтого или красного цвета)если первые зелёные).
Или например есть ещё такие матрицы по 20 светодиодов. Их на канал нужно 2 шт.
Посмотрите демонстрационное видео, работы индикатора пиков. Здесь он работает в режиме индикации с пиками в падающем режиме, шкала логарифмическая (резисторы R11-R14 отсутствуют, или джамперы сняты).
Индикатор может работать и в линейном режиме, с индикацией пиков и без индикации пиков, так-же в режиме бегающей точки с индикацией пиков и без индикации пиков. Сама пик индикация работает в двух режимах - обычном и падающем. Обычный - это пики горят в течении 0,5 секунд и гаснут, падающий - это пики горят 0,5 секунд и падают вниз (если уровень сигнала в данный момент стал ниже уровня, который был 0,5 сек. назад).
Схема индикатора изображена ниже. Светодиоды применены на ток 3 мА, если ставить светодиоды мощнее, на ток 20 мА, то резисторы R1-R8 необходимо заменить на резисторы по 22-33 Ом. R11-R14 устанавливаются в зависимости от необходимого режима работы индикатора. Для оперативного переключения режимов, можно в точках их соединения с общим проводом установить коммутированные перемычки ("джамперы").
Конфигурация процессора (установка предохранителей, "фузов")
CP:OFF, CCP1:RB0, DEBUG:OFF, WRT_PROTECT:OFF, CPD:OFF, LVP:OFF, BODEN:ON, MCLR:OFF, PWRTE:OFF, WDT:ON, OSC:INTRC_IO, IESO:OFF, FCMEN:OFF.
Режимы, в которых может работать индикатор, изображены ниже в таблице. Их можно комбинировать установкой или снятием перемычек (резисторов). Резистором R1 изменяется чувствительность индикатора, меняется напряжение на выводе 2 микроконтроллера, причём чем меньше напряжение на выводе, тем выше чувствительность. Оптимальное напряжение на выводе 200-250 мВ.
Таблица 1. Выбор режимов индикации.
Ниже в архиве имеются схема, рисунки печатной платы, прошивка микроконтроллера.
Если у кого-то возникнут какие либо вопросы по конструкции индикатора, задавайте их .
Многие хорошо помнят, как на заре 80-х, в магнитофонных деках (японских) были индикаторы уровня записи с отображением пиков. Иметь такой индикатор в своём распоряжении - было мечтой многих радиолюбителей и меломанов, а собрать его самому в то время было просто не реально.
С появлением микроконтроллеров, схемотехника резко изменилась, и сейчас схема пикового индикатора выглядит не сложнее схемы простого транзисторного приёмника 80-х.
Вашему вниманию предлагается пиковый индикатор уровня сигнала на микроконтроллере PIC16F88, моно, в качестве индикаторов используются светодиоды или светодиодные матрицы. Входы левого и правого канала в нём объединены. Или для второго канала необходимо изготовить ещё один подобный индикатор. Количество светодиодов в индикаторе (матрице) - 40 шт. Хорошо будет смотреться индикатор, например на таких матрицах (по 10 светодиодов).
Или например есть ещё такие матрицы по 20 светодиодов. Их на канал нужно 2 шт.
Посмотрите демонстрационное видео, работы индикатора пиков. Здесь он работает в режиме индикации с пиками в падающем режиме, шкала логарифмическая (резисторы R11-R14 отсутствуют, или джамперы сняты).
Индикатор может работать и в линейном режиме, с индикацией пиков и без индикации пиков, так-же в режиме бегающей точки с индикацией пиков и без индикации пиков. Сама пик индикация работает в двух режимах - обычном и падающем. Обычный - это пики горят в течении 0,5 секунд и гаснут, падающий - это пики горят 0,5 секунд и падают вниз (если уровень сигнала в данный момент стал ниже уровня, который был 0,5 сек. назад).
Схема индикатора изображена ниже. Светодиоды применены на ток 3 мА, если ставить светодиоды мощнее, на ток 20 мА, то резисторы R1-R8 необходимо заменить на резисторы по 22-33 Ом. R11-R14 устанавливаются в зависимости от необходимого режима работы индикатора. Для оперативного переключения режимов, можно в точках их соединения с общим проводом установить коммутированные перемычки ("джамперы").
Конфигурация процессора (установка предохранителей, "фузов")
CP:OFF, CCP1:RB0, DEBUG:OFF, WRT_PROTECT:OFF, CPD:OFF, LVP:OFF, BODEN:ON, MCLR:OFF, PWRTE:OFF, WDT:ON, OSC:INTRC_IO, IESO:OFF, FCMEN:OFF.
Режимы, в которых может работать индикатор, изображены ниже в таблице. Их можно комбинировать установкой или снятием перемычек (резисторов). Резистором R1 изменяется чувствительность индикатора, меняется напряжение на выводе 2 микроконтроллера, причём чем меньше напряжение на выводе, тем выше чувствительность. Оптимальное напряжение на выводе 200-250 мВ.
Таблица 1. Выбор режимов индикации.
Резистор | Отсутствует | Присутствует |
Бег линия | Бегающая точка |
|
Логарифмическая шкала | Линейная шкала |
|
С индикацией пиков | Без индикации пиков |
|
Пики падающие | Пики простые |
Ниже в архиве имеются схема, рисунки печатной платы, прошивка микроконтроллера.
