Lm3914N 1 индикатор уровня сигнала: Радиосхемы. — Индикатор сигнала (микросхема LM3914)

Примеры применения микросхем LM3914…LM3916

Схемы: индикатора уровня заряда аккумулятора или батареи питания, индикатора
уровня аудиосигнала, универсального светодиодного индикатора для широкого
спектра задач.

Продолжаем тему применения микросхем LM3914, LM3915 и LM3916 производства компании National Semiconductors, начатую на предыдущей странице (ссылка на страницу), где мы довольно подробно рассмотрели структурную схему ИМС, назначение выводов, а также привели калькулятор для расчёта внешних элементов.
На очереди – примеры и схемы конкретных устройств, использующих данные микросхемы для индикации каких либо физических величин.

А начнём мы с простой схемы светодиодного индикатора уровня заряда (разряда) чего-либо, будь то: аккумулятор, батарея питания, либо какой иной источник постоянного напряжения.

Рис.1 Схема светодиодного индикатора уровня заряда (разряда) элемента питания

Здесь ничего мудрить не надо! LM3914 включена в полном соответствии с типовой схемой включения. В качестве источника питания Еп используется исследуемый аккумулятор, а на 5-вывод микросхемы (вывод для входного сигнала) подаётся уровень напряжения, сформированный делителем Rд1 – Rд2 и равный 1/2 от Еп.
Если подать на 6 вывод микросхемы стабилизированное напряжение равное половине Еп (выбором R1 и R2), то при полностью заряженной батарее индикатор будет индицировать нам: либо свечением всех светодиодов в режиме «столбик», либо свечением верхнего светодиода в режиме «точка». Отсутствие свечения светодиодов будет свидетельствовать о напряжении источника питания близком к нулю.

Понятно, что отслеживая уровень заряда/разряда батарейки или аккумулятора, нет необходимости индикации уровней напряжения ниже определённого порога, после которого аккумулятор может выйти из строя, либо запитываемое устройство теряет работоспособность.

По этой причине на 4 вывод LM3914 следует также подать напряжение, соответствующее нижнему порогу индикации уровня разряда, делённому пополам. Сделать это можно выбором номинала резистора R3.
Учитывая специфику, встроенного в микросхему стабилизатора и максимально допустимое значение напряжения питания микросхемы – приведённый индикатор сохраняет корректную работоспособность для источников с номинальными напряжениями полного заряда 6…20В.

Перенесём сюда подкорректированный калькулятор с предыдущей страницы.

РАСЧЁТ ЭЛЕМЕНТОВ ИНДИКАТОРА ЗАРЯДА/РАЗРЯДА АККУМУЛЯТОРА НА ИМС LM3914

Номинальное напряжение аккумулятора Uак (В)
До какого уровня индицировать разряд Uразр (В)
Ток свечения светодиодов (мА)
Сопротивление резистора R1 (кОм)
Сопротивление резистора R2 (кОм)
Сопротивление резистора R3 (кОм)
Напряжение, при котором зажигается/гаснет нижний светодиод (В)
Напряжение, при котором зажигается/гаснет верхний светодиод (В)

Светодиодные индикаторы уровня или мощности аудио сигнала обычно строятся на ИМС LM3915 и LM3916, которые имеют аналогичную LM3914 цоколёвку, схему включения и отличаются лишь номиналами резисторов внутреннего делителя.
LM3915 обеспечивает логарифмическую шкалу индикации, что позволяет её использовать в индикаторах мощности, подаваемой на акустическую систему (подключается к выходу УМЗЧ).
LM3916 имеет характеристику, оптимизированную для контроля уровня аудиосигнала, и подключается к выходу предварительного усилителя, т. е. ко входу УМЗЧ.

Типовая схема включения LM3914…3916 для использования в составе светодиодных индикаторов уровня и мощности аудиосигнала приведена на Рис.2 слева, а возможные варианты пиковых детекторов, осуществляющих выпрямление переменного входного напряжения, перекочевали из datasheet-ов на микросхемы (Рис.2 справа).

Рис.2 Схема светодиодного индикатора уровня сигнала и пиковых детекторов из datasheet

Схема однополупериодного выпрямителя с использованием ОУ (Рис.2 справа) обеспечивает большую точность детектирования в широком диапазоне входных напряжений. Однако и простого пикового детектора на транзисторе вполне достаточно, чтобы обеспечить удовлетворительную линейность в диапазоне входных напряжений до 30 дБ. При отсутствии входного сигнала транзисторный детектор имеет на выходе напряжение близкое к нулю, так как зону нечувствительности диода компенсирует напряжение Uбэ транзистора VT1.
Дополнительным преимуществом транзисторной схемы является однополярный источник питания, а также возможность работы не только с переменными входными напряжениями, но и с постоянными.

Все эти преимущества транзисторного детектора дают возможность построить на LM3914…3916 универсальный индикатор, пригодный для индикации любых напряжений (как переменного, так и постоянного тока) и работающий от однополярного источника питания, к примеру – от батарейки «Крона» (Рис.3).

Рис.3 Схема универсального индикатора уровня сигналов постоянного и переменного токов

Подобный индикатор может найти применение не только в аудио приложениях, но и любых других, где требуется зафиксировать изменение уровня напряжения или тока и где использование стрелочных приборов по какой-либо причине – нежелательно.

Конденсатор фильтра С2 заряжается через резистор R5 и разряжается через R6. Коэффициент передачи детектора близок к 1.

Поскольку компараторы, входящие в состав LM3914…3916, обладают не самыми выдающимися характеристиками по крутизне преобразования, то для повышения резкости переключения светодиодов из одного состояния в другое имеет смысл обеспечить максимально возможный размах напряжения на входе данных ИМС – в идеале : Еп-3 (В).

Давайте сдобрим калькулятором и индикаторы уровня, приведённые на Рис.2 и Рис.3. Выбираем значение Uмакс – не менее 1,25В.

РАСЧЁТ ЭЛЕМЕНТОВ СВЕТОДИОДНЫХ ИНДИКАТОРОВ УРОВНЯ НА ИМС LM3914…3916

Максимальная амплитуда входного сигнала Uмакс (В)
Ток свечения светодиодов (мА)
Сопротивление резистора R1 (кОм)
Сопротивление резистора R2 (кОм)

Если индикатор призван работать только с сигналами переменного тока, то на входе детектора имеет смысл поставить разделительный конденсатор ёмкостью 1 МкФ.

 

Russian HamRadio — Светодиодные индикаторы уровня на микросхемах семейства LM3914.

Микросхемы LM3914, LM3915 и LM3916 фирмы National Semiconductors позволяют строить светодиодные индикаторы с различными характеристиками — линейной, растянутой линейной, логарифмической, специальной для контроля аудиосигнала. Рис.1. Структура базовой микросхемы LM3914 семейства представлена на рис. 1. Ее основу составляют десять 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). Эти напряжения должны быть в пределах от 0 до уровня, на 1,5В меньше напряжения источника питания, подключаемого к выводу 3. “Цена деления” индикатора, т. е. увеличение входного напряжения, вызывающее включение очередного светодиода, составляет 0,1 от разности Uв — Uн. Индикатор на микросхеме LM3914 работает следующим образом. Рис.2. Пока напряжение на входе Uвх меньше, чем на входе Uн плюс “цена деления”, ни один светодиод не светится. Как только эти напряжения сравняются, включается светодиод HL1, подключенный к выходу 1. В режиме “точка” при увеличении входного напряжения ток по выходу 1 прекращается и появляется ток выхода 2, при этом гашение первого светодиода и включение второго происходит одновременно, свечение как бы “перетекает” из одного светодиода в другой, и не возникает ситуации, когда оба светодиода погашены. В режиме “столбик” включение очередного светодиода, естественно, не вызывает гашения предыдущего. Микросхема LM3914 предназначена для построения индикаторов с линейной шкалой, и все резисторы ее делителя имеют одинаковое сопротивление. У микросхемы LM3915 делитель рассчитан так, что включение каждого последующего светодиода происходит при увеличении напряжения входного сигнала в v2 раз (на 3 дБ), что удобно для контроля мощности УМЗЧ. Таблица 1. Номер светодиода Пороговое напряжение для микросхемы LM3914 LM3915 LM3916 В В ДБ В ДБ ДБ 1 1 0,447 -27 0,708 -23 -20 2 2 0,631 -24 2,239 -13 -10 3 3 0,891 -21 3,162 -10 -7 4 4 1,259 -18 3,981 -8 -5 5 5 1,778 -15 5,012 -6 -3 6 6 2,512 -12 6,310 -4 -1 7 7 3,548 -9 7,079 -3 0 8 8 5,012 -6 7,943 -2 +1 9 9 7,079 -3 8,913 -1 +2 10 10 10 0 10 0 +3 Микросхема LM3916 специально предназначена для контроля уровня аудиосигнала.   Рис.3. Шаг индикации у нее составляет 1 дБ в верхней части шкалы и увеличивается до 3 и 10 дБ в нижней части. В табл. 1 приведены уровни входного сигнала, включающего соответствующий светодиод, при нормировании на максимальное напряжение 10 В. Уровни в последней колонке приведены для случая использования микросхемы LM3916 для диапазона индикации -20…+3 дБ. Микросхемы содержат источник опорного напряжения с номинальным значением 1,25 В. Путем подключения двух внешних резисторов напряжение может быть установлено любой большей величины, не превышающей на 2В ниже напряжения питания, но не более 12 В. Подключение резисторов и расчет опорного напряжения осуществляется так же, как для микросхемы LM317 (КР142ЕН12): Uоп = (R2/R1+1) x 1,25В + I 8R2, где R1 — сопротивление резистора, подключенного между выводами 7 и 8, R2 — сопротивление резистора, подключенного между выводом 8 и общим проводом, I8 — вытекающий ток вывода 8, составляющий около 100 мкА.   Рис .4. Переключение между режимами “точка” и “столбик” производится управлением по выводу 9. При подключении этого вывода к плюсу источника питания микросхемы (вывод 3) реализуется режим “столбик”, если же вывод оставить свободным или подключить к общему проводу — “точка”. Порог переключения между режимами примерно на 100 мВ ниже напряжения на выводе питания 3. Параметры микросхемы LM3914 приведены в табл. 2. Типовая схема подачи входного сигнала на микросхему показана на рис.2. Сопротивление резистора R1 выбирают в соответствии с уровнем входного сигнала Umax, при котором должен включаться верхний светодиод шкалы, по формуле: R1 = R2(U MAX/1,25- 1). Таблица 2. Параметр Условия измерения Миним . Тип. Макс. Напряжение сдвига буферного усилителя и первого компаратора, мВ Uвх<12B, 1СВ = 1 мА — 3 10 Напряжение сдвига остальных компараторов, мВ Uвх< 12B, Iсв = 1 мА — 3 15 Крутизна передаточной характеристики компараторов, мА/мВ Iсв = 10 мА 3 8 — Входной ток по выв. 5, нА 0< Uвx < Uпит-1,5В — 25 100 Максимальный входной сигнал, не приводящий к порче микросхемы или возникновению ложных показаний, В — -35 — +35 Суммарное сопротивление резисторов делителя, кОм — 8 12 17 Точность резисторов делителя, % — — 0,5 2 Напряжение опорного источника U REF, В U пит = 5 В, IREF = 0,1. .. 4 мА 1,2 1,28 1,34 Изменение U REF при изменении Uпит, %/В Uпит = 3…18В — 0,01 0,03 Изменение U REF при изменении тока нагрузки IREF, % Uпит = 5 В, I REF = 0,1…4 мА — 0,4 2 Изменение U REF при изменении температуры, % Т = 0,„70°С, Uпит = 5 В, I REF = 1 мА — 1 — Ток вывода 8, мкА — — 75 120 Выходной ток (ток светодиода), мА IREF = 1 мА 7 10 13 Разброс токов выходов ICB = 2 мА — 0,12 0,4 ICB = 20 мА — 1,2 3 Изменение тока выхода при изменении напряжении на выходе, мА U BЫX = ICB = 2 мА — 0,1 0,25 2. ..17В 1св = 20мА — 1 3 Выходной ток в закрытом состоянии, мкА — — 0,1 10 Только вывода 1 в режиме “Точка” 60 150 450 Потребляемый ток при выключенных светодиодах, мА Uпит = 5 В, I REF = 0,2 мА — 2,4 4,2 Uпит = 20 В, I REF = 1 мА — 6,1 9,2 Входное сопротивление микросхемы весьма велико, поэтому в большинстве случаев при расчете номинала резистора R1 его можно не учитывать.   Рис.5. Интересна роль резистора R3, его сопротивление определяет ток через светодиоды. На рис. 3 представлены начальные участки выходных характеристик генераторов тока, включающих светодиоды, при различных значениях тока нагрузки источника опорного напряжения I L(REF) (ток вывода 7). Как видно из рис. 3, ток через каждый светодиод примерно в 10 раз больше тока нагрузки источника опорного напряжения. Возможна подача опорного напряжения, например, 10В от внешнего источника (рис. 4). В этом случае диапазон входного напряжения составляет 0…10В, а при указанном на схеме сопротивлении резистора R3, так же, как и для варианта по схеме на рис. 2, номинальный ток через светодиоды равен 10 мА.   Рис.6. Установка необходимого напряжения внутреннего источника проиллюстрирована на рис. 5. Как уже указывалось выше, напряжение питания микросхемы должно, по крайней мере на 2В превышать напряжение опорного источника. Если напряжение на выводе 4 микросхемы (Uн) установить отличным от нуля, можно получить растянутую линейную шкалу — от Uн до Uв. Такая схема включения проиллюстрирована на рис. 6. Напряжение на входе UB составляет около 1,2В, а на входе Uн подстроечным резистором R3 это может быть установлено в пределах 0…Uв. Если его выбрать равным 2/3 от Uв, т. е. 0,8В, а коэффициент передачи делителя R1R2 подстроенным резистором R2 установить 0,08, то диапазон индицируемых уровней составит 10,5… 15 В, точнее первому включившемуся светодиоду соответствует напряжение 10,5В, последнему — 15В.   Рис.7. Вариант получения аналогичной шкалы в вольтметре для измерения напряжения бортовой сети автомобиля приведен на рис. 7. В этом случае напряжения верхнего Uв = 3,6В и нижнего уровня Uн = 2,4 В устанавливаются подстроечным резистором R4, а коэффициент передачи входного сигнала на вход Uвх микросхемы, равный 0,24, — резистором R2. Во всех рассмотренных выше вариантах индикаторов вход 9 управления “столбик/точка” был никуда не подключен, что обеспечивало индикацию в режиме “точка”. Если желательна индикация “столбиком”, как уже указывалось выше, вход 9 следует подключить к входу для подачи напряжения питания на микросхему (вывод 3).   Рис .8. Однако при включении всех десяти светодиодов существенно увеличивается мощность, рассеиваемая на микросхеме, поэтому следует произвести ее контрольный расчет. Тепловое сопротивление корпуса составляет 55 °С/Вт, максимальная температура кристалла — 100 °С, что допускает максимальную мощность 1365 мВт при температуре окружающей среды 25 °С, 1100 мВт — при 40 °С, 730 мВт — при 60 °С. Если задаться током 10 мА через каждый светодиод, то суммарный ток через 10 включенных светодиодов будет 100 мА и при температуре 40 °С напряжение на выходах микросхемы не должно превышать 11 В, а напряжение питания цепей светодиодов — 12,5 В. Если нужен больший ток через светодиоды, можно уменьшить напряжение питания светодиодов вплоть до 3В, при этом питание микросхемы можно осуществлять от источника с большим напряжением. В случае, когда применение двух источников по каким-либо причинам неприемлемо, можно последовательно с каждым светодиодом включить ограничительный резистор, как это показано на рис. 8.   Рис.9. Для формирования “столбика” можно все светодиоды соединить последовательно, а микросхему перевести в режим “точка” (рис. 9). Напряжение питания в этом случае должно определяться исходя из того, что падение напряжения на каждом светодиоде около 2В, почти столько же должно быть на выходе 10 микросхемы, когда включены все светодиоды. Последовательное включение светодиодов в режиме “точка” позволяет получить интересный вариант построения индикатора. В качестве примера на рис. 10 приведена возможная схема устройства. Если светодиоды HL1—HL4 установить желтого цвета свечения (мало), HL5—HL8 — зеленого (норма), HL9, HL10— красного (перегрузка), одного взгляда на индикатор будет достаточно для оценки измеряемого параметра. Число светодиодов в каждой цепочке, число цепочек и цвета светодиодов могут быть и другими, соответствующими поставленной задаче.   Рис.10. Такой вариант с использованием микросхемы К1003ПП1 описан автором в статье [1]. Напряжение питания микросхемы должно находиться в пределах 3…25 В. Напряжение питания светодиодов должно быть не менее 3В и не более напряжения питания микросхемы. Источник питания микросхемы в непосредственной близости от нее должен быть зашунтирован оксидным танталовым конденсатором емкостью не менее 2,2 мкФ или алюминиевым 10 мкФ. Возможно питание цепи светодиодов выпрямленным неотфильтрованным напряжением частотой 50 Гц, однако необходимо подключение к этой цепи такого же блокировочного конденсатора, как и к микросхеме.   С. Бирюков Литература: 1. С. Бирюков. Два вольтметра на К1003ПП1. — Радио, 2001, № 8, с. 32, 33. Материал подготовил А. Кищин (UA9XJK).

jpg»>

Copyright © Russian HamRadio

Индикатор уровня напряжения

с использованием микросхемы драйвера дисплея LM3914 с точками/полосами

6 месяцев назад 28 ноября 2020 г. 4572 просмотра

Что такое индикатор уровня напряжения?

Индикатор уровня напряжения представляет собой простую электронную схему, которая может указывать уровень напряжения между любыми двумя узлами в цепи. Это простая, но очень важная электронная схема, которая позже станет основой многих передовых испытательных устройств. Он прост в проектировании и относительно недорог. Итак, в сегодняшней статье мы узнаем, как спроектировать базовую схему индикатора уровня напряжения с использованием LM39.ИС драйвера дисплея с 14 точками / полосами и небольшое количество других компонентов.

LM3914 — это микросхема драйвера светодиодов с аналоговым управлением. Эта ИС устраняет необходимость в программировании микроконтроллера, а также уменьшает аппаратное обеспечение, необходимое для управления 10 светодиодами. Для LM3914 входное напряжение может варьироваться от 3В до 18В. ИС имеет два режима работы DOT, режим и BAR, режим , также можно каскадировать более одной ИС для управления до 100 светодиодов. Поскольку светодиодами можно управлять без какого-либо мерцания и они работают безупречно с одинаковой яркостью, эти ИС обычно используются в визуальных сигналах тревоги и других приложениях для измерения или мониторинга.

JLCPCB — передовая компания по производству и производству прототипов печатных плат в Китае, предоставляющая нам лучший сервис, который мы когда-либо получали (качество, цена, сервис и время).

2$ Прототип печатной платы

Аппаратные компоненты

Следующие компоненты необходимы для изготовления индикатора уровня напряжения.0043 1) LED Driver IC LM3914 1 2) LEDs 5mm, 3.5V 9 3) Piezo Buzzer 3V 1 4) Potentiometer 10K 1 5) Diode 1N4007 1 6) Resistors 56K, 18K, 4. 7K 1 7) Variable Power Supply DC, 12V 1 8) Soldering Iron 45W – 65W 1 9) Soldering Wire with Flux – 1 10) Terminal Block Connector – 1 11) Multimeter with probes (Optional) – 1 12) Veroboard – 1 13) Jumper Wires – As per need

LM3914 Pinout

For a detailed description of распиновка, размеры и технические характеристики загрузить техническое описание LM3914

Полезные шаги

1) Припаяйте микросхему LM3914 к плате Veroboard. После этого припаяйте выводы девяти светодиодов к контактам 1, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12 и контакту 11 LM39.14 IC

2) Припаяйте вывод -ve 3-вольтового пьезоизлучателя к выводу 10 микросхемы. После этого припаяйте сопротивление 18 кОм между контактами 4 и 2 микросхемы.

3) Припаяйте средний контакт (переменный конец) потенциометра 10K к контакту 5 микросхемы, а один из фиксированных концов — к контакту 2 микросхемы.

4) Припаяйте резистор 56 кОм между контактом 3 микросхемы и оставшимся фиксированным концом предустановленного потенциометра 10 кОм.

5) Теперь припаяйте резистор 4,7 кОм к контактам 6 и 7 микросхемы и замкните другой конец резистора с контактами 2 и 8 микросхемы.

6) Припаяйте катод 1N4007 к контактам 3 и 9 микросхемы. После этого припаяйте анод диода к плюсовым клеммам всех светодиодов и зуммера.

7) Припаяйте отрицательную клемму блочного разъема к контактам 2 и 8 микросхемы, а положительную клемму — к контактам 9 и 3 микросхемы.

8) Включите питание цепи с помощью переменного источника постоянного тока и проверьте цепь.

Цепь индикатора уровня напряжения

Описание работы

Эта схема работает следующим образом. При подключении входа питания постоянного тока к клемме блочного разъема схемы вход постоянного тока входит в контакт SIGNAL микросхемы. Этот сигнал проходит через LM3914 встроенный компаратор. Компаратор LM3914 зажигает светодиоды в зависимости от увеличения/уменьшения силы сигнала от регулируемого источника питания постоянного тока. Опорное напряжение на выводе 7 устанавливается резистором (4,7 кОм). Вы можете отрегулировать чувствительность светодиодов, настроив предустановленный потенциометр 10K.

Микросхема может работать в двух различных режимах, один из которых является точечным, а другой — полосовым. В режиме Dot вывод MODE (вывод 9) разомкнут с помощью тумблера, в этом режиме будет включаться только один светодиод в зависимости от входного напряжения от источника постоянного тока. В Bar Режим , контакт режима (контакт 9) подключается к контакту V+ , и светодиод будет последовательно включаться или выключаться в зависимости от входного напряжения.

Применение

• Чаще всего используется в музыкальной индустрии для таких процедур, как производство и запись живой музыки.

Похожие сообщения:

Groups.io: группы электронной почты, наддув

Самый продвинутый сервис групп электронной почты. Полный набор для совместной работы. Мобильный готов. Нет рекламы, нет отслеживания.

Особенности

Цены

Почему группы электронной почты?

Почему вы полюбите Groups.io

Мощные функции, делающие группы более полезными.

Дополнительные возможности интеграции Легко интегрируйте Zoom, Feeds, Slack, Github, Trello, электронную почту и вскоре еще больше сервисов в свою премиум-группу.	Без рекламы, без отслеживания Мы не размещаем рекламу, и ваши данные никогда не передаются ни в какие сети отслеживания рекламы.
Дополнительные функции В каждой премиум-группе также есть календарь, чат, опросы, раздел базы данных, раздел фотографий, раздел файлов и вики, а также неограниченное количество подгрупп на вашем собственном поддомене.	Только нужные сообщения Отключите темы и ключевые слова, чтобы видеть только те сообщения, которые вас интересуют. Воспользуйтесь улучшенными вариантами доставки электронной почты, включая получение только первого сообщения в каждой цепочке или получение только ответов.

Дополнительные возможности интеграции

Легко интегрируйте Feeds, Slack, Google Drive, Github, Trello, электронную почту и вскоре еще больше сервисов в свою премиум-группу.

Без рекламы, без отслеживания

Мы фримиум-сервис. Мы не размещаем рекламу, и ваши данные никогда не передаются ни в какие сети отслеживания рекламы.

Дополнительные функции

В каждой премиум-группе также есть календарь, чат, опросы, раздел базы данных, раздел фотографий, раздел файлов и вики, а также неограниченное количество подгрупп на вашем собственном поддомене.

Только нужные сообщения

Отключите темы и ключевые слова, чтобы видеть только те сообщения, которые вас интересуют. Воспользуйтесь улучшенными вариантами доставки электронной почты, включая получение только первого сообщения в каждой цепочке или получение только ответов.

Создать группу Groups.io

Удалите группы Google и Facebook и используйте их вместо этого

«Попытка найти лучший инструмент для организации группы людей и обмена знаниями может быть мучительной.