Как работает светодиодный индикатор уровня звука. Какие схемы используются для его создания. Где применяются такие индикаторы. Как собрать индикатор уровня звука своими руками.
Принцип работы светодиодного индикатора уровня звука
Светодиодный индикатор уровня звука представляет собой устройство, которое визуально отображает громкость или амплитуду звукового сигнала с помощью ряда светодиодов. Основной принцип его работы заключается в следующем:
- Звуковой сигнал поступает на вход устройства
- Сигнал преобразуется в напряжение, пропорциональное его уровню
- Это напряжение сравнивается с заданными пороговыми значениями
- В зависимости от уровня сигнала зажигается определенное количество светодиодов
Чем выше уровень входного сигнала, тем больше светодиодов загорается на индикаторе. Это позволяет визуально оценить громкость звука.
Основные схемы светодиодных индикаторов уровня
Существует несколько базовых схем для создания светодиодных индикаторов уровня звука:
- На дискретных компонентах (транзисторах, компараторах)
- На специализированных микросхемах (LM3915, LM3916)
- На микроконтроллерах
Рассмотрим подробнее каждый из этих вариантов.
Схема на дискретных компонентах
Простейший индикатор уровня можно собрать на транзисторах и светодиодах. Принцип работы такой схемы:
- Входной сигнал усиливается транзисторным каскадом
- Через делитель напряжения сигнал подается на базы нескольких транзисторов
- При достижении определенного уровня транзисторы открываются и зажигают светодиоды
Преимущество такой схемы — простота и дешевизна. Недостаток — невысокая точность и линейность.
Схема на микросхеме LM3915
Специализированная микросхема LM3915 позволяет создать более точный 10-сегментный индикатор уровня. Ее особенности:
- Логарифмическая шкала с шагом 3 дБ
- Диапазон измерения 30 дБ
- Два режима работы — «точка» и «столбик»
- Встроенный источник опорного напряжения
Такая схема обеспечивает высокую точность и удобство использования.
Области применения светодиодных индикаторов уровня
Светодиодные индикаторы уровня звука широко используются в различной аудиоаппаратуре:
- Микшерные пульты
- Усилители мощности
- Музыкальные центры
- Автомобильные аудиосистемы
- Компьютерные звуковые карты
Они позволяют визуально контролировать уровень сигнала, предотвращая перегрузку и искажения звука. Кроме того, такие индикаторы часто используются в качестве декоративного элемента в аудиотехнике.
Сборка индикатора уровня звука своими руками
Для самостоятельной сборки светодиодного индикатора уровня звука потребуются следующие компоненты:
- Микросхема LM3915
- 10 светодиодов
- Резисторы и конденсаторы по схеме
- Печатная плата
Процесс сборки включает следующие этапы:
- Разработка или подбор готовой схемы
- Изготовление печатной платы
- Монтаж компонентов
- Настройка и калибровка индикатора
При правильной сборке и настройке самодельный индикатор не будет уступать по характеристикам заводским аналогам.
Преимущества и недостатки светодиодных индикаторов
Светодиодные индикаторы уровня звука имеют ряд достоинств по сравнению с другими типами индикаторов:
- Высокая яркость и четкость отображения
- Широкий угол обзора
- Низкое энергопотребление
- Долгий срок службы
- Компактные размеры
К недостаткам можно отнести:
- Дискретность отображения (ограниченное число сегментов)
- Невысокую точность по сравнению со стрелочными приборами
Однако в большинстве случаев преимущества светодиодных индикаторов перевешивают их незначительные недостатки.
Настройка и калибровка индикатора уровня
Для корректной работы светодиодного индикатора уровня звука необходимо провести его настройку и калибровку. Этот процесс включает следующие шаги:
- Подача на вход сигнала известного уровня
- Регулировка чувствительности входного каскада
- Настройка порогов срабатывания для каждого светодиода
- Проверка линейности шкалы
Правильная калибровка обеспечивает точное отображение уровня сигнала во всем диапазоне измерений.
Перспективы развития светодиодных индикаторов
Технологии светодиодных индикаторов продолжают развиваться. Основные тенденции включают:
- Увеличение числа сегментов для повышения точности
- Использование многоцветных светодиодов
- Интеграция с цифровыми системами обработки звука
- Применение гибких светодиодных матриц
Эти инновации позволят создавать еще более функциональные и эффектные индикаторы уровня звука для аудиотехники нового поколения.
| Благодаря таким своим свойствам как: низкое энергопотребление, малые габариты и простота необходимых для работы вспомогательных цепей, светодиоды (имеются ввиду светодиоды видимого диапазона длин волн) получили очень широкое распространение в радиоэлектронной аппаратуре самого разного назначения. Используются они в первую очередь как универсальные устройства индикации режимов работы или устройства аварийной индикации. Реже (обычно только в радиолюбительской практике) встречаются светодиодные автоматы световых эффектов и светодиодные информационные панели (табло). Для нормального функционирования любого светодиода достаточно обеспечить протекание через него в прямом направлении тока не превышающего максимально допустимый для применяемого прибора. Если величина этого тока не будет слишком низкой, светодиод будет светиться. Для управления состоянием светодиода необходимо обеспечить регулировку (коммутацию) в цепи протекания тока. Рис. 3.7-1. Способы управления состоянием светодиода с помощью транзисторных ключей Рис. 3.7-2. Способы управления состоянием светодиода от цифровых микросхем ТТЛ Примером применения светодиодов в цепях сигнализации могут служить следующие две простые схемы индикаторов сетевого напряжения (рис. 3.7-3, 3.7-4). Схема на рис. 3.7-3 предназначена для индикации наличия в бытовой сети переменного напряжения. Ранее в подобных устройствах обычно использовались малогабаритные неоновые лампочки. Но светодиоды в этом отношении гораздо более практичны и технологичны. В данной схеме ток через светодиод проходит только во время одной полуволны входного переменного напряжения (во время второй полуволны светодиод шунтируется работающим в прямом направлении стабилитроном). Этого оказывается достаточно для нормального восприятия человеческим глазом света от светодиода как непрерывного излучения. Рис. 3.7-3. Индикатор наличия сетевого напряжения На трех светодиодах выполнено устройство, информирующее об отклонениях сетевого напряжения от номинального значения (рис. 3.7-4). Здесь также свечение светодиодов происходит только во время одного полупериода входного напряжения. Коммутация светодиодов осуществляется через включенные последовательно с ними динисторы. Светодиод \(HL1\) горит всегда, когда сетевое напряжение присутствует, два пороговых устройства на динисторах и делителях напряжения на резисторах обеспечивают включение двух других светодиодов только при достижении входным напряжением установленного порога срабатывания. Если их отрегулировать так, чтобы при нормальном напряжении в сети горели светодиоды \(HL1\), \(HL2\), то при повышенном напряжении будет загораться и светодиод \(HL3\), а при понижении напряжения в сети будет гаснуть светодиод \(HL2\). Рис. 3.7-4. Индикатор уровня сетевого напряжения Схема на рис. 3.7-5 предназначена для сигнализации о перегорании предохранителя. Если предохранитель \(FU1\) цел, падение напряжения на нем очень мало, и светодиод не светится. При перегорании предохранителя напряжение питания через незначительное сопротивление нагрузки прикладывается к цепи индикатора, и светодиод загорается. Резистор \(R1\) выбирается из условия, что через светодиод будет протекать требуемый ток. Не все виды нагрузок могут подойти для данной схемы. Рис. 3.7-5. Светодиодный индикатор перегорания предохранителя Устройство индикации перегрузки стабилизатора напряжения представлено на рис. 3.7‑6. В нормальном режиме работы стабилизатора напряжение на базе транзистора \(VT1\) стабилизировано стабилитроном \(VD1\) и примерно на 1 В больше, чем на эмиттере, поэтому транзистор закрыт и горит сигнальный светодиод \(HL1\). Рис. 3.7-6. Индикатор состояния стабилизатора Схема простого пробника, позволяющего определять характер (постоянное или переменное) и полярность напряжения в диапазоне 3…30 В для постоянного и 2,1…21 В для действующего значения переменного напряжения приведена на рис. 3.7-7. Основу пробника составляет стабилизатор тока на двух полевых транзисторах, нагруженный на встречно-параллельно включенные светодиоды. Рис. 3.7-7. Простой пробник-индикатор характера и полярности напряжения На рис. 3.7-8 дана схема еще одного простого пробника со светодиодной индикацией. Он используется для проверки логического уровня в цифровых цепях, построенных на микросхемах ТТЛ. В исходном состоянии, когда к клемме \(XS1\) ничего не подключено, светодиод \(HL1\) светится слабо. Его режим задается установкой соответствующего напряжения смещения на базе транзистора \(VT1\). Если на вход будет подано напряжение низкого уровня, транзистор закроется, и светодиод погаснет. При наличии на входе напряжения высокого уровня транзистор открывается, яркость свечения светодиода становится максимальной (ток ограничен резистором \(R3\)). Рис. 3.7-8. Пробник-индикатор логического уровня ТТЛ Более совершенный пробник (рис. 3.7-9) содержит два светодиода и позволяет не только оценивать логические уровни, но и проверять наличие импульсов, оценивать их скважность и определять промежуточное состояние между напряжениями высокого и низкого уровней. Пробник состоит из усилителя на транзисторе \(VT1\), повышающего его входное сопротивление, и двух ключей на транзисторах \(VT2\), \(VT3\). Первый ключ управляет светодиодом \(HL1\), имеющим зеленый цвет свечения, второй — светодиодом \(HL2\), имеющим красный цвет свечения. При входном напряжении 0,4…2,4 В (промежуточное состояние) транзистор \(VT2\) открыт, светодиод \(HL1\) выключен. Рис. 3.7-9. Улучшенный вариант пробника-индикатора логического уровня ТТЛ Еще один вариант пробника представлен на рис. 3.7-10. Если клемма \(XS1\) никуда не подсоединена, все транзисторы закрыты, светодиоды \(HL1\) и \(HL2\) не работают. На эмиттер транзистора \(VT2\) с делителя \(R2-R4\) поступает напряжение около 1,8 В, на базу \(VT1\) — около 1,2 В. Рис. Для индикации точной настройки в радиоприемниках часто применяются простые устройства, содержащие один, а иногда и несколько, светодиодов разного цвета свечения. Схема экономичного светодиодного индикатор настройки для приемника с питанием от батареек приведена на рис. 3.7-11. Ток потребления устройства не превышает 0,6 мА в отсутствие сигнала, а при точной настройке составляет 1 мА. Высокая экономичность достигается за счет питания светодиода импульсным напряжением (т.е. светодиод не светится непрерывно, а часто мигает, однако из-за инерционности зрения такое мерцание не заметно на глаз). Генератор импульсов выполнен на однопереходном транзисторе \(VT3\). Генератор вырабатывает импульсы длительностью около 20 мс, следующие с частотой 15 Гц. Эти импульсы управляют работой ключа на транзисторе \(DA1.2\) (один из транзисторов микросборки \(DA1\)). Однако в отсутствие сигнала светодиод не включается, так как при этом сопротивление участка эмиттер-коллектор транзистора \(VT2\) велико. Рис. 3.7-11. Экономичный светодиодный индикатор настройки Экономичные светодиодные индикаторы могут понадобиться не только в радиоприемниках с батарейным питанием, но и во множестве других носимых устройств. На рис. 3.7‑12, 3.7‑13, 3.7‑14 приведено несколько схем таких индикаторов. Все они работают по уже описанному импульсному принципу и по сути представляют собой экономичные генераторы импульсов, нагруженные на светодиод. Рис. 3.7-12. Экономичный светодиодный индикатор на однопереходном транзисторе Рис. 3.7-13. Экономичный светодиодный индикатор на однопереходном и биполярном транзисторах Рис. 3.7-14. Экономичный светодиодный индикатор на двух биполярных транзисторах В УКВ ЧМ приемниках для индикации настройки можно применять три светодиода. Для управления таким индикатором используется сигнал с выхода ЧМ детектора, в котором постоянная составляющая положительна при незначительной расстройке в одну сторону от частоты станции и отрицательна при незначительной расстройке в другую сторону. На рис. 3.7-15 приведена схема простого индикатора настройки, работающего по описанному принципу. Если напряжение на входе индикатора близко к нулю, то все транзисторы закрыты и светодиоды \(HL1\) и \(HL2\) не излучают, а через \(HL3\) при этом протекает ток, определяемый напряжением питания и сопротивлением резисторов \(R4\) и \(R5\). Рис. 3.7-15. Индикатор настройки для УКВ-ЧМ приемника на трех светодиодах Схема еще одного варианта простого индикатора точной настройки для УКВ ЧМ приемника представлена на рис. 3.7-16. Рис. 3.7-16. Индикатор настройки для УКВ ЧМ приемника (вариант 2) В магнитофонах, низкочастотных усилителях, эквалайзерах и т.п. находят применение светодиодные индикаторы уровня сигнала. Число индицируемых такими индикаторами уровней может варьироваться от одного-двух (т.е. контроль типа “сигнал есть – сигнала нет”) до нескольких десятков. Схема двухуровнего двухканального индикатора уровня сигнала приведена на рис. 3.7‑17. Каждая из ячеек \(A1\), \(A2\) выполнена на двух транзисторах разной структуры. При отсутствии сигнала на входе оба транзистора ячеек закрыты, поэтому светодиоды \(HL1\), \(HL2\) не горят. В таком состоянии устройство находится до тех пор, пока амплитуда положительной полуволны контролируемого сигнала не превысит примерно на 0,6 В постоянное напряжение на эмиттере транзистора \(VT1\) в ячейке \(A1\), заданное делителем \(R2\), \(R3\). Как только это произойдет, транзистор \(VT1\) начнет открываться, в цепи коллектора появится ток, а поскольку он в то же время является и током эмиттерного перехода транзистора \(VT2\), транзистор \(VT2\) тоже начнет открываться. Возрастающее падение напряжения на резисторе \(R6\) и светодиоде \(HL1\) приведет к увеличению тока базы транзистора \(VT1\), и он откроется еще больше. В результате очень скоро оба транзистора окажутся полностью открыты и светодиод \(HL1\) включится. Рис. 3.7-17. Двухканальный индикатор уровня сигнала Многоканальный индикатор уровня на логических элементах представлен на рис. 3.7‑18. Такой индикатор можно применять, например, в усилителе НЧ (организовав из ряда светодиодов индикатора световую шкалу). Диапазон входного напряжения этого устройства может колебаться от 0,3 до 20 В. Для управления каждым светодиодом используется \(RS\)-триггер, собранный на элементах 2И‑НЕ. Пороги срабатывания этих триггеров задаются резисторами \(R2\), \(R4-R16\). Рис. 3.7-18. Многоканальный индикатор уровня НЧ сигнала на \(RS\)-триггерах Приведенные выше схемы индикаторов уровня обеспечивали резкое срабатывание каждого канала индикации (т.е. светодиод в них либо светится с заданным режимом яркости, либо погашен). В шкальных индикаторах (линия последовательно срабатывающих светодиодов) такой режим работы совсем не обязателен. Поэтому для этих устройств могут использоваться более простые схемы, в которых управление светодиодами осуществляется не отдельно по каждому каналу, а совместно. Последовательное включение ряда светодиодов при увеличении уровня входного сигнала достигается за счет последовательного включения делителей напряжения (на резисторах или других элементах). В таких схемах происходит постепенное увеличение яркости свечения светодиодов при нарастании уровня входного сигнала. Рис. 3.7-19. Простой индикатор уровня сигнала НЧ При необходимости увеличения количества уровней индикации и повышения линейности индикатора схема включения светодиодов должна быть несколько изменена. Подойдет, например, индикатор по схеме рис. 3.7-20. В нем, кроме прочего, имеется и достаточно чувствительный входной усилитель, обеспечивающий работу как от источника постоянного напряжения, так и от сигнала звуковой частоты (при этом индикатор управляется только положительными полуволнами входного переменного напряжения). Рис. 3.7-20. Линейный индикатор уровня со светодиодной шкалой
|
Различаются способом дифференциации входного сигнала. У lm3914 это 1В, у lm3915 – 3Дб, у lm3916 — 1Дб.
Это можно сделать с помощью типовых последовательных или параллельных схем коммутации (на транзисторах, диодах и т.п.). Примеры таких схем приведены на рис. 3.7-1, 3.7-2.
Напряжение стабилизации стабилитрона выбирается несколько большим, чем прямое падение напряжения на используемом светодиоде. Емкость конденсатора \(C1\) зависит от требуемого прямого тока через светодиод.
Входной ограничитель напряжения на \(VD1\), \(VD2\) предотвращает выход устройства из строя при значительном превышении нормального значения напряжения в сети.
При перегрузке стабилизатора выходное напряжение уменьшается, стабилитрон выходит из режима стабилизации и напряжение на базе \(VT1\) уменьшается. Поэтому транзистор открывается. Поскольку прямое напряжение на включенном светодиоде \(HL1\) больше, чем на \(HL2\) и транзисторе, в момент открывания транзистора светодиод \(HL1\) гаснет, а \( HL2\) — включается. Прямое напряжение на зеленом светодиоде \(HL1\) приблизительно на 0,5 В больше, чем на красном светодиоде \(HL2\), поэтому максимальное напряжение насыщения коллектор-эмиттер транзистора \(VT1\) должно быть меньше 0,5 В. Резистор R1 ограничивает ток через светодиоды, а резистор \(R2\) определяет ток через стабилитрон \(VD1\).
Если на клемму \(XS1\) подается положительный потенциал, а на \(XS2\) — отрицательный, то загорается светодиод HL2, если наоборот — светодиод \(HL1\). Когда на входе переменное напряжение, зажигаются оба светодиода. Если ни один из светодиодов не горит, это означает, что входное напряжение менее 2 В. Потребляемый устройством ток не превышает 6 мА.
При проверке импульсных сигналов яркость HL1 возрастает, если в последовательности сигналов преобладает напряжение высокого уровня, и убывает, если преобладает напряжение низкого уровня. Питание пробника можно осуществлять как от источника питания проверяемого устройства, так и от отдельного источника питания.
В то же время закрыт и транзистор \(VT3\), поскольку падение напряжения на резисторе \(R3\) недостаточно для полного открывания диода \(VD1\) и создания требуемого смещения на базе транзистора. Поэтому \(HL2\) тоже не светится. Когда входное напряжение становится меньше 0,4 В, транзистор \(VT2\) закрывается, загорается светодиод \(HL1\), индицируя наличие логического нуля. При напряжении на входе более 2,4 В открывается транзистор \(VT3\), включается светодиод \(HL2\), индицируя наличие логической единицы. Если на вход пробника подано импульсное напряжение, скважность импульсов можно оценить по яркости свечения того или иного светодиода.
Если на вход пробника подать напряжение выше 2,5 В, напряжение смещения база-эмиттер транзистора \(VT2\) превысит 0,7 В, он откроется и своим коллекторным током откроет транзистор \(VT3\). Светодиод \(HL1\) включится, индицируя состояние логической единицы. Ток коллектора \(VT2\), примерно равный току его эмиттера, ограничивается резисторами \(R3\) и \(R4\). При превышении напряжением на входе уровня 4,6 В (что возможно при проверке выходов схем с открытым коллектором) транзистор \(VT2\) входит в режим насыщения, и если не ограничить ток базы \(VT2\) резистором \(R1\), транзистор \(VT3\) закроется и светодиод \(HL1\) выключится. При уменьшении напряжения на входе ниже 0,5 В открывается транзистор \(VT1\), его коллекторный ток открывает транзистор \(VT4\), включается \(HL2\), индицируя состояние логического нуля. С помощью резистора \(R6\) регулируется яркость свечения светодиодов. Подбором резисторов \(R2\) и \(R4\) можно установить необходимые пороги включения светодиодов.
3.7-10. Пробник-индикатор логического уровня на четырех транзисторах
При точной настройке транзистор \(VT1\), а за ним и \(DA1.1\) и \(VT2\) откроются настолько, что в моменты, когда открыт транзистор \(DA1.2\), будет загораться светодиод \(HL1\). Чтобы уменьшить потребляемый ток, эмиттерная цепь транзистора \(DA1.1\) подключена к коллектору транзистора \(DA1.2\), благодаря чему последние два каскада (\(DA1.2\), \(VT2\)) также работают в ключевом режиме. При необходимости подбором резистора \(R4\) можно добиться слабого начального свечения светодиода \(HL1\). В этом случае он выполняет и функцию индикатора включения приемника.
Частота генерации в таких схемах выбирается достаточно низкой, фактически на границе зрительного восприятия, когда мигания светодиода начинают отчетливо восприниматься человеческим глазом.
При указанных на схеме номиналах он примерно равен 20 мА. Как только на входе индикатора появляется напряжение, превышающее 0,5 В, транзистор \(VT1\) открывается и включается светодиод \(HL1\). Одновременно открывается транзистор \(VT3\), он шунтирует светодиод \(HL3\), и тот гаснет. Если напряжение на входе отрицательное, но по абсолютному значению больше 0,5 В, то включается светодиод \(HL2\), а \(HL3\) выключается.
При дальнейшем росте амплитуды входного сигнала аналогичный процесс протекает в ячейке \(A2\), после чего загорается светодиод \(HL2\). С уменьшением уровня сигнала ниже установленных порогов срабатывания ячейки возвращаются в исходное состояние, светодиоды гаснут (сначала \(HL2\), затем \(HL1\)). Гистерезис не превышает 0,1 В. При указанных в схеме значениях сопротивлений, ячейка \(A1\) срабатывает при амплитуде входного сигнала примерно 1,4 В, ячейка \(A2\) — 2 В.
На линию “сброс” периодически должен подаваться импульс гашения светодиодов (разумным будет подавать такой импульс с периодичностью 0,2…0,5 с).
При этом для каждого светодиода устанавливается свой токовый режим, такой, что свечение указанного светодиода визуально наблюдается только при достижении входным сигналом соответствующего уровня (при дальнейшем увеличении уровня входного сигнала светодиод горит все более ярко, но до определенного предела). Простейший вариант индикатора, работающего по описанному принципу приведен на рис. 3.7-19.
На инверсные входы приходит входной сигнал, который обрабатывается буферным ОУ (вывод 5).
Шкала выполняется с оцифровкой процентного соотношения действующего уровня сигнала по отношению к его максимальному значению. За величину максимального значения выбирается уровень громкости, коэффициент нелинейных искажений которого не превышает допустимой величины и определяется международными стандартами качества.
Надо учесть, что схемы с использованием стильных люминесцентных индикаторов часто требуют применения нескольких источников питания.Светодиодный индикатор уровня звукового сигнала на LM3915. Как сделать индикатор звукового сигнала на светодиодах из того, что есть в доме? Световой индикатор звука своими руками
Определить уровень сигнала на индикаторных светодиодах необходимо для решения нескольких задач (показатели тока и напряжения, смены фазы), но наиболее часто такая схема применяется именно для отображения уровня звука.
В современной электронике индикаторные светодиоды отчасти уступили место устройствам на ЖКИ и светодиодных матрицах. Но схема такого типа не только наглядно показывает уровень сигнала, она также проста в реализации и довольно наглядна.
Из чего собрать светодиодный индикатор уровня?
За основу могут быть взяты аналого-цифровые преобразователи (АЦП) LM3914-16. Эти микросхемы способны управлять как минимум 10 диодами, а при добавлении новых чипов количество лампочек может увеличиваться практически до бесконечности.
Индикатор может иметь любой цвет, а над исполнением корпуса лучше подумать заблаговременно, чтобы потом это не стало неожиданностью.
LM3914 имеет линейную шкалу, которая может также использоваться для измерения напряжения, а 15 и 16 – логарифмическую, но при этом цоколевка у микросхем ничем не отличается.
Светодиоды при этом могут быть любыми, импортными или отечественными, главное, чтобы они подходили для выполнения поставленной задаче. Например, можно использовать простейшие диоды АЛ307, но можно и более сложные.
Расчет схемы индикатора
Составление данного устройства не требует никаких специальных навыков. Расчет показателей тока и напряжения можно произвести в любой программе, как и чертеж.
Одна из «ножек» (9) микросхемы подключается к положительному входу подачи напряжения. Таким образом светодиоды будут управляться как единый столбец. Для того чтобы иметь возможность самостоятельно регулировать режимы при смене фазы, схема должна включать в себя переключатель, но может спокойно обойтись и без него, если эта опция не нужна.
Ток, проходящий через светодиоды для заданного напряжения и фазы можно рассчитать так:
R – сопротивление на 7 и 8 «ножках»
Для тока в 1 мА R=12,5 / 0,001 А = 12,5 кОм.
А для тока в 20мА R=625 Ом.
Внедрение подстроечного резистора даст возможность регулировать яркость свечения, при отсутствии такой необходимости можно поставить обычный. Номиналы для них будут 10 кОм и 1 кОм соответственно.
Конечная схема светодиодного индикатора уровня получится приблизительно такой.
Она идеально подходит для моно-сигнала, но для стерео- придется составить ещё одну на второй канал. Они могут объединяться через обычный сетевой кабель с учетом фазы. Отменный вариант – сделать две одинаковые схемы, выполненные в разных цветах для демонстрации уровня каждого из каналов. Устройства также могут менять свой цветовой диапазон, но такая реализация будет несколько сложнее.
Величина C3 может быть равной 1 мкф при условии, что R4=100 кОм. Номинал R2 можно подбирать из диапазона 47-100 кОм.
В данной схеме используется транзистор КТ 315, но его можно заменить любым другим с подходящими параметрами (фазы сигнала, тока, вел-на напряжения, p-n переход).
Совет: Все необходимые элементы можно приобрести на радиорынке или в магазине, стоит учесть, что чипы LM3915-16 несколько дороже, чем LM3914. Менее затратный вариант – выпаять комплектующие с уже существующих плат.
В итоге получится приблизительно такое устройство:
Собрать индикатор уровня сигнала своими силами – вполне решаемая задача. Главное – найти из чего будет составляться схема, а после – уделить немного времени проверке и отладке устройства.
Радиоконструктор пришел в пакетике:
Детали:
Плата односторонняя, без металлизации, сделано качественно, паять легко, обозначения деталей и номиналы обозначены:
По фото видно, что плата отличается от платы, отображенной на лоте продавца — есть разъем J3
Инструкция и схема:
Схема в большом разрешении
Спаял.
Вот что получилось:
За пайку не ругайте — 27 лет ничего на печатках не паял. Первый опыт.
Лишних деталей в комплекте нет.
Когда паял выяснились три непонятки.
1. Не понятно, зачем тут разъем-перемычка J3? В комплекте конструктора нет ни разъема, ни перемычки. При включении как-то непонятно работают только половина светодиодов (красные и ниже). Запаял (закоротил) контакты J3
2. Резистор R9. На распечатке указан 560 Ом. В наборе — 2.2 кОм. Я из старых запасов поставил резистор МЛТ, как указанно в схеме — 560 Ом. Подумал, что китайцы перепутали что-то. При включении постоянно горели два нижних желтых светодиода — D1,D2. Перепаял резистор — взял из набора резистор в 2.2 кОм — стало работать как нужно.
Изменение в схеме — правильный резистор
3. Если загорается крайний красный светодиод и горит постоянно — то градусов до 60 начинает греться резистор R5. Странно.
Питание схемы — 9-12 Вольт. Подал 12 В на питание.
Все работает нормально. Подстроечным резистором можно выставить максимально отображаемый уровень сигнала. Минимальный уровень, если подавать на устройство сигнал напряжением 1.9 Вольт:
Отсюда вывод -при штатном напряжении питания 9-12 Вольт индикатор лучше подключать к выходам УНЧ, а не после предварительного усилителя или на вход УНЧ после регулятора громкости.
Шкала свечения светодиодов — логарифмическая. Как индикатор разряда аккумулятора использовать не получится. Если подключить выход с наушников сотового телефона на максимальной громкости на вход, то горят максимум 6 желтых светодиодов.
Дальше решил поэкспериментировать с уменьшением напряжения питания. Вывод — чем меньше напряжение питания — тем чувствительнее устройство. Работало нормально от 5 в — красные светодиоды в этом случае горели и от сотового телефона. Если уменьшить напряжение до 3 вольт, светодиоды тускло горят, но не мигают. Видимо это предел. Так что я бы не запитывал от напряжения, меньше 5 вольт.
Вывод: простой, интересный радиоконструктор. Можно оборудовать им какой-нибудь самодельный УНЧ. Минусы — неудобное крепление платы — только одно крепежное отверстие. Плата (из-за панельки и микросхемы) получается достаточно высокая. Если поставить параллельно две платы, то расстояние между светодиодами обоих каналов будет достаточно большое.
Планирую купить +25 Добавить в избранное Обзор понравился +37 +62
Светодиодный индикатор уровня звукового сигнала на LM3915.
Интегральная микросхема LM3915 специально разработана для построения светодиодного индикатора уровня и позволяет визуально оценить уровень и изменение звукового сигнала в виде светового «столбика», «линейки» или перемещаемой на условной шкале светящейся точки. Удачная конструкция микросхемы LM3915 обеспечила ее достойное место в схемах индикаторов на светодиодах. Мастер предлагает вам собрать индикатор звука на LM3915 и 10 светодиодах. Ниже представлена подробная инструкция по сборке своими руками схемы индикатора звука с фото и видео иллюстрациями.
Собрать индикатор звука под силу даже начинающему электронщику.
Как собрать светодиодный индикатор уровня на LM3915 своими руками
Конструкция микросхемы LM3915 представляет заключенных в корпусе десяти однотипных операционных усилителей компараторов. Прямые входы усилителей подключены через линейку резистивных делителей подобранных так, что светодиоды в нагрузке усилителей включаются по логарифмической зависимости. На обратные входы усилителей поступает входной сигнал, который формируется буферным усилителем (вывод 5). Конструкция микросхемы включает также интегральный стабилизатор (выводы 3, 7, 8), а также ключ задания режима работы индикатора (вывод 9). Микросхема имеет широкий диапазон напряжения питания от 3 до 25 Вольт. Величина опорного напряжения задается в пределах от 1,2 до 12 Вольт внешними резисторами. Шкала индикатора соответствует уровню сигнала 30 дБ с шагом в 3 дБ. Выходной ток устанавливается в пределах от 1 до 30 мА.
Сборка индикатора упрощается приобретением набора деталей в интернет магазине по ссылке https: //ali.
pub/2c62ph . Набор включает плату, микросхему, светодиоды и всю необходимую обвязку (резисторы, конденсаторы и разъемы).
Набор деталей «Индикатор уровня звука на LM3915»
Детали набора «Индикатор уровня звука на LM3915»
Схема индикатора звука на LM3915 представлена на фото.
2 вариант установки светодиодов на плату индикатора уровня на LM3915
Если все детали правильно установлены и исправны, то схема заработает. Смотрите видео. Уровень звукового сигнала на входе задается подстроечным резистором R4. Смотрите видео.Размещение микросхемы LM3915 на кроватке весьма кстати. У микросхемы есть родственники LM3914 и LM3916 с линейной и растянутой шкалой. Микросхемы абсолютно идентичны по выводам. Поэтому на базе этой схемы можно легко собрать индикатор напряжения, мощности или индикатор контроля какого либо параметра.
Набор деталей для сборки светодиодного индикатора уровня звукового сигнала на LM3915 можно приобрести по следующей ссылке http://ali.pub/2z6xyo . 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 навыков в пайке.
Многие звуковоспроизводящие устройства, будь то магнитофоны или усилители конца прошлого века были оснащены стрелочным индикатором на лицевой панели.
Его стрелка двигалась в такт музыке, и хоть это не имело никакого практического значения, выглядело очень красиво. Современная аппаратура, в которой на первом месте стоит компактность и высокая функциональность уже не располагает такой роскошью, как стрелочный индикатор звука. Однако стрелочную головку найти сейчас вполне реально, а значит, такой индикатор можно легко собрать своими руками.
Схема
Её основой является советская микросхема К157ДА1, двухканальный двухполупериодный выпрямитель среднего значения сигналов. Напряжение питания схемы лежит в широком диапазоне напряжений, от 12 до 16 вольт, т.к. схема содержит стабилизатор на 9 вольт (VR1 на схеме). Если использовать стабилизатор в металлическом корпусе ТО-220, то напряжение можно подавать вплоть до 30 вольт. Подстроечные резисторы R1 и R2 регулируют уровень сигнала на входе микросхемы. Схема не критична к номиналам используемых компонентов. Можно экспериментировать с ёмкостями конденсаторов С9, С10, которые влияют на плавность хода стрелки, а также с резисторами R7 и R8, которые задают время обратного хода стрелки.
In L и In R на схеме подключаются к источнику звука, в качестве которого может выступать любое устройство с линейным выходом – будь то компьютер, плеер или телефон.
(cкачиваний: 265)
Сборка схемы
Плата индикатора изготавливается методом ЛУТ на кусочке текстолита размерами 30 х 50 мм. Микросхему на всякий случай стоит установить в панельку, тогда её можно будет в любой момент заменить. Плату после травления обязательно нужно залудить, тогда она будет красиво выглядеть со стороны дорожек, а сама медь не будет окисляться. В первую очередь запаиваются мелкие детали – резисторы, керамические конденсаторы, а уже затем электролитические конденсаторы, подстроечные резисторы, микросхема. В последнюю очередь припаиваются все соединительные провода. Плата содержит в себе сразу два канала и предполагает использование двух стрелочных головок – на правый и левый канал, однако можно использовать и одну стрелочную головку, тогда контакты входа и выхода для другого канала на плате можно просто оставить пустыми, как я и сделал.
После установки на плату всех деталей обязательно нужно смыть весь оставшийся флюс, проверить соседние дорожки на замыкание. Для подключения платы к источнику сигнала удобнее всего использовать штекер jack 3,5. При этом, если длина проводов от платы будет большой (больше 15 см), следует использовать экранированный провод.
Стрелочная головка
Найти в продаже советские стрелочные головки сейчас не трудно, их существует множество видов, разных форм и размеров. Я использовал небольшую стрелочную головку М42008, она не занимает много места и красиво выглядит. Для этой схемы подойдёт любая головка с током полного отклонения 10-100 микроампер. Для полноты картины можно также заменить родную шкалу, проградуированную в микроамперах, на специальную звуковую, отградуированную в децибелах. Однако подключать стрелочную головку к схеме нужно не напрямую, а через подстроечный резистор номиналом 1-2 мегаома. Средний его контакт подключается к любому из крайних и подключается к плате, а оставшийся контакт подключается непосредственно к головке, как видно на фото ниже.
Настройка индикатора
Когда плата собрана, стрелочная головка подключена, можно приступать к испытаниям. В первую очередь следует, подав питание на плату, проверить напряжение на 11 выводе микросхемы, там должно быть 9 вольт. Если напряжение питания в норме, можно подавать на вход платы сигнал с источника звука. Затем, используя резисторы R1 и R2 на плате и подстроечный резистор у стрелочной головке добиться нужной чувствительности, чтобы стрелка на зашкаливала, а находилась примерно в середине шкалы. На этом основная настройка завершена, стрелка будет плавно двигаться в такт музыке. Если хочется добиться более резкого поведения стрелки, можно установить резисторы сопротивлением 330-500 Ом параллельно стрелочным головкам. Такой индикатор будет отлично смотреться в корпусе самодельного усилителя, либо же как самостоятельное устройство, особенно если подсветить индикатор парой светодиодов. Удачной сборки!
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
#653 Комплект USB-индикатора уровня звука
Комплект уровня звука с электретным входом на основе каскадных каскадов LM358 со светодиодными индикаторами.
Вот небольшая демонстрация…
PS: Samba do Cajón — Abellán Oficial
Примечания
Этот комплект индикатора громкости звука с 20 светодиодами широко доступен у продавцов на aliexpress — мой пришел из официального магазина WAVGAT.
Он питается от USB и использует электретный микрофон для ввода звука.
Он создает очень красивое симметричное изображение, выкачивающееся вправо и влево по мере увеличения громкости.
Технические характеристики комплектаНапряжение: 5-12 В Светодиод: 12 зеленых, 8 красных Размер платы: 160 мм x 18,5 мм
Список деталей
| Товар | Кол-во | Артикул |
|---|---|---|
| 2 кОм | 1 | Р28 |
| 1 кОм | 1 | Р24 |
| 510 Ом | 11 | Р26,27,22,21,18,17,14,13,9,10,5 |
| 5,1 кОм | 3 | Р6,4,2 |
| 100 Ом | 4 | Р11,12,7,8 |
| 1N5819 | 1 | Д23 |
| 1 МОм | 1 | Р3 |
| Подстроечный резистор 500 кОм | 1 | РП1 |
| 1N4148 | 2 | Д1,22 |
| 430 Ом | 2 | Р23,22 |
| 200 Ом | 3 | Р19,16,15 |
| 10 кОм | 2 | Р25,1 |
| 104, 100 нФ | 2 | С1,3 |
| Красный светодиод 5 мм | 8 | Д14-21 |
| Зеленый светодиод 5 мм | 12 | Д2-13 |
| ЛМ358 | 6 | У1-6 |
| Гнездо DIP8 | 6 | У1-6 |
| электретный микрофон | 1 | МИК1 |
| 100 мкФ электролитический | 1 | С2 |
| 4,7 мкФ электролит | 1 | С4 |
| Разъем микро-USB | 1 | К1 |
Схема
Вот моя перерисовка схемы с помощью Fritzing, так что все ошибки на моей совести.
При таком расположении поведение схемы становится очевидным. Краткое резюме:
- электретный микрофон выполнен с обычной входной схемой со смещением сигнала переменного тока и питается от ОУ LM358 (U1a), выполненного в виде неинвертирующего усилителя с усилением (чувствительностью), установленным с помощью RP1
- LM358 (U1b) буферизует сигнал и выводит «опорный звуковой сигнал»
- звуковой опорный сигнал подается на 10 блоков операционных усилителей, используемых в качестве компараторов с 10 дискретными уровнями напряжения.
- 10 дискретных уровней напряжения задаются многоступенчатым делителем напряжения
- каждый выход операционного усилителя управляет двумя светодиодами (левым и правым)
Схема на самом деле является основой LM3915, о котором я рассказывал в
#065 Индикатор уровня LM3915 и
#202 Набор индикаторов уровня звука.
Обратите внимание, что резисторы на LM3915 не идентичны, а имеют логарифмическую шкалу.
Если нужна линейная шкала, есть LM3914, который в остальном идентичен. Линейная шкала обычно лучше подходит для контроля напряжения батарей, а логарифмическая – для уровня звука.
Строительство завершено:
Следующий шаг
Блок работает очень хорошо, даже на 4,5В (3xAA). Я думаю сделать для него чехол с возможностью питания от батареи или USB.
Кредиты и ссылки
- Комплект USB-лампы звукового спектра Светодиодный индикатор уровня громкости автомобиля Музыкальная звуковая плата дисплея для увеличения практических возможностей — комплект от продавца aliexpress Официальный магазин WAVGAT
- LM358N Лист данных
- 1N4148 Лист данных
- 1N5819 Лист данных
Индикатор уровня звука — Electronics-Lab.com
В этом проекте используется гистограмма LM3915, управляющая двумя наборами из десяти светодиодов для диапазона 30 дБ. Схема уникальна тем, что имеет дополнительный диапазон 20 дБ, обеспечиваемый автоматической регулировкой усиления, что позволяет ей быть очень чувствительной к низким уровням звука, но увеличивает диапазон на 20 дБ для громких звуков.
Светодиоды работают с током 26 мА каждый с регулировкой яркости на максимуме, что очень ярко. Схема имеет переключатель для выбора режимов работы: движущаяся световая точка или полоса с изменяющейся длиной.
Мой прототип имеет маленькую никель-кадмиевую аккумуляторную батарею на 9 В, чтобы ее можно было носить с собой, и батарея подзаряжается, когда проект питается от адаптера постоянного и переменного тока на 9 В.
Схема
Описание схемы
1) Электретный микрофон питается и имеет нагрузку R1 от LM2931 Регулятор с малым падением напряжения 5 В.
2) 1-й каскад операционного усилителя представляет собой звуковой предусилитель с коэффициентом усиления 101. выигрыш 1,8. Он смещен на землю. Поскольку он инвертирующий, когда его вход колеблется в отрицательном направлении, его выход колеблется в положительном направлении.
4) Три транзистора 2N3904 используются в качестве эмиттерных повторителей:
a) Q1 находится внутри контура отрицательной обратной связи второго операционного усилителя в качестве источника опорного напряжения для двух других транзисторов.
Надеюсь, транзисторы подходят друг другу.
б) Транзистор эмиттерного повторителя Q2 быстро заряжает C8, который медленнее разряжается на R13 и используется в качестве пикового детектора.
в) Транзистор Q3 — автоматическая регулировка усиления. Он также является пиковым детектором, но имеет более медленное время зарядки и разрядки. Он управляет последовательностью компараторов и резисторов в LM3915, чтобы определить, насколько он чувствителен. Резистор R15 от +5 В входит в делитель напряжения с общим сопротивлением лестницы около 25 кОм и обеспечивает верхнюю часть лестницы напряжением около +0,51 В при обнаружении очень низкого уровня звука. Громкие звуки заставляют Q3 поднимать верхнюю часть лестницы до 5,1 В для снижения чувствительности.
5) LM3915 регулирует ток для светодиодов, поэтому им не нужны токоограничивающие резисторы. В полосовом режиме, когда горят все светодиоды, LM3915 сильно нагревается, поэтому тепло распределяется между резистором R16 10 Ом/1 Вт.
Опции
1) Вы можете использовать переключатель для изменения яркости вместо горшка или оставить его ярким.
2) Вы можете использовать двойной операционный усилитель LM358 (я пробовал), но его выходная частота падает выше 4 кГц. MC33172 работает ровно до 20 кГц с таким высоким коэффициентом усиления.
3) Вы можете добавить конденсатор емкостью от 1 мкФ до 2,2 мкФ на R5, чтобы индикатор реагировал только на басы или «такт» музыки. Тогда подойдет двойной операционный усилитель LM358.
Конструкция
1) Компоновка картона была разработана для пластиковой коробки Hammond 1591B с местом в нижней части для перезаряжаемой батареи 9 В. Один болт держит печатную плату, а второй болт был обрезан в качестве направляющей.
2) Второй кусок картона был использован по диагонали, чтобы расположить светодиоды близко друг к другу. Некоторым светодиодам нужно было слегка подпилить обод, чтобы они подходили.
3) Третий кусок полосовой доски использовался в качестве разделительной стенки для батареи, и он сцеплялся со светодиодной полосой, удерживая ее на месте.
4) 11-жильный гибкий ленточный кабель подключается к светодиодам.
