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.
Принципиальная схема 1 LED индикатора
Эта схема была взята от фирменного синтезатора, показывающего уровень сигнала после микрофонного предусилителя.
Какие преимущества имеет такой индикатор по отношению к классической 5-ти светодиодной конструкции? Он занимает мало места на лицевой панели, не требует подробного описания и настройки (-3 дБ, 0 дБ, + 3 дБ и т. Д.), Нет проблем со сверлением ровных отверстий (по одной линии), позволяет оценить уровень сигнала может и не совсем точно, но информация однозначно понятна:
- Светодиод не горит — нет сигнала или очень низкий уровень,
- светодиод мигает зеленым — диапазон ниже -6 дБ,
- светодиод начинает светиться оранжевым — диапазон между -6 дБ и 0 дБ,
- светодиод красный — 0 дБ и более, сигнал перегружен на 100%.
В общем если светодиод не зеленый, значит уровень превысил допустимый. Конечно он не выглядит так красиво как линейка, зато схема дешевле, чем при использовании специализированной микросхемы драйвера светодиодной линии.
Схема основана на популярном двойном операционном усилителе и двухцветном зелено-красном LED. Поскольку для питания предусилителей часто используется напряжение выше 5 В, на плате установлен стабилизатор LM317 (эту м/с можно удалить). Потенциометр позволяет снизить чувствительность и адаптироваться к конкретному применению. Например установить так, чтоб перегрузка сигнализировалась когда уровень составляет 0,7 В RMS, что соответствует перегрузке линейного входа звуковой карты.
Выбор именно такого LED из-за размера, у светодиода 3 мм легче получить оранжевый цвет, на 5 мм можно увидеть четко разделенный цвет зеленого и красного (в зависимости от модели).
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/ILED, где ILED – 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.
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.
Принципиальная схема 1 LED индикатора
Эта схема была взята от фирменного синтезатора, показывающего уровень сигнала после микрофонного предусилителя.
Какие преимущества имеет такой индикатор по отношению к классической 5-ти светодиодной конструкции? Он занимает мало места на лицевой панели, не требует подробного описания и настройки (-3 дБ, 0 дБ, + 3 дБ и т. Д.), Нет проблем со сверлением ровных отверстий (по одной линии), позволяет оценить уровень сигнала может и не совсем точно, но информация однозначно понятна:
- Светодиод не горит — нет сигнала или очень низкий уровень,
- светодиод мигает зеленым — диапазон ниже -6 дБ,
- светодиод начинает светиться оранжевым — диапазон между -6 дБ и 0 дБ,
- светодиод красный — 0 дБ и более, сигнал перегружен на 100%.
В общем если светодиод не зеленый, значит уровень превысил допустимый. Конечно он не выглядит так красиво как линейка, зато схема дешевле, чем при использовании специализированной микросхемы драйвера светодиодной линии.
Схема основана на популярном двойном операционном усилителе и двухцветном зелено-красном LED. Поскольку для питания предусилителей часто используется напряжение выше 5 В, на плате установлен стабилизатор LM317 (эту м/с можно удалить). Потенциометр позволяет снизить чувствительность и адаптироваться к конкретному применению. Например установить так, чтоб перегрузка сигнализировалась когда уровень составляет 0,7 В RMS, что соответствует перегрузке линейного входа звуковой карты.
Выбор именно такого LED из-за размера, у светодиода 3 мм легче получить оранжевый цвет, на 5 мм можно увидеть четко разделенный цвет зеленого и красного (в зависимости от модели).
Простейшие индикаторы уровня аудио сигнала
Иногда возникает потребность в графическом представлении конкретной амплитуды уровня аудио сигнала, например для определения пиковой мощности (максимально допустимой громкости), или просто для красоты.
Конечно же можно собрать и привычные индикаторы на интегральных микросхемах или транзисторах, так как они будут работать точней, но такие схемы требуют внешнего питания, что не всегда возможно, особенно если колонки находятся на значительном расстоянии от усилительной аппаратуры, и тянуть дополнительные провода, что бы запитать эти индикаторы, не имеет смысла. В таком случае можно собрать простейшую схему индикатора аудио сигнала.
Сама схема состоит из ограничивающего подстроечного резистора, которым настраивается устройство на определенный уровень сигнала, при котором буде загораться светодиод. Так как ток аудио сигнала переменный, а запитать светодиод можно только постоянным, то в качестве выпрямителя стоит диод VD1. Данный простейший индикатор аудио сигнала предназначен только для фиксации пиков сигнала (максимальной громкости). Если же настроить его так, что бы светодиод загорался, например, на пол громкости, то после ее увеличения светодиод просто выйдет из строя из-за переизбытка сигнала.
Что бы показать не только пики, но и определенные значения сигнала, можно собрать следующую схему. Подстроечный резистор, выпрямительный диод и светодиоды выполняют те же функции, что и в предыдущей схеме, но здесь добавлены диоды VD3-VD6, через которые уходят «излишки» тока с первых светодиодов, при повышении уровня сигнала (громкости), тем самым защищая светодиоды от сгорания.
https://youtube.com/watch?v=zpLod70orxA
Детали в обеих схемах одинаковы.
В качестве подстроечника, подойдет любой с сопротивлением, достаточным для регулировки. Выпрямительный диод – любой способный выдержать всю нагрузку, разумеется с некоторым запасом. VD3-VD6 кремниевые с прямым падением напряжения 0,7…
1 В и допустимым током не менее 300 мА. R2 – R6 так же могут отличатся. Эти резисторы определяют при каком уровне будет зажигаться светодиод идущий за конкретным резистором. Ну и светодиоды. Они так же могут быть любыми, но одинакового цвета.
Данная схема устройства способна показать пять различных уровней сигнала, но их можно уменьшить, например до двух, или увеличить.
Описанными устройствами можно проводить индикацию одного канала аудио.
Если же сделать несколько таких индикаторов и перед каждым входом установить фильтр на конкретную частоту, тогда каждое устройство будет показывать уровни сигнала нужной частоты сигнала, которую пропустит фильтр.
Так же по данным схемам можно сделать индикатор напряжения, например, на машину или мотоцикл. Правильно настроенное устройство будет отлично отображать уровень напряжения в бортовой сети, которое будет меняться в зависимости от оборотов двигателя.
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.
Светодиодный индикатор уровня звука на lm3915
Соберём индикатор громкости на светодиодах с применением компараторов на lm3915.
Разберёмся, как работает схема.
На вход 5 поступает анализируемый сигнал, его амплитуда должна быть 10В. Для сопряжения амплитуды входящего сигнала нам потребуется транзисторный ключ. На его базу через резисторный делитель напряжения на R5 поступает анализируемый сигнал.
Логическая структура lm3915
Индикатор звука на lm3915 может работать в двух режимах индикации – «точка» и «столбик». В первом случае загорается светодиод соответствующий текущему уровню сигнала, во втором – все светодиоды от нуля до текущего уровня. Переключение режимов индикации осуществляется через переключатель между общим проводом и входом «9».
https://youtube.com/watch?v=bhQDLGnixjg
Печатная плата и детали сборки
- 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.
Индикатор перегорания плавкого предохранителя
Еще одна схема индикатора перегрузки представлена на рисунке 3. В тех конструкциях, где установлен плавкий (или иной, например, самовосстанавливающийся) предохранитель, часто требуется визуально контролировать их работу.
Здесь применен двухцветный светодиод с общим катодом и соответственно тремя выводами. Кто на практике испытывал эти диоды с одним общим выводом, знают, что они функционируют несколько иначе, чем ожидается.
Шаблон мышления в том, что казалось бы, зеленый и красный цвета будут появляться у светодиода в общем корпусе соответственно при приложении (в нужной полярности) напряжения к соответственным выводам R или G. Однако, это не совсем так.
Рис. 3. Световой индикатор перегорания предохранителя.
Пока предохранитель FU1 исправен, к обоим анодам светодиода HL1 приложено напряжение. Порог свечения корректируется сопротивлением резистора R1. Если предохранитель обрывает цепь питания нагрузки, то зеленый светодиод гаснет, а красный остается светить (если напряжения питания совсем не пропало).
Поскольку допустимое обратное напряжение для светодиодов мало и ограничено, то для указанной конструкции в схему введены диоды с разными электрическими характеристиками VD1— VD4. То, что к зеленому светодиоду последовательно включен только один диод, а к красному три, объясняется особенностями светодиода AЛC331A, замеченными на практике.
При экспериментах оказалось, что порог напряжения включения красного светодиода меньше, чем у зеленого. Чтобы уравновесить эту разницу (заметную только на практике), количество диодов неодинаково.
При перегорании предохранителя к зеленому светодиоду (G) прикладывается напряжение в обратной полярности. Номиналы элементов в схеме даны для контроля напряжения в цепи 12 В. Вместо светодиода AЛC331A допустимо применять другие аналогичные приборы, например, КИПД18В-М, L239EGW.
Литература: Андрей Кашкаров — Электронные самоделки.
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.
Стрелочные индикаторы выходного сигнала
Стрелочные индикаторы выходного сигнала в настоящее время пользуются большой популярностью, особенно для использования их в модернизации раритетной аппаратуры. Многие радиолюбители прекрасно помнят советский усилитель мощности Radiotehnika У-101 Рижского одноименного завода.
В начале 80-х завод приступил к выпуску новой модели, международного стандарта (габаритные) музыкального комплекса «Radiotehnika K-101 stereo». В целом это комбайн был очень даже неплохим комплексом.
Но вот усилитель, вернее встроенный в нем индикатор выходной мощности толи был несовершенным или присутствовали ошибки в конструкции.
Тем не менее, когда аппарат был новый то никаких нареканий не вызывал, но со временем он начинал доставлять некоторые неудобства своим не четким и тусклым свечением шкалы или вообще в схеме управления выходил из строя какой-либо элемент. С недавнего времени я тоже стал обладателем такого усилителя.
Конечно у меня не было желания восстанавливать штатный индикатор, а изначально я уже предполагал установить в аппарат стрелочные. Тем более у меня в запасе было несколько штук таких, да и на рынках радиотоваров их найти по моему не сложно.
Но как бы там ни было я приступил к реставрации и частичной модернизации с целью установить стрелочные индикаторы выходного сигнала Radiotehnika У-101 на К157ДА1.
Вначале взял трех миллиметровый пластик и вырезал из него 3 заготовки прямоугольной формы, а затем при помощи дихлорэтана склеил индикаторы друг с другом. Пластиковые полоски следует подогнать так, чтобы они по ширине были одинаковы с индикаторами и не выступали за периметр. Здесь на фото показана конструкция с натуральным размером окошка в передней панели усилителя мощности.
Cхема линейного стабилизатора напряжения
В стекле от штатного индикатора сделал окошки и одел на новые стрелочные индикаторы. Стекло желательно обработать маленьким мелким напильником или надфелем, чтобы плотно село на свое место. Далее склеил все это опять же дихлорэтаном. Конечно всю эту операцию нужно проделывать очень аккуратно, так как это фронтальная панель и должна смотреться соответственно.
Теперь нужно припаять провода к светодиодам и посадить их в то зазор, который между индикатором и стеклом на небольшое количество супер-клея.
Вырезал еще из пластика полосу и прикрепил ее к боковым стенкам. После того как она будет еще посажена на клей, то конструкция обретет еще большую жесткость и будет являться основой для установки на нее управляющей платы.
На этом фото стандартное место установки индикатора. Там же виден красный коннектор с проводами он предназначен для подачи питания на плату управления. Он конечно будет нужен в дальнейшем.
На этом этапе необходимо собранный модуль примерить, как он становиться. Дело в том, что эта конструкция никакими винтами не крепится, а просто прижимается передней панелью к шасси усилителя мощности. Поэтому нужно обеспечить максимально плотную посадку. Под провода идущих от светодиодов следует круглым надфилем сделать небольшой пропил в шасси.
Принципиальная схема и печатная плата модуля управления
Здесь можно скачать чертеж Layout для печатной платы: scaler_indicator-Layout
Теперь необходимо установить плату на устройстве с индикаторами, закрепить в усилителе и можно делать подключение.
Коннектор схемы управления индикаторами имеется питающее напряжение 24v, но это нормально, потому что на стабилизатор напряжения КРЕН 7809 можно спокойно подавать до 36v, а на выходе получить нужные 9v. А также выходной сигнал обоих каналов. Провода я паял непосредственно к разъему, затем заизолировал, а провода стянул капроновым хомутиком.
Вентилятор вытяжной для ванной
Завершающий этап монтажа
Прежде чем устанавливать корпус на шасси усилителя необходимо подстроить переменным резистором, установленном на управляющей плате, нужный предел значения стрелочных индикаторов. И после этого ставим на место корпус и можно приступать к испытанию.
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.
Конструкция микросхемы LM3915
Набор деталей «Индикатор уровня звука на LM3915»
Детали набора «Индикатор уровня звука на LM3915»
Плата индикатора уровня звука на LM3915
Плата индикатора уровня звука на LM3915
Схема индикатора звука на LM3915 представлена на фото.
Схема индикатора звука на LM3915
Принцип действия. Напряжение питания 12 Вольт подается на третий вывод LM3915. Оно же, через ограничивающий резистор R2 поступает на светодиоды. Сопротивления R1 и R8 выравнивают яркость свечения красных светодиодов в шкале. Также напряжение 12 Вольт подается на перемычку управления режимом работы индикатора (вывод 9). В замкнутом состоянии перемычки схема обеспечивает свечение только одного светодиода, соответствующего уровня сигнала. При разомкнутой перемычке схема работает в эффектом режиме «столбик», уровень входного сигнала пропорционален высоте светящегося столбца или длине строки. Делитель собранный на R3, R4 и R7 ограничивает уровень входного сигнала. Точная настройка делителя осуществляется многооборотным подстроечным сопротивлением R4. Делитель R9 R6 задает смещение для верхнего уровня логарифмической линейки сопротивлений микросхемы (вывод 6). Нижний уровень логарифмической линейки сопротивлений (вывод 4) присоединяется к общему проводу. Резистор R5 (вывод 7) увеличивает величину опорного напряжения и влияет на яркость светодиодов. R5 задаёт ток через светодиоды и рассчитывается по формуле: R5=12,5/Iled, где Iled – 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. По инструкции во избежание повреждения микросхемы, не следует превышать ограничение в 20 мА тока подаваемого на светодиоды.
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:
Ic = 12,5/R
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).
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.
