Простейший индикатор выходной мощности для умзч. Радиоконструктор - светодиодный индикатор уровня низкочастотного сигнала Схема индикатора звука и принцип её действия

Не секрет, что звучание системы во многом зависит от уровня сигнала на ее участках. Контролируя сигнал на переходных участках схемы, мы можем судить о работе различных функциональных блоков: коэффициенте усиления, вносимых искажениях и т.д. Так же бывают случаи, когда результирующий сигнал просто не возможно услышать. В тех случаях, когда не возможно контролировать сигнал на слух, применяются различного рода индикаторы уровня.
Для наблюдения могут использоваться как стрелочные приборы, так и специальные устройства, обеспечивающие работу «столбцовых» индикаторов. Итак, рассмотрим их работу более подробно.

1 Шкальные индикаторы
1.1 Простейший шкальный индикатор.

Этот вид индикаторов наиболее прост из всех существующих. Шкальный индикатор состоит из стрелочного прибора и делителя. Упрощенная схема индикатора приведена на рис.1 .

В качестве измерителей чаще всего используются микроамперметры с током полного отклонения 100 – 500мкА. Такие приборы рассчитаны на постоянный ток, поэтому для их работы звуковой сигнал необходимо выпрямить диодом. Резистор предназначен для преобразования напряжения в ток. Собственно говоря, прибор измеряет ток, проходящий через резистор. Рассчитывается элементарно, по закону Ома (был такой. Георгий Семеныч Ом) для участка цепи. При этом нужно учесть, что напряжение после диода будет в 2 раза меньше. Марка диода не важна, так что подойдет любой, работающий на частоте больше 20кГц. Итак, расчет: R = 0.5U/I
где: R – сопротивление резистора (Ом)
U - Максимальное измеряемое напряжение (В)
I – ток полного отклонения индикатора (А)

Гораздо удобнее оценивать уровень сигнала, задав ему некоторую инерционность. Т.е. индикатор показывает среднее значение уровня. Этого легко добиться, подключив параллельно прибору электролитический конденсатор, однако следует учесть, что при этом напряжение на приборе увеличится в (корень из 2) раз. Такой индикатор может быть использован для измерения выходной мощности усилителя. Что же делать, если уровня измеряемого сигнала не хватает, что бы «расшевелить» прибор? В этом случае на помощь приходят такие парни, как транзистор и операционный усилитель (далее ОУ).

Если можно измерить ток через резистор, то можно измерить и коллекторный ток транзистора. Для этого нам понадобится сам транзистор и коллекторная нагрузка (тот же самый резистор). Схема шкального индикатора на транзисторе приведена на рис.2

Рис.2

Здесь тоже все просто. Транзистор усиливает сигнал по току, а в остальном все работает так же. Коллекторный ток транзистора должен превышать ток полного отклонения прибора как минимум в 2 раза (так оно спокойнее и для транзистора, и для Вас), т.е. если ток полного отклонения 100 мкА, то коллекторный ток должен быть не менее 200мкА. Собственно говоря, это актуально для миллиамперметров, т.к. через самый слабый транзистор «со свистом» пролетает 50 мА. Теперь смотрим справочник и находим в нем коэффициент передачи по току h 21э. Вычисляем входной ток: I b = I k /h 21Э где:
I b – входной ток

R1 вычисляется по закону Ома для участка цепи: R=U e /I k где:
R – сопротивление R1
U e – напряжение питания
I k – ток полного отклонения = ток коллектора

R2 предназначен для подавления напряжения на базе. Подбирая его нужно добиться максимальной чувствительности при минимальном отклонении стрелки в отсутствии сигнала. R3 регулирует чувствительность и его сопротивление, практически, не критично.

Бывают случаи, когда сигнал требуется усилить не только по току, но и по напряжению. В этом случае схема индикатора дополняется каскадом с ОЭ. Такой индикатор применен, например, в магнитофоне "Комета 212". Его схема приведена на рис.3

Рис.3

Такие индикаторы обладают высокой чувствительностью и входным сопротивлением, следовательно, вносят минимум изменений в измеряемый сигнал. Один из способов использования ОУ – преобразователь «напряжение – ток» приведен на рис.4.

Рис.4

Такой индикатор обладает меньшим входным сопротивлением, зато весьма прост в расчетах и изготовлении. Вычислим сопротивление R1: R=U s /I max где:
R – сопротивление входного резистора
U s – Максимальный уровень сигнала
I max – ток полного отклонения

Диоды выбираются по тому же критерию, как и в других схемах.
Если уровень сигнала низок и (или) требуется высокое входное сопротивление, можно воспользоваться повторителем. Его схема приведена на рис.5.

Рис.5

Для уверенной работы диодов, выходное напряжение рекомендуется поднять до 2-3 В. Итак в расчетах отталкиваемся от выходного напряжения ОУ. Первым делом выясним нужный нам коэффициент усиления: К= U вых /U вх. Теперь вычислим резисторы R1 и R2: K=1+(R2/R1)
В выборе номиналов ограничений, казалось бы, нет, но R1 не рекомендуется ставить меньше 1кОм. Теперь вычислим R3: R=U o /I где:
R – сопротивление R3
U o – выходное напряжение ОУ
I – ток полного отклонения

2 Пиковые (светодиодные) индикаторы

2.1 Аналоговый индикатор

Пожалуй, наиболее популярный вид индикаторов в настоящее время. Начнем с простейших. На рис.6 приведена схема индикатора «сигнал/пик» на основе компаратора. Рассмотрим принцип действия. Порог срабатывания задан опорным напряжением, которое устанавливается на инвертирующем входе ОУ делителем R1R2. Когда сигнал на прямом входе превышает опорное напряжение, на выходе ОУ появляется +U п, открывается VT1 и загорается VD2. Когда сигнал ниже опорного напряжения, на выходе ОУ действует –U п. В этом случае открыт VT2 и светится VD2. Теперь рассчитаем это чудо. Начнем с компаратора. Для начала выберем напряжение срабатывания (опорное напряжение) и резистор R2 в пределах 3 – 68 кОм. Вычислим ток в источнике опорного напряжения I att =U оп /R б где:
I att – ток через R2 (током инвертирующего входа можно пренебречь)
U оп – опорное напряжение
R б – сопротивление R2

Рис.6

Теперь вычислим R1. R1=(U e -U оп)/ I att где:
U e – напряжение источника питания
U оп – опорное напряжение (напряжение срабатывания)
I att – ток через R2

Ограничительный резистор R6 подбирается по формуле R1=U e / I LED где:
R – сопротивление R6
U e – напряжение питания
I LED – прямой ток светодиода (рекомендуется выбрать в пределах 5 – 15 мА)
Компенсирующие резисторы R4, R5 выбираются по справочнику и соответствуют минимальному сопротивлению нагрузки для выбранного ОУ.

Начнем с индикатора предельного уровня с одним светодиодом (рис.7 ). В основе этого индикатора лежит триггер Шмитта. Как известно триггер Шмитта обладает некоторым гистерезисом т.е. порог срабатывания отличается от порога отпускания. Разность этих порогов (ширина петли гистерезиса) определяется отношением R2 к R1 т.к. триггер Шмитта представляет собой усилитель с положительной обратной связью. Ограничительный резистор R4 вычисляется по тому же принципу, что и в предыдущей схеме. Ограничительный резистор в цепи базы рассчитывается исходя из нагрузочной способности ЛЭ. Для КМОП (рекомендуется именно КМОП-логика) выходной ток составляет примерно 1,5 мА. Для начала вычислим входной ток транзисторного каскада: I b =I LED /h 21Э где:

Рис.7

I b – входной ток транзисторного каскада
I LED – прямой ток светодиода (рекомендуется выставить 5 – 15 мА)
h 21Э – коэффициент передачи тока

Если входной ток не превышает нагрузочную способность ЛЭ можно обойтись без R3, в противном случае его можно рассчитать по формуле: R=(E/I b)-Z где:
R – R3
E – напряжение питания
I b – входной ток
Z – входное сопротивление каскада

Для измерения сигнала «столбиком» можно собрать многоуровневый индикатор (рис.8 ). Такой индикатор прост, но его чувствительность мала и годится только для измерения сигналов от 3-х вольт и выше. Пороги срабатывания ЛЭ устанавливаются подстроечными резисторами. В индикаторе использованы элементы ТТЛ, в случае применения КМОП, на выходе каждого ЛЭ следует установить усилительный каскад.

Рис.8

Наиболее простой вариант изготовления оных. Некоторые схемы приведены на рис.9

Рис.9

Так же можно использовать и другие усилители индикации. Схемы включения к ним можно спросить в магазине или у Яндекса.

3. Пиковые (люминесцентные) индикаторы

В свое время применялись в отечественной технике, сейчас широко применяются в музыкальных центрах. Такие индикаторы весьма сложны в изготовлении (включают в себя специализированные микросхемы и микроконтроллеры) и в подключении (требуют нескольких источников питания). Я не рекомендую использовать их в любительской технике.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
	1.1 Простейший шкальный индикатор
VD1	Диод		1			В блокнот
R1	Резистор		1			В блокнот
PA1	Mикроамперметр		1			В блокнот
	Рис.2
VT1	Транзистор		1			В блокнот
VD1	Диод		1			В блокнот
R1	Резистор		1			В блокнот
R2	Резистор		1			В блокнот
R3	Переменный резистор	10 кОм	1			В блокнот
РА1	Mикроамперметр		1			В блокнот
	Рис.3
VT1, VT2	Биполярный транзистор	КТ315А	2			В блокнот
VD1	Диод	Д9Е	1			В блокнот
С1		10 мкФ	1			В блокнот
С2	Электролитический конденсатор	1 мкФ	1			В блокнот
R1	Резистор	750 Ом	1			В блокнот
R2	Резистор	6.8 кОм	1			В блокнот
R3, R5	Резистор	100 кОм	2			В блокнот
R4	Подстроечный резистор	47 кОм	1			В блокнот
R6	Резистор	22 кОм	1			В блокнот
РА1	Mикроамперметр		1			В блокнот
	Рис.4
	ОУ		1			В блокнот
	Диодный мост		1			В блокнот
R1	Резистор		1			В блокнот
РА1	Mикроамперметр		1			В блокнот
	Рис.5
	ОУ		1			В блокнот
	Диодный мост		1			В блокнот
R1	Резистор		1			В блокнот
R2	Резистор		1			В блокнот
R3	Резистор		1			В блокнот
PA1	Mикроамперметр		1			В блокнот
	2.1 Аналоговый индикатор
	Рис.6
	ОУ		1			В блокнот
VT1	Транзистор	N-P-N	1			В блокнот
VT2	Транзистор	P-N-P	1			В блокнот
VD1	Диод		1			В блокнот
R1, R2	Резистор		2			В блокнот
R3	Подстроечный резистор		1			В блокнот
R4, R5	Резистор		2			В блокнот
R6	Резистор		1			В блокнот
HL1, VD2	Светодиод		2			В блокнот
	Рис.7
DD1	Логическая ИС		1			В блокнот
VT1	Транзистор	N-P-N	1			В блокнот
R1	Резистор		1			В блокнот
R2	Резистор		1			В блокнот
R3	Резистор		1			В блокнот
R4	Резистор		1			В блокнот
HL1	Светодиод		1			В блокнот
	Рис.8
DD1	Логическая ИС		1			В блокнот
R1-R4	Резистор		4			В блокнот
R5-R8	Подстроечный резистор		4			В блокнот
HL1-HL4	Светодиод		4			В блокнот
	Рис.9
	Микросхема	A277D	1			В блокнот
	Электролитический конденсатор	100 мкФ	1			В блокнот
	Переменный резистор	10 кОм	1			В блокнот
	Резистор	1 кОм	1			В блокнот
	Резистор	56 кОм	1			В блокнот
	Резистор	13 кОм	1			В блокнот
	Резистор	12 кОм	1			В блокнот
	Светодиод		12

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 +24 Добавить в избранное Обзор понравился +37 +62

В УМЗЧ смотрятся красиво и стильно, вот только где их найти... Выход есть - сделаем такой измеритель, в котором роль стрелки будут выполнять светоизлучающие диоды управляемые микросхемой. LM3916 - это специальная микросхема для LED индикаторов уровня.

Схема стрелочно-светодиодного индикатора

Светодиоды подключены через разъёмы J3 - J12 (показан на схеме только один ряд светодиодов). Схема индикатора потребует двухполярный источник питания для правильной работы. Положительный потенциал питания LED линейек должен быть ниже +25 В и в сочетании с напряжением отрицательного плеа не должен превышать 36 В. Минимальный уровень вольтажа зависит от рабочего напряжения светодиодов. Например, если светодиод на 1.9 В, а у нас 7 светодиодов на один контакт, то минимальное положительное напряжение будет 7 х 1.9 В + 1.5 В (падение напряжения на LM3916) = 14,8 вольт. Зеленые светодиоды, как правило, имеют чуть выше напряжение - 2.2-2.4 В, так что +18 В будет достаточно в большинстве случаев.

Светодиодный ток определяется резистором R1_REF, и с сопротивлением 2,2 кОм будет 5 мА.
Формула для расчёта: Iled = 10 х (1.2 V / R1_REF)

В качестве двойного операционного усилителя на входе можете ставить - TL072, TL082, LM358. Выходной режим может быть установлен 3-х контактной перемычкой JP1. Максимальное входное напряжение для LM3916 имеет значение 1,2 В, и с помощью R8-R7 можно регулировать уровень входного сигнала.

Видео работы индикатора

Цвет светодиодов на ваш выбор. Тут использованы зеленые светодиоды для отрицательных уровней, желтый - 0dB и красный для положительного уровня звукового сигнала. Для этого нужны прямоугольные светодиоды. Архив с рисунками печатных плат можно .

Здравствуйте друзья!

В продолжение статей об усилителях думаю пригодится и схема логарифмического индикатора уровня сигнала. Данное устройство основано на микросхеме LM3915 в количестве двух штук (каждая микросхема работает на свой канал) посмотреть подробную информацию о микросхеме можно , рекомендуемое напряжение питания 12В. В качестве пред усилителя выступает микросхема LM358. Подробная информация о микросхеме .

За место LM3915 можно использовать следующие аналогичны микросхемы: LM3914 и LM3916. Стоить учесть, что у микросхемы 3914 шакала линейная, светодиоды загораются с шагом в 3 дБ, а 3915 и 3916 шаг логарифмический.

За место LM358 можно использовать следующие аналогичны микросхемы: NE532, OP04, OP221, OP290, OP295, OPA2237, TA75358P, UPC358C.

Достоинства данного устройства

• Простота в изготовлении
• Надежность

Недостатки

• Высокая стоимость микросхемы. Данный недостаток устраняется путем покупки радиодеталей в Китае.

Схема стерео индикатора уровня сигнала

Печатная плата индикатора уровня сигнала

Список радиодеталей

Микросхемы. Для установки микросхем на плату рекомендую докупить панельку DIP18 и устанавливать микросхемы в панельку в последнюю очередь. Для того чтобы уменьшить вероятность выхода из строя микросхемы путем удара статическим электричеством при ее установке на плату.

• LM358 — 1шт
• LM3915 — 2шт.

Резисторы

• подстроечный резистор RV1 и RV2 — 100кОм — 2шт.
• R1, R2 — 22кОм -2шт
• R5, R6 — 220кОм -2шт
• R3, R4 — 1кОМ — 2шт
• R7, R8 — 47кОм -2шт
• R9, R11 — 1,3кОм -2шт
• R10, R12 -3.6кОм — 2 шт

Конденсаторы

• 1.0 мФ — 4 шт
• конденсатор электролитический 100мФ х 32В -1 шт

• 1N4148 — 4 шт.
• светодиоды -10шт. Подбираются по вкусу с напряжением питания 3В. Рекомендуем последние два светодиода подбирать другим цветом.

Если возникли вопросы по данной статье прошу писать администратору сайта.

Можно конечно использовать в качестве основного компонента и микросхему вместо транзисторов, но на мой взгляд устройство выполненное на чипе имеет меньший диапазон творческой мысли, то есть не сделаешь таких тонких настроек, которые можно установить в транзисторном варианте. Транзисторная топология дает возможность гибко настраивать различные параметры с необходимым диапазоном индикации, мягкое реагирование сигнала на светодиоды и такое же плавное затухание. Индикаторную цепочку можно собрать практически с любым количеством светодиодов, лишь бы было желание и необходимость в этом. p>

Хотя справедливости ради нужно отметить, что транзисторные схемы с большим количеством установленных светодиодов, требуют много времени на их отладку и регулировку. Но зато с такой конструкцией приятно работать в последствии, ее очень трудно вывести из строя. Но даже в случае нештатной ситуации с какой либо из ячеек, можно все без проблем починить. Клиповый индикатор выходной мощности не требует больших финансовых затрат на его изготовление, используются самые ходовые кремневые транзисторы типа КТ315. Любой радиолюбитель хорошо знаком с такими полупроводниками, многие начинали свой путь в электронике именно с использования таких транзисторов.

Представленная здесь схема индикатора выходной мощности усилителя имеет логарифмическую шкалу, учитывая то, что мощность на выходе будет составлять более 110 Вт. Если бы для упрощения сделать шкалу линейного типа, то тогда например при 4-6 Вт светодиоды не в состоянии были бы открыться, либо пришлось бы делать линейку порядка 120 ячеек. Поэтому устройство индикации предназначенное для мощных усилителей нужно собирать с таким условием, чтобы существовала логарифмическая зависимость относительно выходной мощности усилителя и количеством установленных светодиодов.

Принципиальная схема пикового индикатора

Пиковый индикатор выходной мощности и его представленная схема абсолютно простая, и изготовлена с идентичными ячейками отображающие визуальную индикацию, каждая из которых показывает свой уровень выходного напряжения усилителя. Здесь схема на 5 точек индикации:

Схема пикового индикатора выходной мощности усилителя на транзисторах КТ315

По принципу показанной выше схеме можно легко изготовить индикацию и на десять точек.