Как собрать индикатор аудио сигнала на LM3915. Как сделать индикатор звукового сигнала на светодиодах из того, что есть в доме? Светодиодный уровень сигнала

Эта схема — простой индикатор уровня, построенный на основе популярной и недорогой микросхемы LM3916. Устройство отлично подойдёт для микшера, усилителя или . Оно позволяет вести визуальный контроль уровня звукового сигнала, благодаря чему мы можем избежать перегрузок и связанных с ними искажений.

Принципиальная схема

Схема подключения микросхемы LM3916

На входе работает линейный выпрямитель переменного напряжения сигнала, он построен на основе операционного усилителя TL081, что позволяет поддерживать высокую точность также при входных сигналах порядка нескольких десятков милливольт. Конструкция платы позволяет разрезать её на 2 части и спаять под углом 90 градусов. Это позволит легко выполнить индикатор под монтаж на передней панели, причём сразу для двух каналов — стерео.

О функциях радиоэлементов

Резистор R4 (2,2 k) ограничивает ток светодиода, а R5 (4,7 k) выполняет функцию «искусственной массы» для операционного усилителя U2 (TL081). Входное сопротивление системы определяется номиналом R1 (470k). Элементы R1 (470k), R2 (470k), R3 (10k), C4, D11 (1N4007) и D12 (1N4007) — обвязка усилителя ОУ U2 (TL081), вместе они образуют выпрямитель. Схему необходимо питать напряжением 9-25 В. Среднее потребление тока составляет 10 мА при 12 В.

Сборка и настройка LED индикатора

Печатная плата 3916

Индикатор собираем на печатной плате. Монтаж следует начинать установки одной перемычки. В дальнейшем следует установить элементы R2 и R3, лежащие под U1 и R1, расположенным под U2. Порядок пайки остальных элементов является произвольным, но лучше сперва впаять панельки под микросхемы, так как из-за очень большого уплотнения радиоэлементов потом будет тяжелее. Если захотите сделать версию стерео индикатора — можете разрезать плату в месте между U1 и LED, спаяв обе части под прямым углом. Это позволит разместить 2 платы индикатора уровня близко друг к другу (как на фото).

LED индикатор аудио сигнала самодельный

Файлы печатной платы

Рисунок платы и расположение на ней деталей можно скачать в этом

В этом видеоуроке автор блога “Паяльник TV” проведет мастер-класс по сборке индикатора уровня аудиосигнала на микросхеме LM3915, которая состоит из 10 компараторов, подключённых к отводу резистивного делителя сигнала, размещенный в микросхеме. Особенность этого делителя в том, что он строит логарифмическую шкалу индикации, в отличие от той же LM3914, в которой делитель линейный, и, соответственно, линейная шкала индикации.

Схема этого устройства взята у китайцев, с перерисовкой. Третий вывод – это питание на 12 В; и второй – земля. Также к питанию через кнопку подсоединен девятый вывод микросхемы – это выбор режима. В закороченном состоянии на плюс будет приниматься линейная шкала. Иначе говоря, допустим, уровень дошёл до минус 6 дБ – горит последний жёлтый, и все, расположенные за ним. Если же кнопку разомкнуть, то 9 вывод ни к чему не будет подключён, будет гореть только один светодиод. Питание на светодиоды поступает через резистор R6 номиналом 100 Ом, и шина по плюсу у них общая. Пятый вывод микросхемы – это вход сигнала, он проходит через постоянный резистор 10 кОм и через крайний и средний выводы переменного резистора 50 кОм для настроек разного уровня. То есть, этим индикатором можно изменять как входной сигнал, так и выходной. И для последнего его нужно отрегулировать, поскольку выходной сигнал значительно сильнее, чем входной.

К 12 В подключена через резистор 20 кОм – 6 вывод микросхемы. Это верхний конец делителя. Он через резистор R5 на 560 Ом подсоединен к 8 выводу микросхемы, отвечающий за настройку встроенного источника опорного питания. 4 выход закорочен с 2 и далее на землю. 4 выход – это нижний конец делителя. Получается, верхний конец делителя, 6, – он подключён напрямую к неинвертирующему выходу, к 10-му компаратору, который отвечает за последний красный светодиод. А 4 вывод подключён уже не напрямую, а через резистор 1 кОм к неинвертирующему выходу, компаратору №1, который идёт на самый нижний. И далее уже по цепочке идут резисторы к каждому последующему компаратору. То есть, именно этим и достигается уровень сигнала. Это было объяснение про выводы микросхемы и смысл индикации.

Работа индикатора.

Теперь рассмотрим работу схемы. Для этого включим моделирование. Подсоединяем осциллограф в вывод А. Стрелочками показано движение тока. Как видно, разомкнута кнопка, идущая к 9 выводу микросхемы, и только один светодиод загорается. Если данную кнопку замкнуть, то возникнет столбик индикации. Видно, что на генераторе синусоида с делением 1 В, и уровнем 12. Если уровень снизить – загораются 4 зелёные, 3 зелёные лампочки. Уровень выше будет. И установим 1 Гц.

Что будет, если подать однополярный сигнал? Сначала показания доходят до нуля и после этого сразу идут на повышение. Иначе говоря, при повышении индикаторы загораются, в обратном случае – мы их не видим. Однако если передвинуть всё выше нуля, в ноль они будут падать только в том случае, когда синусоида касается нижней частью нуля.

Работа физической части.

Посмотрим печатную плату. Тонер уже нанесен. После этой процедуры не трогайте плату сразу, пусть она остынет. а делается эта работа так: сначала нужно размочить чуть-чуть плату в воде и очень бережно начать втирать.

Для отметки дорожки использован перманентный маркером. производится хлорным железом. Раствор, один раз приготовленный, можно использовать несколько раз. Однако, это возможно если взять 100 г на 1,2 л воды.

Травить нужно в отдельной посуде, и ни в коем случае ни брать посуду, которая используется для еды. Итак, погружаем в раствор подготовленную плату. Очень аккуратная работа, нужно беречь руки. На травление уходит примерно 15-20 минут, если раствор не столь новый.

Когда плата приобретет розоватый оттенок – означает, что травление началось. После него нужно проделать отверстия для деталей. После того, как плата просверлена, нужно немного подчистить, например, стёркой или наждачной бумагой.

Теперь приступим к самой пайке. Но сначала нужно залудить плату. Многооборотный подстроечный резистор. В схеме указано 50 кОм, у меня он 47 кОм. И светодиоды. Начнём пайку с резисторов. Сначала на 20 кОм и все последовательно согласно схеме. Далее запаяем панельку для микросхем. Здесь есть один нюанс. Необходимо резистор на 20 кОм сдвинуть вбок, чтобы он не мешался.

После предварительно проделанной работы переходим к светодиодам. Эти светодиоды у нас идут через резисторы, следовательно, они красные. Плюс всегда справа. Теперь остаётся соединить провода и вставить микросхему по ключу.

Окончательная проверка работы схемы. Начнём с минимальной громкости, дальше перейдем к максимуму. В качестве источника звука используем телефон. Как видно, работает!

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

. Этот схема является простым индикатором уровня, которая построена на основе микросхемы LM3916. устройство является незаменимым оборудованием для микшера, усилителя или другого звукового оборудования. Устройство позволяет контролировать текущий уровень обработанного сигнала, благодаря чему мы можем избежать перегрузок и связанных с ними искажений.

На входе схемы работает линейный выпрямитель, построенный на основе операционного усилителя TL081. Это позволяет поддерживать высокую точность даже при входных сигналах порядка нескольких десятков мВ. Конструкция печатной платы позволяет разрезать ее на две части и спаять под углом 90 градусов. Это позволит легко изготовить индикатор уровня стерео сигнала из двух подобных схем.

Принципиальная схема индикатора показана ниже:

Резистор R4 (2,2к) ограничивает ток светодиода, а R5 (4,7к) выполняет функцию «искусственной массы» для операционного усилителя U2 (TL081). Входное сопротивление системы определяется номиналом R1 (470к). Элементы R1 (470к), R2 (470к), R3 (10к) и C4, D11 (1N4007) и D12 (1N4007) совместно с усилителем U2 (TL081) образуют выпрямитель. Устройство необходимо питать напряжением 9…25В. Ток потребления составляет 10 … 12мА.

Плата печатная сделана по технологии лут. Монтаж следует начинать с установки единственной перемычки. Далее следует установить элементы R2 и R3 , расположенные под микросхемой U1 и R1 , расположенный под микросхемой U2. очередность монтажа остальных элементов является произвольным, хотя желательно припаять панельки под микросхемы и индикаторы из-за очень большой плотности элементов. Далее необходимо припаять конденсатор C4 так, чтобы он находился над резистором R4

Изготовляя свой усилитель мною было твердо решено сделать по 8-10 ячеечному светодиодному индикатору выходной мощности на каждый канал(4 канала). Схем подобных индикаторов полным-полно, нужно только выбрать под свои параметры. На данный момент выбор чипов, на которых можно собрать индикатор выходной мощности УНЧ, очень большой, ну вот например: КА2283, LB1412, LM3915 и т.п. Что может быть проще чем купить такой чип и собрать схему индикатора) Я в свое время пошел немножко другим путем...

Предисловие

На изготовление индикаторов выходной мощности для своего УНЧ я выбрал схему на транзисторах. Вы спросите: а почему не на микросхемах? - постараюсь объяснить плюсы и минусы.

Из плюсов можно отметить то, что собирая на транзисторах можно максимально гибко отладить схему индикатора под нужные вам параметры, выставить нужный диапазон индикации и плавность реакции как вам нравится, количество ячеек индикации - да хоть сотня, лишь бы терпения хватило на их регулировку.

Также ожно использовать любое питающее напряжение(в пределах разумного), спалить такую схему очень сложно, в случае неисправности одной ячейки можно быстро все исправить. Из минусов хочу отметить то что на наладку данной схемы по своим вкусам придется потратить немало времени. Делать на микросхеме или транзисторах - решать вам, исходя из ваших возможностей и потребностей.

Индикаторы выходной мощности собираем на самых распространенных и дешевых транзисторах КТ315. Думаю, каждый радиолюбитель хоть раз в своей жизни сталкивался с этими миниатюрными цветными радиокомпонентами, у многих они валяются пачками по несколько сотен и без дела.

Рис. 1. Транзисторы КТ315, КТ361

Шкала моего УНЧ будет логарифмическая, исходя из того что максимальная выходная мощность будет порядка 100Ватт. Если сделать линейную то при 5 Ваттах ничего не будет даже светиться или же придется делать шкалу на 100 ячеек. Для мощных УНЧ нужно чтобы между мощностью на выходе усилителя и количеством светящихся ячеек была логарифмическая зависимость.

Принципиальная схема

Схема до безобразия проста и состоит из одинаковых ячеек, каждая из которых настроена на индикацию нужного уровня напряжения на выходе УНЧ. Вот схема на 5 ячеек индикации:

Рис. 2. Схема индикатора выходной мощности УНЧ на транзисторах КТ315 и светодиодах

Выше приведена схема на 5 ячеек индикации, клонировав ячейки можно получить схему на 10 ячеек, как раз такую я и собирал для своего УНЧ:

Рис. 3. Схема индикатора выходной мощности УНЧ для 10 ячеек (кликни для увеличения)

Номиналы деталей в данной схеме рассчитаны под напряжение питания порядка 12 Вольт, не считая резисторов Rx - которые нужно подбирать.

Расскажу о том как работает схема, все очень просто: сигнал с выхода усилителя НЧ идет на резистор Rвх после чего диодом D6 срезаем полуволну и потом постоянное напряжение подаем на вход каждой ячейки. Ячейка индикации представляет собой пороговое ключевое устройство которое зажигает светодиод при достижении некоторого уровня на входе.

Конденсатор С1 нужен для того чтобы при очень большой амплитуде сигнала сохранялась плавность выключения ячеек, а конденсатор С2 реализовывает задержку свечения последнего светодиода на некую долю секунды, чтобы показать что достигнут максимальный уровень сигнала - пик. Первый светодиод обозначает начало шкалы и поэтому светится постоянно.

Детали и монтаж

Теперь о радиодеталях: конденсаторы С1 и С2 подберете по своему вкусу, я взял каждый по 22МкФ на 63В(на меньший вольтаж не советую брать для УНЧ с выходом в 100Ватт), резисторы все МЛТ-0.25 или 0.125. Транзисторы все - КТ315, желательно с буквой Б. Светодиоды - любые которые сможете достать.

Рис. 4.Печатная плата индикатора выходной мощности УНЧ для 10 ячеек (кликни для увеличения)

Рис. 5. Расположение компонентов на печатной плате индикатора выходной мощности УНЧ

Все компоненты на печатной плате не обозначал поскольку ячейки идентичны и вы без особых усилий сами разберетесь что и куда впаивать.

В результате моих трудов получились четыре миниатюрных платки:

Рис. 6. Готовые 4 канала индикации для УНЧ мощностью 100 Ватт на канал.

Настройка

Сначала настроим яркость свечения светодиодов. Определяем какое нам надо сопротивление резисторов чтобы добиться нужной яркости светодиодов. Подключаем последовательно к светодиоду переменный резистор на 1-6кОм и подаем на эту цепочку питания с таким напряжением, от которого будет питаться вся схема, у меня - 12В.

Крутим переменник и добиваемся уверенного и красивого свечения. Отключаем все и замеряем тестером сопротивление переменника, вот вам и номиналы для R19, R2, R4, R6, R8... Этот способ является экспериментальным, можно также посмотреть в справочнике максимальный прямой ток светодиода и посчитать сопротивление за законом Ома.

Самый длительный и ответственный этап настройки - настройка порогов индикации для каждой ячейки! Будем настраивать каждую ячейку подбирая для нее сопротивление Rx. Поскольку у меня будет 4 таких схемы по 10 ячеек то сначала отладим данную схему для одного канала, а другие на основе ее настроить будет очень просто, используя последнюю как эталон.

Ставим вместо Rx в первой ячейке переменный резистор на 68-33к и подключаем конструкцию к усилителю(лучше к какому-нибудь стационарному, заводскому где есть своя шкала), подаем напряжение на схему и включаем музыку так чтоб было слышно, но на маленькую громкость. Переменным резистором добиваемся красивого подмигивания светодиода, после этого отключаем питание схемы и измеряем сопротивление переменника, впаиваем вместо него постоянный резистор Rx в первую ячейку.

Теперь идем к последней ячейке и делаем то же самое только раскачав усилитель до максимального предела.

Внимание!!! Если у вас очень "доброжелательные" соседи то можно не использовать акустических систем, а обойтись подключенным вместо акустической системы резистором в 4-8 Ом, хотя удовольствие от настройки уже будет не то))

Добиваемся переменным резистором уверенного свечения светодиода в последней ячейке. Все остальные ячейки, кроме первой и последней(мы уже их настроили), настраиваете как вам нравится, на глаз, отмечая при этом для каждой ячейки значение мощности на индикаторе усилителя. Настройка и градуировка шкалы остается за вами)

Отладив схему для одного канала(10 ячеек) и спаяв вторую придется так же провести подбор резисторов, поскольку каждый транзистор имеет свой коэффициент усиления. Только никакого усилителя ту уже не нужно и соседи получат небольшой таймаут - просто спаиваем входы двух схемок и подавая туда напряжение, например с блока питания, подбираем сопротивления Rx добиваясь симметричности свечения ячеек индикаторов.

Заключение

Вот и все, что я хотел рассказать о изготовлении индикаторов выходной мощности УНЧ с использованием светодиодов и дешевых транзисторов КТ315. Свои мнения и примечания пишите в комментариях...

UPD: Юрий Глушнев прислал свою печатную плату в формате SprintLayout - Скачать .