Главная Законодательство Светодиодный индикатор уровня звукового сигнала на LM3915 своими руками. Радиоконструктор - светодиодный индикатор уровня низкочастотного сигнала Радиолюбительские схемы индикаторов уровня сигнала

Светодиодный индикатор уровня звукового сигнала на LM3915 своими руками. Радиоконструктор - светодиодный индикатор уровня низкочастотного сигнала Радиолюбительские схемы индикаторов уровня сигнала

Думаю большинству понятно, что звучание системы во многом определяется различным уровнем сигнала на ее отдельных участках. Контролируя эти места, мы можем оценить динамику работы различных функциональных узлов системы: получить косвенные данные о коэффициенте усиления, вносимых искажениях и т.п. Кроме того, результирующий сигнал просто не всегда можно прослушать, поэтому и, применяются различного рода индикаторы уровня. В их роли можно применить и обычные стрелочные приборы, так и специальные радиолюбительские разработки.

Простейший индикатор уровня из микроамперметра

Схема такого устройства максимально проста в нее входит стрелочная головка и сопротивление.

Микроамперметр должен быть с током полного отклонения на 500мкА. Такие приборы работают только с постоянным током, поэтому звуковой сигнал требуется выпрямить диодом. Сопротивление нужно для преобразования напряжения в ток. Точнее, головка микроамперметра измеряет ток, следующий через резистор. Номинал рассчитывается по закону Ома, но помним о том, что напряжение после выпрямительного диода будет в два раза ниже.

R = 0.5U/I где: R – сопротивление резистора (Ом), U -напряжение (В), I – ток полного отклонения индикатора (А)

Очень удобно оценивать уровень сигнала, придав ему некоторую инерционность. Этого можно достичь, подсоединив параллельно измерительной головки электролитической емкости конденсатор, но не стоит забывать, что при этом напряжение на головке возрастет в √2 раз. Такой измерительный прибор можно применить для оценки выходной мощности усилителя. Но, если вдруг уровня измеряемого сигнала не достаточно, то можно добавить усилительный каскад на транзисторе или операционном усилителе

Транзисторный индикатор уровня

Транзистор в данном случае является простым усилителем по току, остальная часть схемы аналогична предыдущей. Коллекторный ток должен быть выше тока полного отклонения микроамперметра как в 2 раза, например если ток полного отклонения головки амперметра 100 мкА, то коллекторный ток биполярного транзистора должен быть около 200мкА. Затем необходимо воспользоваться и узнать в нем коэффициент передачи по току h 21э .

Из формулы определяем входной ток:

I b = I k /h 21Э

где:I b – входной ток I k –ток коллектора h 21Э – коэффициент передачи тока

Сопротивление R1 находим из закона Ома для участка цепи:

где: U e – напряжение питания, I k ток коллектора

R2 необходим для подавления напряжения на базе. Подбирая его нужно достичь наибольшей чувствительности при наименьшем отклонении стрелки головки в отсутствии сигнала. Сопротивлением R3 настраивают чувствительность и его номинал, практически, не важен.

Если надо усилить не только ток, но и напряжение можно дополнить исходную схему вторым каскадом. Пример этой схемы позаимствован из старого .

Такие индикаторы имеют очень хорошие значения чувствительности и входного сопротивления, поэтому, обладают минимальной погрешностью.

Сопротивление R1 определяем по формуле:

R=U s / I max

где: R – сопротивление входного резистора U s – Максимальный уровень сигнала I max ток полного отклонения

Если уровень сигнала совсем мал или по условию технического задания требуется высокое входное сопротивление, можно применить схему повторителя на ОУ.

Для правильной , выходное напряжение желательно иметь не ниже 2-3 вольт. Итак в расчетах этой схемы будем исходить от выходного напряжения операционного усилителя.

Определяем коэффициент усиления:

К= U вых /U вх

Теперь вычислим номиналы сопротивлений R1 и R2:

K=1+(R2/R1)

В выборе значений номиналов резисторов R1 не рекомендуется брать меньше 1кОм. Теперь находим R3:

R=U o /I

где: R – сопротивление R3 U o – выходное напряжение ОУ I – ток полного отклонения

Индикатор уровня со светодиодным индикатором на основе компаратора

Порог срабатывания задается опорным напряжением, которое формирует резисторный делитель R1R2. Когда сигнал на прямом входе ОУ выше уровня опорного напряжения, на выходе усилителя появляется +U п , отпирается VT1 и загорается второй светодиод. Когда сигнал меньше опорного напряжения, на выходе ОУ присутствует –U п . Поэтому VT2 открыт и горит VD2. Для расчета зададимся напряжением срабатывания, оно же опорное и сопротивлением R2 в диапазоне от 3 до 68 кОм.

Найдем ток в источнике опорного напряжения:

Iatt=U оп /R б

где: I att – ток через R2, U оп – опорное напряжение, R б – сопротивление R2

R1=(U e -U оп)/ I att

где: U e – напряжение источника питания, U оп – опорное напряжение, I att – ток через R2

Ограничительное сопротивление R6 рассчитывается по формуле:

R1=U e / I LED

где: U e – напряжение питания, I LED – прямой ток светодиода.

Компенсирующие сопротивления R4, R5 выбираются по справочнику на ОУ и должны соответствовать минимальному сопротивлению нагрузки для выбранного операционного усилителя.

На двух элементах собран триггер Шмитта, у которого имеется эффект гистерезиса, т.е. уровень срабатывания не совпадает с порогом отпускания. Ширина петли гистерезиса находится в отношении R2 к R1. Ограничительное сопротивление R4 находится по тому же принципу, что и в примере выше. Ограничительный резистор в базовой цепи определяется исходя из нагрузочной способности логического элемента. Для КМОП технологии выходной ток будет около 1,5 мА. Вычислим по формуле входной ток транзисторного каскада:

I b =I LED /h 21Э

где: I b – входной ток транзисторного каскада, I LED – прямой ток светодиода, h 21Э – коэффициент передачи тока биполярного транзистора

Теперь можно определить входное сопротивление:

Z=E/I b

где: Z – входное сопротивление, E – напряжение питания, I b – входной ток транзисторного каскада

R3=(E/I b)-Z

где: E – напряжение питания, I b – входной ток транзистора, Z – входное сопротивление каскада

На основе этой конструкции легко собрать и многоуровневый индикатор:

Главное его достоинство это простота и отсутствие внешнего питания. Он подсоединяется, например, к магнитоле по схеме "mixed mono" или с разделительной емкостью, к усилителю - "mixed mono" или вообще напрямую.

При работе с усилителем от 40...50 Вт или выше сопротивление R7 должно лежать в диапазоне 270...470 Ом. Диоды VD1...VD7 - любые кремниевые с допустимым током не ниже 300 мА.

Индикатор 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.

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.

Сборка индикатора звукового сигнала

Проверяем наличие и номиналы деталей.
Сопротивления: R1, R5 R8 – 1 кОм; R2 – 100 Ом; R3 – 10 кОм; R4 – 50 кОм, любой подстроечный; R6 – 2,2 кОм(560 Ом); R7 – 10 Ом; R9 – 20 кОм. Конденсаторы С1, С2 – 0,1 мкФ. Номиналы резисторов расшифровываем по цветовому коду. Смотри фото.

Для сборки схемы потребуется маломощный паяльник, флюс для пайки, припой и бокорезы. Последовательность сборки может быть и другой.

Устанавливаем согласно номиналу резисторы на плату и припаиваем их, а также по ключу нарисованному на плате устанавливаем и припаиваем кроватку для микросхемы.
Аналогичным образом припаиваем переменный резистор, конденсаторы, гнезда подключения.
2 вариант установки светодиодов на плату индикатора уровня на LM3915
Проверяем правильность сборки и пайки, при необходимости устраняем ошибки.
Вставляем микросхему в кроватку по ключу нарисованному на плате.
Подаем напряжение 12 Вольт от блока питания.
Подаем сигнал с телефонного выхода любого гаджета. 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.

Индикатор звука на светодиодах своими руками. Простая схема на двух транзисторах, которая при различных звуках управляет мерцанием светодиодных индикаторов.

Мерцание будет совпадать с ритмом или скоростью изменения звука. Пайка совсем несложная и со сборкой схемы справится любой любознательный человек вооруженный паяльником. Автор делится своими опытом на фото и демонстрирует работу собранной схемы на видео. Все детали вместе с печатной платой приобретаются в интернет магазине по смешной цене.

Как собрать индикатор звука своими руками

Простая схема с красивым функционалом позволяющим почувствовать комбинацию звука и света или стать частью системы автоматики, предупреждения или безопасности, хотя возможно и другое применение схемы. Рабочее напряжение питания индикатора звука 3-4.5 Вольта.

Принцип работы схемы индикатора звука

Схема индикатора звука включает микрофонный усилитель звука и каскад управления свечением светодиодов.

Питание на схему подается через штыревую колодку JP. Конденсатор сглаживает колебания напряжения. Питание на встроенную схему усиления микрофона подается через резистор R1.
Усиленный сигнал с микрофона отправляется через конденсатор 10 мкФ на базу транзистора Q1. Сигнал с коллектора транзистора Q1 управляет транзистором Q2.
Транзистор Q2 управляет свечением светодиодов D1-D5.
Если требуется более высокое напряжение питания схемы, то необходимо в цепь питания установить дополнительное сопротивление номиналом R4 10…100 Ом.

Сборка схемы

Сначала надо распаковать пакет с деталями и проверить наличие и маркировку деталей. Выяснить сопротивление резисторов можно, либо измерив сопротивление тестером, либо расшифровать на маркировке резистора. Номиналы и количество деталей показаны в таблице.

NO.	Имя компонента	Маркеры печатных плат	параметр	КОЛ
1	Резистор	R1	4.7K	1
2	Резистор	R2	1M	1
3	Резистор	R3	10K	1
4		С1	47uF	1
5	Электролитический конденсатор	С2	1uF	1
6	Транзистор S9012	Q1, Q2	TO-92	2
7	Микрофон	микрофон		1
8	Светодиод	D1-D7	3мм	5-7
9	Штыревая колодка		2,54 мм 2P	1
10	печатная плата		29 * 30 мм	1

Сборку можно начать в любой последовательности. Автор начал сборку с установки светодиодов. Светодиод имеет полярные электроды. Подсказка по установке показана на фото. Удобно сначала установить три светодиода. Припаять выводы на плату и обрезать выступающие выводы бокорезами.
Далее припаиваются оставшиеся два светодиода. Транзисторы устанавливаются по ключу нарисованному на плате. Электролитические конденсаторы также имеют полярные выводы. Отрицательный электрод имеет маркировку на корпусе, если что то непонятно, смотрите .
Проверяем правильность установки деталей и пайки. Подаем питание, например, от трех батареек АА. Смотрите видео работы схемы индикатора звука.

Не смотря на свою простоту, на базе схемы можно собрать разнообразные устройства, например:

сигнализатор «ТИШЕ» (устанавливаем схему для подсветки транспоранта «тише»);
сконструировать сигнализатор необходимости чистки компьютера от пыли по повышенному шуму вентилятора процессора или видеокарты;
световой сигнализатор стука в дверь или манипуляций с замком, просто прислонить микрофон к замку или полотну входной двери;
сделать автомат включения фар в радиоуправляемой игрушке, при шуме моторчика фары включатся.

Набор деталей для сборки светодиодного индикатора звука можно приобрести по следующей ссылке http://s.click.aliexpress.com/e/eqNvB6y . 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 ваших навыков в пайке.

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.

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. Однако при увеличении, следует помнить, что увеличивая их количество, увеличивается и потребляемая мощность всем индикатором, а чем больше уйдет на индикацию, тем меньше дойдет до колонки, следовательно, если переборщить с количеством уровней, могут появится провалы в звуке.

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.