Как сделать индикатор уровня сигнала

Светодиодный индикатор уровня звука как украшение радиолюбительской конструкции. Обзор двухканального индикатора, «готового к употреблению»

Содержание

Вступление

Индикаторы уровня звука (точнее, уровня электрического сигнала в звуковом тракте) могут быть очень ответственными приборами, а могут служить и просто для украшения аппаратуры. Часто для краткости их называют VU-meter («волюметр»).

В профессиональной аппаратуре VU-meter — необходимейшее устройство, которое должно точно отображать требуемый параметр для предотвращения перегрузки или недогрузки звукового тракта.

А в бытовой аппаратуре это — не очень ответственный элемент, который может служить или для приблизительной оценки уровня сигнала, или вообще просто для красоты — чтобы огоньки бегали или стрелка двигалась в такт музыке.

В этом обзоре будет проанализирован предназначенный для встраивания в радиолюбительскую аппаратуру готовый светодиодный индикатор стереосигнала.

Цена на Алиэкспресс на дату обзора с доставкой в РФ — около 700 российских рублей ($8.90), проверить актуальную цену.

(изображение со страницы продавца на Алиэкспресс)

Тактико-технические характеристики, внешний вид, комплектация и конструкция светодиодного индикатора уровня звука

Небольшой набор тактико-технических характеристик от производителя представлен в следующей таблице:

Реальное потребление сильно зависит от яркости и количества работающих светодиодов.

При всех включенных светодиодах на максимальной яркости потребление составило 54 мА, при включенных только двух светодиодах потребление составило 17 мА.

Комплектация индикатора предельно проста, она состоит из платы индикатора и кабеля для внешних соединений:

(фотографии в обзоре кликабельны)

Инструкцию по настройке индикатора можно найти на страницах некоторых продавцов; она, в принципе, верная, но бестолковая:

Пришлось составить свою инструкцию, она будет представлена далее в обзоре.

Так выглядит VU-meter в боковом ракурсе, в котором хорошо видно соотношение в размерах между его разными частями:

Так выглядит индикатор со стороны линеек светодиодов:

Назначение контактов разъёма подписано на плате вполне понятным образом, дополнительных разъяснений не требуется.

Теперь смотрим на плату со стороны элементов:

Электронная «начинка» индикатора кажется несложной. Но это — только кажимость; на самом деле здесь имеется даже настоящий процессор со своей микропрограммой (прошивкой)!

Но с этим ещё разберёмся, а пока обратим внимание на небольшую круглую кнопку внизу чуть правее середины платы.

С помощью этой единственной кнопки делаются все настройки. Желаемый режим работы лучше установить до встраивания индикатора в аппаратуру, так как после установки кнопка может оказаться труднодоступной.

Вид на часть платы вблизи разъёма:

Здесь расположен крайне популярный сдвоенный операционник LM358 и маленькая трёхногая микросхема линейного стабилизатора на 5 В.

Операционник принимает аналоговый сигнал с входных линий и далее отправляет его на другую часть платы, где его поджидает процессор:

Здесь есть пара транзисторов, ещё один стабилизатор на 5 В, кнопка управления режимами и «сердце» индикатора — аналого-цифровой процессор STM8S003F3P6.

Этот процессор поддерживает до 5-ти каналов 10-битного аналого-цифрового преобразования.

Его вычислительная часть работает на частоте 16 МГц, имеет 8K байт памяти прошивки и 1K байт ОЗУ. Это всё — небольшие величины, но достаточные для выполнения поставленной задачи.

Теперь переходим к аналитической части обзора.

Технические испытания светодиодного индикатора уровня звука

Сначала немного разберёмся с теорией анализа сигнала и его отображения (применительно к тестируемому индикатору).

Индикаторы могут реагировать на разные величины: на пиковое значение сигнала, его среднее значение или среднеквадратичное (действующее).

Шкала индикации может быть линейной, логарифмической («децибельной») или с автоматической регулировкой усиления (АРУ, AGC). Бывают и более экзотические методы, их не рассматриваем.

Первые два типа шкалы предъявляют пользователю реальное значение сигнала, а последний (с АРУ) служит только для красивой динамической индикации.

Способы визуального представления замеренной величины сигнала на светодиодных индикаторах тоже могут быть разными.

Уровень сигнала может быть представлен в виде «классического» столбика (иногда — в виде двухстороннего столбика, растущего от середины индикатора), или же в виде одного или нескольких сегментов, двигающихся вверх или вниз в зависимости от уровня сигнала. Эти методы могут быть иметь дополнительные опции, например, в виде фиксации на какое-то время одиночным сегментом максимального уровня сигнала.

Герой обзора имеет два режима шкалы сигнала: логарифмический и с автоматической регулировкой усиления (AGC).

Режим автоматической регулировки усиления (Automatic Gain Control) назван так, естественно, условно. Никаких схем регулировки усиления в индикаторе нет; автоматическая подстройка отображения сигнала производится чисто вычислительным путём.

Для выяснения вопроса, на что именно реагирует тестируемый VU-meter (пик или среднее значение), на индикатор был подан прямоугольный сигнал с переменным заполнением от 10% до 30% (частота 1 кГц).

В случае реакции индикатора на пик сигнала при изменении заполнения прямоугольника «столбик» на индикаторе в децибельном режиме не должен меняться; а при реакции на среднее значение должен увеличиваться по мере увеличения заполнения.

Испытания показали, что столбик увеличивается, т.е. для индикации используется средний уровень. Возможности использования в индикаторе среднеквадратичного уровня и прочей «экзотики» отметаем, как создающие чрезмерную вычислительную нагрузку.

Теперь — таблица с результатами замера входного напряжения, необходимого для устойчивого включения сегментов индикатора в децибельном режиме на частоте 1 кГц (синус); отображение классическим столбиком. Сигнал подавался от генератора сигналов FY6800; под напряжением в таблице понимается размах сигнала, т.е. двойная амплитуда (т.к. именно её показывает индикатор генератора FY6800).

В скобках указан прирост к предыдущему значению в дБ.

Таким образом, с учетом погрешности метода измерения, можно утверждать, что за основу производитель взял логарифмическую шкалу с ценой деления 3 дБ на основной части; но с загрублением цены деления при малых сигналах.

С одной стороны, это позволяет несколько расширить динамический диапазон работы индикатора (он составил 39.5 дБ); но, с другой стороны, это сделает менее точными и динамичными показания при малом сигнале.

Иными словами, в децибельном режиме при малом сигнале нижние сегменты будут двигаться медленно и лениво (что и подтвердилось при испытании реальным музыкальным сигналом).

Но в режиме АРУ (AGC) всё работает совсем по-другому. В этом режиме процессор автоматически придвигает средний уровень сигнала к середине шкалы, и картинка получается весьма динамичной при любом сигнале (за исключением выхода сигнала за пределы динамического диапазона).

Несколько слов о частотной полосе индикатора уровня звука.

В области нижних частот есть заметный завал, полоса пропускания по уровню минус 3 дБ начинается от 170 Гц.

В области средних и высоких частот характеристика довольно плоская, с пологим повышением на 20% к частоте 20 кГц.

В целом же характеристика — далеко не идеальная, и реальный уровень сигнала индикатор отобразит не очень точно.

Теперь посмотрим, как индикатор работает с реальным музыкальным сигналом.

Примеры отображения сигнала в режиме АРУ и в трёх разных режимах визуализации (из 6-ти возможных) представлены на следующих видео.

1. Классическое отображение уровня столбиком:

2. Отображение столбиком с фиксацией уровня максимума и последующим его падением вниз:

3. Отображение уровня звука движением двух сегментов:

Краткая инструкция (User Manual) по настройке индикатора уровня звука с описанием режимов

Теперь — обещанная инструкция по настройке, составленная на основе личного опыта.

Для настройки используется единственная кнопка.

Одиночное короткое нажатие ничего не меняет (как мне показалось). Другие, перечисленные далее, варианты меняют настройки циклически, т.е. их нумерация условна (первой можно считать любую из них).

Двойное короткое нажатие меняет яркость. Возможные варианты: слабая, средняя, высокая.

Удержание кнопки нажатой в течение 1-ой секунды меняет режимы отображения. При этом самому считать длительность нажатия не надо: при удержании кнопки нажатой на индикаторе справа вверху добавляется по одному зажженному сегменту каждую секунду. Сегменты нарастают сверху вниз.

1. Классическое отображение столбиком (чем выше сигнал, тем больше зажигается сегментов, как на первом видео).

2. Отображение столбиком с фиксацией уровня максимума и последующим его подъёмом вверх.

3. Отображение двумя сцепленными зажженными сегментами, которые поднимаются вверх или падают вниз в зависимости от уровня сигнала (как на последнем из 3-х видео).

4. То же, что и в предыдущем пункте, но уровень отображается движением только одного сегмента.

5. Отображение столбиком, при этом фиксируется максимум, который затем «стреляет» вверх и «рикошетит» обратно вниз.

6. Отображение столбиком, при этом фиксируется максимум, который затем падает вниз (как на втором видео).

Удержание кнопки нажатой в течение 3-х секунд переключает режим шкалы: логарифмическая (децибельная) или АРУ (AGC).

В режиме АРУ картинка получается более динамичной, размах движения сегментов — высокий, практически во всю шкалу (за исключением случаев выхода сигнала за границы динамического диапазона).

В децибельном режиме движения сегментов — более медленные, а при малом сигнале — откровенно вялые.

В режиме АРУ есть особенность: если индикатор «спугнуть» сильным сигналом, то потом он медленно возвращается к норме, примерно за 20-30 секунд.

Удержание кнопки нажатой в течение 5-ти секунд переключает VU-meter в режим настройки скорости движения сегментов. При этом слева будет столбик высотой от 1 до 7 сегментов, показывающих скорость движения сегментов в рабочем режиме. При этом максимуму скорости соответствует высота в 1 сегмент, а минимуму — в 7 сегментов. Настройка производится короткими нажатиями.

Слева вверху индикатор показывает числом светящихся сегментов номер настраиваемого параметра из списка ниже.

Правый столбик будет «тестовым», т.е. он будет показывать, как работает установленное значение скорости.

Переход (циклический) между настраиваемыми параметрами осуществляется удержанием кнопки нажатой в течение 1 секунды.

Для возврата обратно в рабочий режим нужно снова удерживать кнопку нажатой в течение 5 секунд.

Список настраиваемых параметров скорости движения сегментов:

1. Скорость роста светового столбика.

2. Скорость падения светового столбика.

3. Время удержания пика (одиночного сегмента).

4. Скорость падения пика.

5. Не понял, что это за параметр.

И, наконец, нажатие кнопки в течение 10 секунд — возврат к заводским настройкам.

Итоги, выводы, рекомендации

Главная рекомендация: при мощном источнике сигнала (например, выход усилителя мощности) необходимо VU-meter подключать к источнику сигнала строго через делитель напряжения. Коэффициент деления подбирается «по вкусу» пользователя.

Если пользователь любит тихую и среднюю громкость музыки, то уменьшать напряжение с помощью делителя надо не сильно; а если любит высокую громкость — то уменьшать напряжение надо существенно. В последнем случае не забываем о гуманном отношении к соседям! 🙂

Теперь — общий итог и область применения

Для каких-то серьёзных целей этот индикатор уровня звука не подходит. Препятствием к этому будут две причины.

Первая — неравномерность АЧХ с сильным спадом на низких частотах.

Вторая — грубый шаг шкалы в децибельном режиме, особенно в области слабых сигналов.

В «плюсы» индикатора запишем широкие возможности настройки внешнего вида и динамики индикации.

Использование светодиодов трёх цветов тоже добавляет позитива этому устройству.

Индикатор вполне подходит для «оживления» внешнего вида радиолюбительских конструкций, что позволит преобразовать их дизайн из «чёрных ящиков» в яркую привлекательную технику.

Тонкости покупки

Во-первых, надо обращать внимание, продаётся индикатор полностью собранным или как комплект для сборки (потребуется напаять только светодиодные линейки и разъём). Выбирать надо то, что Вам больше по душе.

Вторая «тонкость» состоит в том, что существует ещё один индикатор с точно такой же конструкцией, но собранный на плате чёрного цвета. У него — другая прошивка и другая реализация режимов. Может, он и не хуже, но данный обзор на него точно не распространяется.

Ситуация осложняется тем, что у некоторых продавцов на разных фото одного и того же индикатора плата может быть и зелёной, и чёрной. Надо внимательно смотреть не только фото, но и описание.

Источник

Стрелочный индикатор уровня звукового сигнала своими руками

Добавить ссылку на обсуждение статьи на форумеРадиоКот >Статьи >

Индикаторы звуковых сигналов.

Стрелочные индикаторы, с колеблющейся в такт музыки стрелкой, вполне современно смотрятся на передних панелях усилителей до сих пор. И если наличие таких индикаторов ранее было действительно необходимо, то сейчас острой нужды в них нет. Однако, судя по подобным вопросам в сети, любители таких вещей ещё остались. Вот как раз для них и написана эта статья.

Конструкция. Конструкция таких приборов разнообразна, однако принципы действия их одинаковы. В пластиковом корпусе размещен магнит цилиндрической формы. По образующей цилиндра установлена магнитная рамка с подпружиненным подвесом и закрепленной стрелкой.

С противоположной стрелке стороны устанавливают балансир. В большинстве случаев такой балансир представляет собою капельку припоя, и служит для компенсации центробежных сил стрелки.

Поскольку прибор, по своей сути, является механической системой, то и основные характеристики определяются «механикой» измерительной головки.

Хотелось бы отметить ещё одну особенность конструкции стрелочных индикаторов: для возврата стрелки в исходное положение применяется пружина (а это не линейный элемент, зависящий от её жёсткости), в результате шкала измерения прибора так же будет не линейна. В современных измерительных головках применяют многооборотные пружины, с достаточно хорошей гибкостью и нелинейность измерения очень мала, но всё же, мне кажется, стоит об этом помнить.

На рисунке выше представлена измерительная головка модели М6850 как наиболее распространённая и доступная, на данный момент, многим начинающим радиолюбителям. Лично я все свои схемы отрабатывал именно на ней.

Принцип действия. Всё просто — подал на катушку ток, создалось магнитное поле. Взаимодействие магнитного поля катушки с магнитным полем постоянного магнита, приводит к отклонению катушки (и стрелки) пропорционально протекаемому в ней току.

Направление протекаемого тока в катушке определяет направление отклонения стрелки. Отсюда вывод: стрелочный индикатор работает только с постоянным (пульсирующим ) током.

Подача переменного тока на индикатор заставит стрелку «дрожать» и не более того.

Ну, вроде бы, всё понятно: измеряем величину переменного напряжения в звуковом тракте. В практике измерений известны: максимальная величина (амплитудное значение) сигнала, средневыпрямленное значение, среднеквадратичное значение сигналов.

Мы не будем лезть в глубь теорий, определимся только с тем, что в нашем случае, мы измеряем средневыпрямленное значение. А шкалы наших приборов откалиброваны в децибелах (реже в процентах) от установленного «эталонного» уровня сигнала («0» dB).

В переносных магнитофонах стрелочный индикатор применялся ещё и для измерения напряжения питающих элементов то есть являлся, по сути своей, примитивным вольтметром.

Из того, что я написал выше, следует логический вывод: чтобы индикатор работал так, как мы того ждём, необходимо преобразовать переменный ток в пропорциональный ему ток постоянный и подать его на измерительную головку. Первое, что приходит в голову, представлено на рисунке:

Как ни странно, но такой индикатор будет работать. После небольшого «ретуширования», он приобретает следующий вид:

И вполне может трудиться, скажем, при измерении выходной мощности какого — либо усилителя мощности. Ну а что, вообще можно сказать о подобной схеме? Работает она следующим способом: избыток сигнала до необходимого значения гасится резистивным делителем R1, R2.

Диод преобразует переменный сигнал в постоянный (пульсирующий), путём среза «отрицательной» полуволны звукового сигнала. Полученный таким способом сигнал «сглаживается» на конденсаторе С1 и далее поступает на измерительную головку. Именно от этого конденсатора зависит время реакции и восстановления измерителя. До определённых, конечно, величин…

Хороша схема или плоха? Вот её плюсы и минусы. Плюсы: 1 — простота схемы. 2 — минимум деталей. 3 — не требует источника питания. Ну вот вроде и всё… Минусы: 1 — Низкая точность измерения, в силу установленного однополупериодного выпрямителя (VD1). 2 — Малое входное сопротивление, определяемое, в основном, резистором R1.

Именно это и позволяет использовать её только с источниками сигнала обладающими низким выходным сопротивлением (как уже указывалось выше — с усилителями мощности). 3 — Малый диапазон измерения. При не больших значениях мощности, колебания стрелки будут практически не заметны. Очевидно, что для большей универсальности измерителя требуется улучшение схемы.

Опять же, первое, что напрашивается, это применение «буфера» с большим входным и малым выходным сопротивлением. Самым простым способом видится использование транзистора, как усилителя постоянного тока.

Вот одна из возможных схем:

Как видно, по сравнению с предыдущей схемой добавлен транзистор VT1, что несколько повысило чувствительность схемы. Однако остальные недостатки остались. Возможен и другой вариант применения транзистора — в качестве эмиттерного повторителя:

В этом случае мы получаем буфер с высоким входным и низким выходным сопротивлением. Однако, поскольку Кпередачи эмиттерного повторителя не может быть больше единицы, мы не сможем получить от этой схемы повышения чувствительности. Остальные недостатки измерителя так же сохраняются. Вот мы и подошли к схеме, сочетающей в себе усилительные свойства и низкое выходное сопротивление.

Эту схему (в различных интерпретациях) часто используют в аппаратуре с однополярным питанием. Мною она так же была повторена не однократно и доказала высокую повторяемость и стабильность работы. В ней устранено большинство недостатков, приведённых выше схем.

Транзисторный усилитель на VT1, VT2 имеет высокое входное и низкое выходное сопротивление. Питаться схема может от источника с напряжением от 3 до 25 вольт (зависит от применяемых транзисторов). Не критична к номиналам пассивных элементов.

Есть конечно и минусы — однополупериодный выпрямитель VD1, VD2 (обратите внимание, что здесь он реализован по схеме умножителя напряжения). Как следствие — некоторая неточность измерений. Однако простота и универсальность устройства с лихвой компенсируют этот недостаток.

В связи с доступностью интегральных операционных усилителей рассмотренную выше схему можно реализовать и на ОУ.

Как видно в этой схеме активным элементом выступает операционный усилитель. Кроме уменьшения количества пассивных деталей, данная схема практически идентична предыдущей схеме и содержит в себе те же преимущества и недостатки. Поскольку речь зашла об использовании операционных усилителей в измерителях сигнала, хотелось бы рассмотреть ещё несколько схем их реализации.

Указанные варианты сохраняют преимущества схем описанных выше, но и измеряют уже две полуволны звукового сигнала, за счёт применения диодного моста.

Схема, представленная на рисунке справа, к тому же, обеспечивает ЛИНЕЙНОЕ перемещение стрелки измерительной головки, поскольку последняя включена в цепь обратной связи операционного усилителя. Чувствительность индикаторов можно регулировать подбором сопротивления R3. Входное сопротивление индикаторов составляет около 47 кОм.

Напряжение питания зависит от типов применяемых ОУ, а в качестве усилителя можно применять практически любые ОУ, с выходными токами более 5mA. Но я бы рекомендовал использовать ОУ с полевыми транзисторами на входе (К140УД8, КР 544УД2 и т.д.).

В таком случае, будет возможность повысить входное сопротивление узла простым увеличением номиналов резистивных делителей на входе (R1, R2). И ещё небольшой нюансик. В приведённых выше схемах индикаторов на ОУ, возможны другие варианты подачи половины питающего напряжения на входы усилителей.

При этом их характеристики, практически, не изменятся. Но этот вопрос уже из области схемотехники ОУ. Кроме того, указанные схемы можно питать и двуполярным напряжением питания с минимальными переделками. На последок хотелось бы рассмотреть измеритель уровня сигнала на высококачественной специализированной микросхеме К157ДА1.

Не смотря на свою «долгую жизнь», на мой взгляд, она всё ещё заслуживает пристального внимания. Эта микросхема содержит в себе двухполупериодный выпрямитель среднего значения сигнала, буферный каскад и преобразователь двуполярного сигнала в однополярный. Основные электрические параметры:

Типовая схема включения микросхемы:

Как видно у микросхемы небольшое количество навесных элементов, что облегчает использование её не только в стрелочных индикаторах, но и в других приборах, о чём будет сказано во второй части статьи.

Отмеченное пунктиром на схеме может и не устанавливаться, но стоит заметить, что R3 и R4 при установке, повышают чувствительность измерителя. Так как у микросхемы большой диапазон питающих напряжений, её вполне можно использовать и в переносной (низковольтовой) аппаратуре.

Индикаторная головка, является системой механической, а значит с определённым (фиксированным) временем реакции на импульсный сигнал. При подаче сигнала достаточно большой длительности стрелка соответствующим образом на него отреагирует.

При приходе на головку импульсного сигнала меньшей длительности, измеритель просто не сможет на него адекватно среагировать. В таких случаях, к обычным стрелочным индикаторам, добавляют индикаторы пикового сигнала, собранных обычно на светодиодах.

Пиковый индикатор позволяет фиксировать приход импульса малой длительности с уровнем превышающим некоторый пороговый. О чём сигнализирует вспыхнувший светодиод.

Для работе в «паре» с вышеуказанной микросхемой, наша промышленность выпускала микросхему К157ХП1, представляющую собой два интегральных пиковых детектора, совмещенных с детектором АРУЗа. Но об этом во второй части статьи.

И напоследок представлю ускоряющую RC цепочку, предназначенную для частичного уменьшения (компенсации) времени реакции стрелочного прибора. Я использовал эту цепочку со всеми стрелочными индикаторами, которые я собирал. И вам рекомендую.

Небольшое пояснение к схеме: при импульсах достаточной длительности, ток течёт на стрелочный индикатор по цепи R1, R2, C2. Элементами R2 C2 определяется обратный ход стрелки. При появлении короткого импульса, сопротивление цепи R1, R2 C2 для него достаточно велико, и он проходит на индикатор по ускоряющему конденсатору С1.

На практике это выглядит не как «биение» стрелки, но как быстрый подход её в левую часть шкалы, и медленный уход в правую. Номиналы цепи я не указал преднамеренно, поскольку их желательно подобрать строго индивидуально.

Однако у меня, при использовании стрелочного индикатора М, их значения были следующие: R1-3,3 кОм, R2 — 1,2 кОм, С1- 0,22 — 4,7 mF, С2-10 — 47mF.

Стрелочные приборы могут быть использованы как индикаторы межканального баланса:

Как видно из схемы, ничего сложного здесь нет. На измерительной головке происходит суммирование выпрямленных токов левого и правого каналов. При равном (по модулю) значении, токи взаимно компенсируются, и стрелка индикатора находиться на «0». При некотором превышении уровня сигнала, токи компенсируются не полностью, и стрелка начинает отклонение в соответствующую сторону.

Стоит отметить, что такая схема будет нормально работать с тем индикатором, у которого заводом — изготовителем предусмотрено начальное размещение стрелки на середине шкалы. Правда можно использовать и обычные индикаторы, предварительно подав на него смещающее постоянное напряжение.

Однако я бы предпочёл просто разобрать индикатор и немного сдвинуть держатель пружинного подвеса в нужную сторону.

Я конечно осознаю, что в рамках одной статьи невозможно рассмотреть все способы схемопостроения стрелочных индикаторов. Однако я попытался в доступной форме, без приведения всевозможных формул, изложить только основные, ПРАКТИЧЕСКИ ПРОВЕРЕННЫЕ, способы и схемы их реализации. Те, кто заинтересовались и намерены узнать что-либо побольше обо всём этом, — читайте литературу и посещайте форумы.

Вопросы, как обычно, складываем тут.

Индикатор уровня звукового сигнала

Сейчас стало модным для визуальной индикации уровня сигнала использовать светодиоды и светодиодные матрицы, чему способствовал, в значительной степени, выпуск микросхем типа LM3915.

Но со временем мода проходит, и хочется чего-то оригинального, которого нет у других.

И тут вспоминается старая добрая схема на газоразрядном индикаторе ИН-13, способная создать такой красивый эффект, что любой светодиод побледнеет от зависти! ИН-13 представляет собой индикатор тлеющего разряда в виде стеклянной трубки длиной 130 мм.

Цоколёвка газоразрядных индикаторов серии ИН

А – анод, Э – экран, К – катод, Кв – вспомогательный катод, А0 – анод нулевой, А1-А4 – группа анодов, Ап – анод последний.

Технические характеристики газоразрядных индикаторов

Существует 2 варианта схем индикатора звука с ИН-13 — простая, с питанием от сети 220 В, и посложнее — с DС-DC преобразователем и операционным усилителем на входе.

Простая схема индикатора звука на ИН-13

Схема индикатора звука с инвертором

Первая схема довольна старая, но довольно простая и может пригодится начинающим радиолюбителям в качестве индикатора выходного сигнала усилителя. Можно использовать её и в качестве линейного вольтметра, немного изменив входную часть. Транзистор можно применить и какой-нибудь современный высоковольтный.

В своём случае решил собрать по более сложной, чтоб не связываться с небезопасным сетевым питанием. При кажущейся сложности, она заработала практически с первого включения.

Вся конструкция, включая повышающий инвертор 12-120 В для питания анодного напряжения, уместилась на одной небольшой плате. Это стало возможным благодаря применению SMD деталей.

Транзисторы MPSA42 должны быть высоковольтные, а не обычные КТ315. Заменимы на любые с напряжением коллектора от 200 В и более.

ОУ ставьте любые аналогичные — TL062, TL082 и так далее.

Настройка индикатора звука

Настройка сводится к установке уровня яркости света, с помощью подстроечного резистора Р5. Он определяет напряжение на аноде 120 В. Элементы Р1-4 нужны для установки нуля шкалы и максимального размаха.

Видео работы индикатора уровня сигнала

Данный звуковой индикатор планируется задействовать в одном из ламповых усилителей. Не знаю как он будет звучать, но с таким визуальным эффектом выглядеть будет точно хорошо! С уважением, Gamzan.

Схемы измерительных приборов

Стрелочные индикаторы звуковых сигналов

Стрелочные индикаторы для измерения звуковых сигналов практически перестали выпускаться в промышленных объемах. Им на смену пришли более современные и модные в последнее время светодиодные модели. Индикаторы со стрелкой в наши дни чаще всего находят применение в различных самодельных акустических системах и радиосхемах.

Стрелочные индикаторы используются для визуальной индексации звукового сигнала. Внешний вид таких приборов может быть различным, но принцип действия всегда одинаковый. В корпусе индикатора находится магнит, который имеет цилиндрическую форму.

Конструкцию дополняет магнитная рамка с подпружиненным грузом, установленная по образующей цилиндра. К магнитной рамке крепится стрелка.

Зеркально от стрелки находится балансир, который служит для компенсации центробежной силы действующей на стрелку. Работает такой индикатор очень просто.

При подаче тока на магнитную рамку, появляется магнитное поле, которое взаимодействует с постоянным полем магнита.

Рамка вследствие этого взаимодействия начинает, отклонятся, а вместе с ней и стрелка. Отклонение будет прямо пропорционально силе тока, протекающего через рамку.

Стрелочные индикаторы для измерения звуковых сигналов могут работать только на постоянном токе, так как направление движения тока будет определять направление движения стрелки. Подача переменного тока приведет к тому, что стрелка будет просто дрожать на одном месте.

Для того, чтобы превратить переменный ток в постоянный, чаще всего применяются диоды. Они «убирают» отрицательную волну звукового сигнала.

Схемы стрелочных индикаторов звукового сигнала могут значительно отличаться друг от друга, но общий принцип работы прибора всегда остается неизменным. Любители электротехники постоянно совершенствуют данные индикаторы, что позволяет добиться характеристик очень близких к современным моделям.

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.

Здесь наступает ответственный этап.
Сверху индикаторов, относительно окошка в стекле, имеется небольшой зазор. Так вот пусть он так и остается, туда удобно будет поместить SMD-светодиоды для подсветки.

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.

Индикатор уровня сигнала

Думаю многие согласятся, что стрелочные индикаторы 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 скачать здесь.

Стрелочный индикатор на микроконтроллере Attyny13: «показометр» для вашего усилителя

Вспоминается беззаботное детство — в гостях у одноклассника слушаем музыку. Усилитель «Радиотехника-001-стерео», индикаторы мягко колышутся в такт музыке… Тогда это был предел мечтаний. И кощунством показалось, когда отец одноклассника (мужик увлекался радиолюбительством) заменил штатные стрелочные индикаторы на люминесцентный гадко-зеленого цвета. И усилитель потерял часть шарма, и слушать больше не хотелось…

Содержание / Contents

И прошло много лет. И вот я неспешно (иногда кажется, что слишком неспешно) собираю усилитель на лампах. И всем давно уже понятно, что индикатор уровня на усилителе — плюшка. Тем более сейчас, когда каналы в источнике практически никогда не отличаются по уровню, и понятие «регулятор стереобаланса» кануло в лету.

И тем не менее — хочу стрелочный «показометр» на переднюю панель, и все тут! Аскетичного дизайна, с желтой подсветкой. Так как индикатор-показометр не является важной частью усилителя (на скорость и стабильность не влияет), то его постройка-настройка велась уже на звучащем агрегате.

Сама головка индикатора была выбрана и приобретена давно: Удалось найти сдвоенную, с желтоватой панелью. Подсветка от производителя была сделана коаксиальной лампой накаливания на 12 Вольт. Которая была успешно заменена на 4 желтых светодиода. Но это случилось позже. А пока что пришлось задуматься, как же микроамперметры подключать к выходу усилителя? А подключать надо через специальный логарифмический усилитель, т. к. динамический диапазон звука намного больше, чем диапазон работы микроамперметра. Теоретически это все знают, кто сталкивался с самодельными стрелочными индикаторами.

В СССР была выпущена специальная микросхема для этого — К157ДА1. Микросхема не имеет аналогов за рубежом. Схема подключения проста, хоть по даташиту и необходимо двуполярное питание (неудобно). Но микросхема успешно работает и от однополярного питания. Мало того, применение транзисторов вместо диодов в схеме позволяет расширить диапазон показываемых значений аж до 40 Дб:

Различных вариаций этой схемы в сети пруд пруди. Ну что сказать… Не пошла она у меня. Первый экземпляр благополучно сгорел от неправильно поданного питания. В течение месяца мне достали еще две штучки, но было уже поздно, я переключился на другую схему (на LM324), любезно предоставленную мне AlexD. Ради интереса потом я все же включил плату с ДА1. Не понравилось, плавности движения не наблюдалось. Модификация схемы производилась в тесном сотрудничестве с Алексеем, за что еще раз «данке шон»!Потом был упомянутый вариант на LM324. Но оно у меня так и не заработало как хочется. Болтание стрелок, его надо подбирать глубиной ОС. Да и по сути питание надо двуполярное, может все из-за неверно организованной средней точки. Нет, лень родилась раньше меня. А совместно с ленью мы родили вот что: Просто и со вкусом: выпрямляем и сглаживаем сигнал, затем подаем его на АЦП микроконтроллера. Обрабатываем программно и при помощи встроенного ШИМ выдаем на нагрузку (резистор). Обработка включает в себя практически только натуральное логарифмирование (Attyny13 прям как создана для таких вот простеньких задач, ну и чтобы прошивку можно было испечь на скорую руку).

И тут начинается для меня самое интересное. Функция натурального логарифмирования есть в библиотеке математических функций для контроллеров Atmel и находится в файле math.h. Но только не лезет он в этот контроллер — памяти маловато. Решить задачу в лоб не удается, начинаем его морщить (лоб).

Применение более мощного контроллера не рассматривалась — не интересно. Тут и памяти вроде хватает, и удобен, и недорого, и габариты не большие. Первое, что пришло в голову: заменить эту функцию похожей, но попроще. А форму ей придать поиграв коэффициентами. Вспоминаем график обратной функции.

Не «да ну его!», а вспоминаем! Если нижний правый квадрат сместить вверх относительно оси X, и немного потягать туда-сюда коэффициентами, то вполне можно подогнать под нужную форму. Вот она, формула, заменяющая логарифм: Y=-8196/(X+28)+284.

Представляете ужас контроллера, обреченного просчитывать эти значения тысячи раз в секунду по прихоти хозяина, пожелавшего вспомнить «детство золотое»?

Но неприятные эмоции были гарантированы и хозяину контроллера. Для обработки результатов мало было коротких целочисленных значений, а вход и выход должны быть именно такими. Для меня перевод форматов представления данных в контроллерах одного в другой всегда был труден. Морщины на лбу умножились.

Родился второй вариант — просчитать все заранее, и контроллеру просто останется выбирать из массива данные, которые соответствуют входным значениям и выбрасывать их на выход. Готовим значения, задаем массив — ошибка компиляции.

Размерность массива слишком велика для этого контроллера. А делать несколько массивов и лазить в них в зависимости от входного значения АЦП не кошерно. Роились мысли про бином Ньютона, но были отвергнуты по причине неконструктивности.

Тут в памяти всплыла фраза лектора по высшей математике из ВУЗа: «С помощью кубической сплайн-аппроксимации можно описать любую функцию» Ну кубическая нам и не нужна, а линейный сплайн вполне пойдет! Таким образом, я немного поупражнялся в OO Calc, и написал систему уравнений, достаточно точно повторяющих график логарифмической функции с помощью отрезков прямых:if (n>=141) x=2*n+2020;
else if (n>=66) x=5*n+1600;
else if (n>=38) x=9*n+1330;
else if (n>=21) x=15*n+1110;
else if (n>=5) x=40*n+600;
else if (n>0) x=160*n+50;
if (n==0) x=0; Все намеренно умножено на 10, чтобы отбрасываемые «хвостики» были поменьше. Я потом его делю в программе перед выводом на индикаторы. А вот графики: Уверен, многим из вас такое решение придет в голову сразу и покажется очевидным. Тем не менее, я уверен, что кому-то это внове и в последствии пригодится. По крайней мере, как инструмент в своем арсенале иметь лишним не будет.

Индикатор-показометр прекрасно заработал с первого включения. Были залиты несколько прошивок. Наиболее простая оказалась самой удачной.

По схеме: конденсаторы С1 и С2 в процессе настройки были заменены на 10,0 мкф — они обеспечивают плавность.

Подстроечные резисторы на входе уменьшают максимальный сигнал до 5 Вольт. Теоретически надо бы поставить стабилитрон с резистором, но лень…

Ну вы уже знаете, кто из нас родился раньше :laughing: Я нагрузил усилитель максимальным с моей точки зрения сигналом (так, что эквиваленты на выходе накалились), и вывел резисторы на 5 Вольт. Мне достаточно.

Затем подал на вход 1 кГц с генератора и синхронизировал каналы, чуть уменьшив показания одного из микроамперметров. R4 и R5 зависят от полного тока отклонения микроамперметров, на схеме указаны для 50 мкА, у меня такие.

Схему можно тюнинговать. У Тиньки остались свободными 2 ноги. Никто не мешает прилепить туда светодиоды для индикации перегруза, когда-то модно было. Не мое — не люблю, когда что-то на усилителе моргает, потому и не делал.

Реализация элементарна: по определенному уровню зажигаем светодиод и держим зажженным N милисекунд. Уровень и N подбираются по вкусу, как соль и перец. Не забудьте только, что одна из свободных ножек — Reset.

А значит эксперименты делайте на одном канале, ибо если поставить соответствующий фьюз при прошивке, Reset станет просто портом, и перешить контроллер после этого не удастся.

Максим Черепанов (еще один max)

Люблю музыку, путешествия на автомобиле, фото- и видеосъемку.В детстве и юности увлекался паянием самоделок (простенькие усилители, цветомузыки, бегущие огни и пр.) Потом пришла пора Спектрума, собрал несколько вариантов.

В настоящее время интересы лежат в плоскостях Линукс/СПО, ламповый звук, программирование для микроконтроллеров, учеба игре на гитаре, автомобили, фото/видео, путешествия.

Стрелочный индикатор уровня сигнала на основе М2000.8

На подобие такого хотел сделать

Началось все с усилителя в классе А. Но позже было принято решение не делать для такого усилителя индикатор, так как усилитель планировался двойное моно, а здесь паралельно стоит сумматор.

Можно было сделать усилитель на микросхеме, но мне он не нужен пока что. Так готовый индикатор и лежит без дела. Скелет корпуса был уже готов, но класс А отменился, микросхема не нужна и корпус был разобран, вот такая печальная история.

Ниже немного фото, того, что было сделано.

Схема под него включает в себя сумматор и усилитель (схема управление откликом и уровнем индикации (читай движение стрелки) должна еще добавлятся отдельно).

Так же на плату была добавлена схема плавного розжига подсветки и блок питания.

На видео ниже стрелка двигается очень резко, чтобы это не было, емкость конденсатора в “управлении индикатором” нужно поставить 220-470 мкФ, таким образом стрелка вперед идет быстро, а обратно плавно.

Схема рабочая, плату развел брутальным способом, чтобы поместились детали по-лучше. Но схема рабочая. Печатки нет.

Сначала под индикатор планировалась новая разметка, но качество покрытия родной было очень хорошим – и пока я его оставил. Переднее стекло заменено на затемненное, графитового цвета. Сверху фрезой выбран паз под светодиодную ленту для подсветки. Т.е. подсветка сверху, белая. Приклеена лента алюминиевым скотчем.

Сам индикатор был полностью разобран и отмыт от грязи. Кстати механизм в данном индикаторе не очень надежный. Здесь плоский проводок запаян между верхним и нижним держателем, и на нем крепится стрелка. А есть пружинный механизм, вот он надежнее. Но, как долго он будет служить я не знаю, так как индикатор лежит и пока все работает конечно.

Стрелочный индикатор уровня

Порядок вывода комментариев: По умолчанию Сначала новые Сначала старые

Источник