Индикатор уровня звукового сигнала стрелочный как сделать. Стрелочный индикатор уровня выходного сигнала
Стрелочные индикаторы наиболее просты. Для их изготовления требуется минимум деталей и квалификации, особенно, если использовать "фирменный" измерительный прибор с красивой шкалой. Впрочем, в наше время изготовление самодельной шкалы трудности не представляет - ее можно напечатать на принтере и наклеить поверх старой. В качестве основы проще всего использовать стрелочные индикаторы от магнитофонов старых типов или малогабаритные щитовые измерительные приборы магнитоэлектрической системы с током полного отклонения 0,25...1 мА. Приборы электромагнитной системы (например, автомобильные вольтметры) и миллиамперметры с током полного отклонения более 5 мА для наших целей непригодны.
Поскольку простые схемы стрелочных индикаторов не требуют питания, их можно подключить к выходам усилителя по схеме "mixed mono", что позволяет несколько сократить число деталей (рис.1).
Рис.1
Рис.2
На рис. 2 приведена схема простейшего индикатора. При необходимости число каналов можно увеличить, добавив резисторы и диоды, как показано пунктиром. При использовании индикатора совместно с усилителем магнитолы последовательно с резисторами R1,R2 нужно включить электролитические конденсаторы емкостью 47...100 мкФ ("плюсом" к магнитоле). Можно также использовать "mixed mono" (см. рис.1), при этом конденсаторы не требуются, а цепочку R2VD2 можно исключить.
Сопротивление резистора, включенного последовательно с прибором зависит от тока полного отклонения. Примерное значение сопротивления можно найти по приведенной на рисунке формуле. Точное значение следует скорректировать при настройке по необходимому отклонению стрелки при заданной мощности. Остальные детали можно использовать любых типов. Сглаживающий электролитический конденсатор должен быть рассчитан на рабочее напряжение не ниже 25 вольт при измерении мощности до 15 Вт и не ниже 50 вольт - при большей мощности. Запас по напряжению нужен потому, что конденсатор используется в цепи переменного тока. Подбирая его емкость в пределах 1...100 мкФ, можно регулировать время обратного хода стрелки на любой вкус.
Недостаток схемы - малый динамический диапазон, не превышающий 10 дБ. Для магнитолы этого хватит, но при работе с усилителем большой мощности стрелка будет отклоняться лишь на пиках сигнала. В этом случае лучше применить схему, показанную на рис.3.
Рис.3
Ее основное отличие - расширитель динамического диапазона на диоде VD1 и светодиоде HL1. Как только выпрямленное напряжение на конденсаторе C1 достигает значения 0,7 В, диод открывается и дальнейший рост напряжения замедляется резистором R3. Подбирая его сопротивление в пределах 100 Ом...10 кОм, можно регулировать "ход" шкалы в средней части. Следующее ограничение наступает в момент зажигания светодиода и дальнейший рост напряжения практически прекращается. Светодиод при этом можно использовать как индикатор перегрузки. Сопротивление резисторов на входе определяется максимальной мощностью усилителя и током примененного светодиода. Расчетная формула приведена на рисунке, точное значение сопротивления следует скорректировать по моменту зажигания светодиода при максимальной мощности.
Сопротивление резистора, включенного последовательно с прибором можно найти по второй формуле. Точное значение следует скорректировать при настройке по необходимому отклонению стрелки в момент зажигания светодиода. Напряжение на красном светодиоде составляет примерно 1,6 В, на более ярком желто-оранжевом - примерно 2,5 В. Остальные детали можно использовать любых типов. Сглаживающий электролитический конденсатор должен быть рассчитан на рабочее напряжение 6,3...10 В, поскольку напряжение на нем ограничено светодиодом. Подключается индикатор так же, как и предыдущий.
Динамический диапазон такого индикатора можно легко довести до 20 дБ, для дальнейшего расширения динамического диапазона уже требуется специальная схема управления с логарифмическим усилителем, а такая схема уже выходит за рамки простейших.
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 .
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. p>
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.
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
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 .
Многие звуковоспроизводящие устройства, будь то магнитофоны или усилители конца прошлого века были оснащены стрелочным индикатором на лицевой панели. Его стрелка двигалась в такт музыке, и хоть это не имело никакого практического значения, выглядело очень красиво. Современная аппаратура, в которой на первом месте стоит компактность и высокая функциональность уже не располагает такой роскошью, как стрелочный индикатор звука. Однако стрелочную головку найти сейчас вполне реально, а значит, такой индикатор можно легко собрать своими руками.
Схема
Её основой является советская микросхема К157ДА1, двухканальный двухполупериодный выпрямитель среднего значения сигналов. Напряжение питания схемы лежит в широком диапазоне напряжений, от 12 до 16 вольт, т.к. схема содержит стабилизатор на 9 вольт (VR1 на схеме). Если использовать стабилизатор в металлическом корпусе ТО-220, то напряжение можно подавать вплоть до 30 вольт. Подстроечные резисторы R1 и R2 регулируют уровень сигнала на входе микросхемы. Схема не критична к номиналам используемых компонентов. Можно экспериментировать с ёмкостями конденсаторов С9, С10, которые влияют на плавность хода стрелки, а также с резисторами R7 и R8, которые задают время обратного хода стрелки. In L и In R на схеме подключаются к источнику звука, в качестве которого может выступать любое устройство с линейным выходом – будь то компьютер, плеер или телефон.(cкачиваний: 223)
Сборка схемы
Плата индикатора изготавливается методом ЛУТ на кусочке текстолита размерами 30 х 50 мм. Микросхему на всякий случай стоит установить в панельку, тогда её можно будет в любой момент заменить. Плату после травления обязательно нужно залудить, тогда она будет красиво выглядеть со стороны дорожек, а сама медь не будет окисляться. В первую очередь запаиваются мелкие детали – резисторы, керамические конденсаторы, а уже затем электролитические конденсаторы, подстроечные резисторы, микросхема. В последнюю очередь припаиваются все соединительные провода. Плата содержит в себе сразу два канала и предполагает использование двух стрелочных головок – на правый и левый канал, однако можно использовать и одну стрелочную головку, тогда контакты входа и выхода для другого канала на плате можно просто оставить пустыми, как я и сделал. После установки на плату всех деталей обязательно нужно смыть весь оставшийся флюс, проверить соседние дорожки на замыкание. Для подключения платы к источнику сигнала удобнее всего использовать штекер jack 3,5. При этом, если длина проводов от платы будет большой (больше 15 см), следует использовать экранированный провод.
Стрелочная головка
Найти в продаже советские стрелочные головки сейчас не трудно, их существует множество видов, разных форм и размеров. Я использовал небольшую стрелочную головку М42008, она не занимает много места и красиво выглядит. Для этой схемы подойдёт любая головка с током полного отклонения 10-100 микроампер. Для полноты картины можно также заменить родную шкалу, проградуированную в микроамперах, на специальную звуковую, отградуированную в децибелах. Однако подключать стрелочную головку к схеме нужно не напрямую, а через подстроечный резистор номиналом 1-2 мегаома. Средний его контакт подключается к любому из крайних и подключается к плате, а оставшийся контакт подключается непосредственно к головке, как видно на фото ниже.
