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 .
Устройство подключается к выходу УМЗЧ и позволяет визуально контролировать его работу, отображая на светодиодных столбиках уровень выходного напряжения.
Индикатор двухканальный, по 9 светодиодов на канал.
Шаг шкалы 3дБ. Диапазон измерения около 50дБ, разбит на три поддиапазона.
Напряжение питания 5В, потребляемый ток не более 30мА.
Сигнал левого (правого) канала через контакты розетки XS1, делитель R1, R3 (R2, R4), выпрямитель VD1, C1 (VD2, C2) поступает на аналоговый вход AN0 (AN1) микроконтроллера D1, который осуществляет аналого-цифровое преобразование сигнала и динамическую индикацию.
Стабилитроны VD3, VD4 защищают входы контроллера от повышенного напряжения.
На микросхеме D2 выполнен источник опорного напряжения +2.5В для АЦП.
Две шкалы по 9 светодиодов образованы двухцветными диодами VD6-VD23.
Светодиод VD5 – индикатор питания и выбранного диапазона.
Кнопка SB1 без фиксации. Кратковременным нажатием кнопки переключается диапазон измерения, удерживая кнопку переключается направление шкал (слева направо или справа налево). При отключении питания настройка сохраняется в памяти МК.
От сопротивления резисторов R5, R6 зависит инерционность индикаторов.
Входной делитель R1, R3 (R2, R4) подобран под усилитель 2х30Вт.
Все детали можно заменить на аналогичные. Стабилитроны VD3, VD4 могут быть на напряжение 2.7-4.7В. Программа микроконтроллера написана на си и легко может быть адаптирована под другой контроллер.
Индикатор собран в стандартном корпусе 120х60х30мм, частично на кусочках макетной платы, частично навесным монтажом. МК распаян на переходной плате.
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 .
Эта статья продолжает ряд публикаций, посвященных радиолюбительским конструкторам MasterKit. В ней описан модуль стереофонического индикатора уровней сигналов для комплекта «Усилитель низкой частоты» («РХ» N? 6,2000, N? 1 и N? 2,2001).
Предлагаемый индикатор позволит «оживить» внешний вид радиолюбительского усилителя мощности и сделает его использование более комфортным и привлекательным. Стереоиндикатор состоит из трех независимых блоков -двух универсальных светодиодных линейных индикаторов и двухканального логарифмического выпрямителя. Такое построение позволило получить очень гибкое устройство как по функциональным возможностям, так и по внешнему дизайну. Далее дано описание отдельных узлов, входящих в состав индикатора, а также показан вариант конструктивного исполнения стереоиндикатора.
Принципиальная схема. Светодиодный линейный индикатор представляет собой универсальный линейный индикатор постоянного напряжения. Сигнал индицируется светодиодной шкалой из 12 светодиодов. Разработано два варианта: со светодиодами, загорающимися последовательно в виде непрерывного столбика («светящийся столб» NM5201) и с одним загорающимся светодиодом, перемещающимся по линейке («бегающая точка» NM5301). Принципиальная схема индикатора «светящийся столб» (NM 5201) показана на рис.1. Такие индикаторы, выполненные на компактной плате, могут использоваться не только в усилителе мощности, но и в устройствах автомобильной электроники,контрольно-измерительной и бытовой технике. В качестве основы индикатора применена микросхема UAA180 (отечественный аналог КР1003ПП1). Выбор был обусловлен тем, что на основе этой микросхемы можно создавать индикаторы как типа «светящийся столб», так и «бегающая точка», при этом обеспечивается их высокая экономичность. К тому же наличие отечественного аналога существенно снижает стоимость устройства, что немаловажно в наших условиях. Нижняя граница входного напряжения определяется уровнем на выводе 16 микросхемы (в данном случае она равна 0). Верхняя граница входного напряжения задается потенциометром R2 и может изменяться в пределах +1...+5 В. Вывод 2 предназначен для регулировки яркости свечения светодиодов. При подключении этого вывода к общему проводу все светодиоды гаснут, а при подключении к источнику питания через ограничительный резистор 100 кОм яркость свечения увеличивается примерно в два раза, что позволяет использовать этот режим в качестве дополнительной индикации, например перегрузки.
Технические характеристики индикатора.
Напряжение питания...............................................9 -18 В
Ток потребления, не более.......................................30 мА
Номинальный диапазон входных напряжений.....0 - 4 В
Ток через светодиоды (вывод 5 свободен)..............5 - 6 мА
Размер печатной платы...........................................75x25 мм
Конструкция. Внешний вид собранного модуля показан на рис.2, а печатная плата и расположение элементов на рис.3 и рис.4. Монтаж выполнен на плате из фольгироваиного стеклотекстолита. Под регулировочным резистором имеется дополнительное отверстие, что позволяет производить его подстройку с любой стороны платы. Конструкция платы предусматривает возможность сборки укороченного варианта индикатора на 8 светодиодов: достаточно обрезать плату по пунктирной линии, а для крепления использовать дополнительное крепежное отверстие. Можно использовать светодиоды любых желаемых цветов, в зависимости от функционального и стилевого замысла. В конструкции предусмотрено, чтобы светодиоды при монтаже ложились на прямую внешнюю кромку платы, этим обеспечивается их ровная установка без применения дополнительных крепежных и выравнивающих элементов. При необходимости можно дополнительно закрепить их на плате каким-либо клеем. На плате индикатора нет высоких компонентов, что позволяет монтировать индикаторы друг над другом с минимальным зазором, например для создания панелей индикации анализаторов спектра.
Логарифмический выпрямитель.
Принципиальная схема. Логарифмический выпрямитель выполнен (рис.5) на основе микросхемы КР157ДА1, которая представляет собой двухканальный двухполупериодный выпрямитель. Микросхема преобразует переменное напряжение, поступающее на ее входной контакт 2(6), в постоянный ток источника тока, вытекающий из контакта 13(9), с величиной, пропорциональной среднему значению переменного напряжения. Если необходим выход по напряжению, то вывод 13(9) заземляется, а сигнал снимается с контакта 12(10) - выхода эмиттерного повторителя, установленного после внутреннего нагрузочного резистора источника тока. К выводу 12(10) подключен конденсатор С5(С6), который совместно с внутренним ограничительным резистором и резисторами R15, R16 (R17, R18) обеспечивает динамические характеристики (постоянные времени нарастания и спада), требуемые для стандартного VU измерителя. Выходной делитель на резисторах R15, R16 (R17, R18) необходим для согласования уровней выпрямителя и линейного индикатора. В стандартной схеме включения линейный выпрямитель обеспечивает индикацию уровней сигналов в диапазоне чуть более 20 дБ, что явно недостаточно для качественного усилителя. По этой причине в схему была введена цепь логарифмирования на элементах R8, R9, (R7, RIO), Rll, R12, R13 и VT1, VT2 (VT3, VT4). Она обеспечивает нелинейную нагрузку для внутренних источников выпрямленного тока, поднимая до +20 дБ усиление на слабых сигналах и оставляя его неизменным на больших сигналах. Делитель на резисторах R11-R13 задает точки перегиба кривой логарифмирования. Применение общего делителя гарантирует идентичность характеристик каналов, а использование вместо диодов транзисторов обеспечивает отсутствие их взаимовлияния. В результате использования цепи логарифмирования удалось расширить диапазон индикации до более чем 40 дБ. В данной схеме радиолюбители могут легко поэкспериментиро-вать со схемой логарифмирования и оценить ее эффективность. Для того, чтобы отключить схему логарифмирования и перевести детектор в линейный режим, достаточно перемкнуть резистор R8 (R7). Резисторы R1 и R2 регулируют чувствительности выпрямителя, что позволяет применять устройство с различными источниками звуковых сигналов. Для использования выпрямителя на линейном выходе усилителя (250 мВ) требуются резисторы с номиналом 10 кОм, а для подключения к мощному выходу усилителя их номинал потребуется увеличить до нескольких сотен кОм. Точное значение лучше подобрать экспериментально.
Техн. характеристики логарифмического выпрямителя.
Напряжение питания...........................................6...20В
Ток потребления.....................................................5 мА
Номинальный уровень входного сигнала*..........250 мВ
Уровень выходного сигнала..................................0...4 В
Диапазон отображаемых сигналов, не менее.......40 дБ
Размер печатной платы..........................................75x25 мм.
*При Rl, R2 = ЮкОм.
Конструкция. Внешний вид модуля, установленного над линейными индикаторами, показан на обложке журнала и рис. Монтаж выполнен на плате из фольгированного стеклотекстолита (рис.6 ,7). Размеры платы, крепежные отверстия и расположение контактов согласуются с модулями линейных индикаторов NM 5201 и NM 5301. Для обеспечения компактных размеров модуля постоянные резисторы на плате устанавливаются вертикально.
Для того, чтобы на основе описанных модулей собрать сте-реоиндикатор радиолюбительского усилителя, достаточно соединить при помощи винтов с втулками два линейных индикатора и выпрямитель, как показано на рис.8. Затем необходимо соединить их выводы питания, а выходы выпрямителя - со входами соответствующих индикаторов. Показанный вариант конструкции не единственный. Благодаря разделению стерео-индикатора на модули можно выбрать вариант установки индикаторов, например, в линейку друг за другом или встречно.
Налаживание стереоиндикатора. После сборки потребуется только операция калибровки: подав на входы напряжение от звукового генератора сигнал с номинальным уровнем, резистором R2 добиваются «загорания» десятого светодиода.
Здравствуйте друзья!
В продолжение статей об усилителях думаю пригодится и схема логарифмического индикатора уровня сигнала. Данное устройство основано на микросхеме LM3915 в количестве двух штук (каждая микросхема работает на свой канал) посмотреть подробную информацию о микросхеме можно , рекомендуемое напряжение питания 12В. В качестве пред усилителя выступает микросхема LM358. Подробная информация о микросхеме .
За место LM3915 можно использовать следующие аналогичны микросхемы: LM3914 и LM3916. Стоить учесть, что у микросхемы 3914 шакала линейная, светодиоды загораются с шагом в 3 дБ, а 3915 и 3916 шаг логарифмический.
За место LM358 можно использовать следующие аналогичны микросхемы: NE532, OP04, OP221, OP290, OP295, OPA2237, TA75358P, UPC358C.
Достоинства данного устройства
- Простота в изготовлении
- Надежность
Недостатки
- Высокая стоимость микросхемы. Данный недостаток устраняется путем покупки радиодеталей в Китае.
Схема стерео индикатора уровня сигнала
Печатная плата индикатора уровня сигнала
Список радиодеталей
Микросхемы. Для установки микросхем на плату рекомендую докупить панельку DIP18 и устанавливать микросхемы в панельку в последнюю очередь. Для того чтобы уменьшить вероятность выхода из строя микросхемы путем удара статическим электричеством при ее установке на плату.
- LM358 — 1шт
- LM3915 — 2шт.
Резисторы
- подстроечный резистор RV1 и RV2 — 100кОм — 2шт.
- R1, R2 — 22кОм -2шт
- R5, R6 — 220кОм -2шт
- R3, R4 — 1кОМ — 2шт
- R7, R8 — 47кОм -2шт
- R9, R11 — 1,3кОм -2шт
- R10, R12 -3.6кОм — 2 шт
Конденсаторы
- 1.0 мФ — 4 шт
- конденсатор электролитический 100мФ х 32В -1 шт
- 1N4148 — 4 шт.
- светодиоды -10шт. Подбираются по вкусу с напряжением питания 3В. Рекомендуем последние два светодиода подбирать другим цветом.
Если возникли вопросы по данной статье прошу писать администратору сайта.