Светодиодный индикатор звука на транзисторах. Простейший светодиодный индикатор звука. Технические характеристики газоразрядных индикаторов

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.

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.

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

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:

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:

Теперь вычислим номиналы сопротивлений R1 и R2:

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

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

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:

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

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

Ограничительное сопротивление R6 рассчитывается по формуле:

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:

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

Теперь можно определить входное сопротивление:

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

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.

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 .

При разборе хлама в шкафу я случайно нашел свою прошлогоднюю (осень 2013-го) поделку — стрелочный индикатор уровня звука на микросхеме К157УД2. Почему-то тогда она у меня работать не захотела, и я ее забросил куда подальше. А сейчас решил окончательно разобраться — в чем же дело? Ведь сделанный тем же летом первый экземпляр устройства до сих пор исправно работает.
Статья, в которой описывается схема усилителя на микросхеме, находится , вариант 2, «Схема с однополярным питанием». Там же можно посмотреть цоколевку микросхемы К157УД2. Я же прилагаю схему со своими номиналами, главной частью которой является индикатор М68501 и его обвязка.

Сразу замечу, что ее можно подключать как на выход усилителя звука, так и на вход . В первом случае стрелочный индикатор будет показывать мощность выходного сигнала (и, соответственно, при уменьшении громкости регулятором стрелка будет «падать»), а во втором — мощность входного, что иногда бывает полезнее (например, визуально контролировать мощность подводимого сигнала, так как если ее приходит слишком много, то сигнал может начать искажаться). В схеме некоторые номера ножек микросхемы указаны в скобках — это значит, что можно собрать два идентичных усилителя на одной микросхеме, и, соответственно, подключить два индикатора: на правый и левый канал (или на вход и выход усилителя).
Оказалось, что пушки не стреляли по двадцати причинам, и первая из них — не было снарядов. А если говорить о микросхеме, то с ее питанием были серьезные проблемы. Так же пришлось заменить оба электролитических конденсатора (в те времена я еще не закупал их ведрами, поэтому поставил откуда-то вытащенные), разобраться с отпадающей ногой конденсатора 22 нФ и правильно подключить его. После этого схема заработала, хотя я еще не знаю, куда ее можно приспособить.
Диоды — Д311. Чуть хуже будут Д18.
Резистор R5 подстроечный и со «звездочкой» — это значит, что мало того, что его придется подкрутить под уровень сигнала (чтобы, например, при нормальной громкости усилителя стрелка болталась в районе 75% от шкалы), так еще не факт, что 47 кОм подойдет для всех случаев.
Если увеличить номинал резистора R4 (470 — 910k), то можно поднять коэффициент усиления микросхемы и заставить ее «чувствовать» более слабые сигналы (это как раз пригодится, если индикатор подключать ко входу усилителя звука). Например, мне для наблюдения выхода звука с плеера пришлось установить резистор в 1 МОм.
Немного фотографий моей схемы:





И демонстрация работы, когда производится наблюдение за выходом «ВЭФ 216»:

Особенностью схемы является невысокая чувствительность к высокочастотным сигналам (стрелка с бОльшим удовольствием приходит в движение от барабанов и бас-гитары, нежели от голоса и гитарных соло).
А на ночь глядя я встроил в корпус индикатора два синих пятимиллиметровых светодиода. Нормально светят от пяти вольт, если меньше — то работает только один, второй оказался подгоревшим. Для совместимости с другими питающими напряжениями подсветка включена через подстроечный резистор 500 Ом — можно легко запитывать всю схему от 5 — 9 вольт, надо только подкорректировать напряжение.

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.

1. Питание на схему подается через штыревую колодку JP. Конденсатор сглаживает колебания напряжения. Питание на встроенную схему усиления микрофона подается через резистор R1.
2. Усиленный сигнал с микрофона отправляется через конденсатор 10 мкФ на базу транзистора Q1. Сигнал с коллектора транзистора Q1 управляет транзистором Q2.
3. Транзистор Q2 управляет свечением светодиодов D1-D5.
4. 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.

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.
2. 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 .
3. 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.

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 .