Светодиодный индикатор уровня сигнала (звука) на LM3915

Разделы сайта

DirectAdvert NEWS

Друзья сайта

Осциллографы

Мультиметры

Купить паяльник

Статистика

Схема индикатора уровня на LM3914N / LM3915N.

Собираем индикатор уровня сигнала на LM3914N_LM3915N

В схеме индикатора уровня сигнала, который мы рассматриваем в данной статье можно применить такие микросхемы, как LM3914, LM3915 или LM3916. Но, хотя цоколевка у этих МС одинаковая, между ними существует небольшая разница. LM3914 – линейная, подойдет, например, для измерения постоянного напряжения, LM3915 и LM3916 – логарифмические, поэтому последние наиболее целесообразно применить для индикатора уровня. Микросхема управляет десятью светодиодами, режим индикации можно менять с помощью переключателя ТОЧКА / ЛИНИЯ. В наших закромах завалялся скан паспорта индикатора от производителя ВИТАН-Электроникс, он показан на снимке ниже:

Мы немного отреставрировали принципиальную схему:

Если вы планируете в процессе эксплуатации изменять режим индикации, в качестве переключателя можно применить любой малогабаритный тумблер, и вывести его на лицевую панель прибора, ну а если необходим какойто один режим, на плате можно разместить джампер с установленной либо снятой перемычкой в зависимости от того, какой режим вам нужен.

Яркость свечения светодиодов определяется номиналом резистора в цепи 6,7 ножек микросхемы, в вышеприведенной схеме это 1 кОм. Таким образом можно добавить подстроечный резистор в эту цепь, и сделать регулировку яркости, как показано на следующей схеме:

Печатная плата для одного канала индикатора LAY6 формата выглядит так:

Фото-вид печатной платы LAY6 формата:

Скачать материал по сборке индикатора уровня сигнала можно по прямой ссылке с нашего сайта, которая появится по центру этой же страницы после клика по любой строке рекламного блока ниже кроме строки “Оплаченная реклама”. Размер файла – 0,2 Mb.

LM3915 – интегральная микросхема (ИМС) производства компании Texas Instruments, реагирует на изменение входного сигнала и выдает сигнал на один или сразу несколько своих выходов. Благодаря своей конструктивной особенности, ИМС получила широкое распространение в схемах индикаторов на светодиодах. Так как светодиодный индикатор на основе LM3915 работает по логарифмической шкале, он нашёл практическое применение в отображении и контроле уровня сигнала в усилителях звуковой частоты.

Не стоит путать LM3915 с её родственниками LM3914 и LM3916, которые имеют аналогичное расположение и назначение выводов. ИМС серии 3914 обладает линейной характеристикой и идеальна для измерения линейных величин (ток, напряжение), а ИМС серии 3916 является более универсальной и способна управлять нагрузкой разного типа.

Краткое описание LM3915

Блок-схема LM3915 состоит из десяти однотипных операционных усилителей, работающих по принципу компаратора. Прямые входы ОУ подключены через цепочку из резистивных делителей с различными номиналами сопротивлений. Благодаря этому светодиоды в нагрузке зажигаются по логарифмической зависимости. На инверсные входы приходит входной сигнал, который обрабатывается буферным ОУ (вывод 5).

Принцип работы

Все индикаторы уровня построены на основе многокаскадных компараторов.

Компаратор – логический элемент, сравнивающий параметры двух входящих сигналов.

На один канал компаратора подаётся анализируемый сигнал, на второй – опорное напряжение сравнения. Если амплитуда первого выше опорного напряжения – на выходе появляется логическая единица, если ниже – логический ноль.

Работу простейшего компаратора можно продемонстрировать на микросхеме К155ЛН1, единичным кластером которой является элемент «НЕ».

Такая микросхема является простейшим логическим компаратором. При напряжении на входе от 0В до 2,4В (что соответствует логическому нулю) на выходе 2,7В, как только напряжение на входе превысит 2,4В, сигнал на выходе упадёт до ноля вольт.

Существует несколько микросхем для визуализации уровня. Наиболее многофункциональные схемы, на мой взгляд, позволяют создавать микросхемы на архитектуре lm39xx. В эту линейку входит три микросхемы: lm3914, lm3915 и lm3916. Минимальная развязка без труда позволяет создать светодиодный индикатор уровня звука своими руками даже без глубоких познаний в радиоэлектронике.

Все они представляют десяти диапазонный анализатор. Различаются способом дифференциации входного сигнала. У lm3914 это 1В, у lm3915 – 3Дб, у lm3916 — 1Дб.

Схема индикатора звука и принцип её действия

Как видно из рисунка, принципиальная электрическая схема индикатора уровня звука состоит из двух конденсаторов, девяти резисторов и микросхемы, нагрузкой для которой служат десять светодиодов. Для удобства подключения питания и аудиосигнала её можно дополнить двумя разъёмами под пайку. Собрать такое простое устройство под силу любому, даже начинающему, радиолюбителю.

Типовое включение предусматривает питание от источника 12В, которое поступает на третий вывод LM3915. Оно же, через токоограничивающий резистор R2 и два фильтрующих конденсатора С1 и С2, идёт на светодиоды. Резисторы R1 и R8 служат для снижения яркости последних двух красных светодиодов и являются необязательными. 12В также приходит на перемычку, которая управляет режимом работы ИМС через вывод 9. В разомкнутом состоянии схема работает в режиме «точка», т.е. происходит свечение одного светодиода, соответствующего входному сигналу. Замыкание перемычки переводит схему в режим «столбик», когда уровень входного сигнала пропорционален высоте светящегося столбца.

Резистивный делитель, собранный на R3, R4 и R7 ограничивает уровень входного сигнала. Более точная настройка осуществляется многооборотным подстроечным резистором R4. Резистор R9 задает смещение для верхнего уровня (вывод 6), точное значение которого определяется сопротивлением R6. Нижний уровень (вывод 4) присоединяется к общему проводу. Резистор R5 (вывод 7,8) увеличивает величину опорного напряжения и влияет на яркость светодиодов. Именно R5 задаёт ток через светодиоды и рассчитывается по формуле:

R5=12,5/ILED, где ILED – ток одного светодиода, А.

Из чего собрать светодиодный индикатор уровня?

За основу могут быть взяты аналого-цифровые преобразователи (АЦП) LM3914-16. Эти микросхемы способны управлять как минимум 10 диодами, а при добавлении новых чипов количество лампочек может увеличиваться практически до бесконечности. Индикатор может иметь любой цвет, а над исполнением корпуса лучше подумать заблаговременно, чтобы потом это не стало неожиданностью.

LM3914 имеет линейную шкалу, которая может также использоваться для измерения напряжения, а 15 и 16 – логарифмическую, но при этом цоколевка у микросхем ничем не отличается.

Принципиальная схема 1 LED индикатора

Эта схема была взята от фирменного синтезатора, показывающего уровень сигнала после микрофонного предусилителя.

Какие преимущества имеет такой индикатор по отношению к классической 5-ти светодиодной конструкции? Он занимает мало места на лицевой панели, не требует подробного описания и настройки (-3 дБ, 0 дБ, + 3 дБ и т. Д.), Нет проблем со сверлением ровных отверстий (по одной линии), позволяет оценить уровень сигнала может и не совсем точно, но информация однозначно понятна:

• Светодиод не горит — нет сигнала или очень низкий уровень,
• светодиод мигает зеленым — диапазон ниже -6 дБ,
• светодиод начинает светиться оранжевым — диапазон между -6 дБ и 0 дБ,
• светодиод красный — 0 дБ и более, сигнал перегружен на 100%.

В общем если светодиод не зеленый, значит уровень превысил допустимый. Конечно он не выглядит так красиво как линейка, зато схема дешевле, чем при использовании специализированной микросхемы драйвера светодиодной линии.

Схема основана на популярном двойном операционном усилителе и двухцветном зелено-красном LED. Поскольку для питания предусилителей часто используется напряжение выше 5 В, на плате установлен стабилизатор LM317 (эту м/с можно удалить). Потенциометр позволяет снизить чувствительность и адаптироваться к конкретному применению. Например установить так, чтоб перегрузка сигнализировалась когда уровень составляет 0,7 В RMS, что соответствует перегрузке линейного входа звуковой карты.

Выбор именно такого LED из-за размера, у светодиода 3 мм легче получить оранжевый цвет, на 5 мм можно увидеть четко разделенный цвет зеленого и красного (в зависимости от модели).

Описание и руководство по применению ИМС LM3914, LM3915 и LM3916

Десятиуровневые светодиодные индикаторы постоянного и переменного напряжений. Характеристики, схемы включения, области применения, онлайн расчёт элементов. Микросхемы LM3914, LM3915 и LM3916 производства компании National Semiconductors позволяют проектировать светодиодные индикаторы уровней постоянного и переменного напряжений с различными характеристиками – соответственно: линейной, логарифмической и специальной для контроля уровня аудиосигнала. Области применения ИМС достаточно широки: от индикаторов уровня зарядки аккумуляторов и батарей, до контроля выходной мощности усилителей звука, а по большому счёту – любые задачи, где использование стрелочных индикаторов по каким-то причинам является нежелательным. Микросхемы имеют абсолютно одинаковую внутреннюю начинку, идентичную цоколёвку и отличаются лишь номиналами резисторов внутреннего делителя. Рассмотрим блок-схему LM3914 (Рис.1).

Назначение выводов LM3914:

1, 10…18 – выходы; 2 – минус питания; 3 – плюс источника питания (3…18В); 4 – напряжение на этом выводе опре- деляет нижний уровень индикации; 5 – вывод для входного сигнала; 6 – напряжение на этом выводе опре- деляет верхний уровень индикации; 7, 8 – выводы для регулировки тока светодиодов; 9 – управление режимом индикации («точка» или «столбик»).

Особенностью ИМС LM3914…LM3916 является то, что значение выходных токов задаётся при помощи внешнего резистора и является одинаковым для всех выходов формирователя, независимо от уровней прямых падений напряжений на светодиодах.

Основу микросхем LM3914…LM3916 составляют десять компараторов, на инверсные входы которых через буферный ОУ подаётся входной сигнал, а прямые входы подключены к отводам резистивного делителя напряжения. Выходы компараторов являются генераторами тока, что позволяет подключать светодиоды без ограничительных резисторов.

Индикация может производиться как одним светодиодом (режим «точка»), так и линейкой из светящихся светодиодов, высота которой пропорциональна уровню входного сигнала (режим «столбик»). «Цена деления» индикатора, т. е. величина прироста входного напряжения, вызывающая включение очередного светодиода, составляет 1/10 от разности напряжений Uв (6 вывод) – Uн (4 вывод).

Некоторые наиболее существенные характеристики ИМС:

• Напряжение источника питания – +3…20В;
• Типовое потребление тока при выключенных светодиодах – 2,4мА при Еп=5В и 6,1мА при Еп=20В;
• Типовой входной ток по выводу 5 – 5нА (обеспечивает величину входного сопротивления на уровне десятков мегаом);
• Типовая крутизна передаточной характеристики компараторов при Iсв = 10мА – 8мА/мВ;
• Максимальная рассеиваемая мощность микросхемы не должна превышать – 1365 мВт;
• Максимальный входной сигнал, не приводящий к порче ИМС – ±35В.