Пиковый индикатор уровня — определение впадин и вершин без перерисовки. Светодиодный индикатор уровня звукового сигнала на LM3915 своими руками
Многие хорошо помнят, как на заре 80-х, в магнитофонных деках (японских) были индикаторы уровня записи с отображением пиков. Иметь такой индикатор в своём распоряжении - было мечтой многих радиолюбителей и меломанов, а собрать его самому в то время было просто не реально.
С появлением микроконтроллеров, схемотехника резко изменилась, и сейчас схема пикового индикатора выглядит не сложнее схемы простого транзисторного приёмника 80-х.
Вашему вниманию предлагается пиковый индикатор уровня сигнала на микроконтроллере PIC16F88, моно, в качестве индикаторов используются светодиоды или светодиодные матрицы. Входы левого и правого канала в нём объединены. Или для второго канала необходимо изготовить ещё один подобный индикатор. Количество светодиодов в индикаторе (матрице) - 40 шт. Хорошо будет смотреться индикатор, например на таких матрицах (по 10 светодиодов).
Или например есть ещё такие матрицы по 20 светодиодов. Их на канал нужно 2 шт.
Посмотрите демонстрационное видео, работы индикатора пиков. Здесь он работает в режиме индикации с пиками в падающем режиме, шкала логарифмическая (резисторы R11-R14 отсутствуют, или джамперы сняты).
Индикатор может работать и в линейном режиме, с индикацией пиков и без индикации пиков, так-же в режиме бегающей точки с индикацией пиков и без индикации пиков. Сама пик индикация работает в двух режимах - обычном и падающем. Обычный - это пики горят в течении 0,5 секунд и гаснут, падающий - это пики горят 0,5 секунд и падают вниз (если уровень сигнала в данный момент стал ниже уровня, который был 0,5 сек. назад).
Схема индикатора изображена ниже. Светодиоды применены на ток 3 мА, если ставить светодиоды мощнее, на ток 20 мА, то резисторы R1-R8 необходимо заменить на резисторы по 22-33 Ом. R11-R14 устанавливаются в зависимости от необходимого режима работы индикатора. Для оперативного переключения режимов, можно в точках их соединения с общим проводом установить коммутированные перемычки ("джамперы").
Конфигурация процессора (установка предохранителей, "фузов")
CP:OFF, CCP1:RB0, DEBUG:OFF, WRT_PROTECT:OFF, CPD:OFF, LVP:OFF, BODEN:ON, MCLR:OFF, PWRTE:OFF, WDT:ON, OSC:INTRC_IO, IESO:OFF, FCMEN:OFF.
Режимы, в которых может работать индикатор, изображены ниже в таблице. Их можно комбинировать установкой или снятием перемычек (резисторов). Резистором R1 изменяется чувствительность индикатора, меняется напряжение на выводе 2 микроконтроллера, причём чем меньше напряжение на выводе, тем выше чувствительность. Оптимальное напряжение на выводе 200-250 мВ.
Таблица 1. Выбор режимов индикации.
Резистор | Отсутствует | Присутствует |
Бег линия | Бегающая точка |
|
Логарифмическая шкала | Линейная шкала |
|
С индикацией пиков | Без индикации пиков |
|
Пики падающие | Пики простые |
Ниже в архиве имеются схема, рисунки печатной платы, прошивка микроконтроллера.
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).
Внутреннее устройство ИМС включает маломощный интегральный стабилизатор, подключенный к выводам 3, 7, 8 и устройство для задания режима свечения (вывод 9). Диапазон питающего напряжения составляет 3–25В. Величину опорного напряжения можно задать в пределах от 1,2 до 12В при помощи внешних резисторов. Вся шкала соответствует уровню сигнала в 30 дБ с шагом 3 дБ. Выходной ток можно задать от 1 до 30 мА.
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/I LED , где I LED – ток одного светодиода, А.
Индикатор уровня звука работает следующим образом. В момент, когда входной сигнал преодолеет порог нижнего уровня плюс сопротивление на прямом входе первого компаратора, засветится первый светодиод (вывод 1). Дальнейшее нарастание звукового сигнала приведёт к поочерёдному срабатыванию компараторов, о чём даст знать соответствующий светодиод. Во избежание перегрева корпуса ИМС, не следует превышать ток LED более 20 мА. Все-таки это индикатор, а не новогодняя гирлянда.
Печатная плата и детали сборки
Печатную плату индикатора уровня звука в формате lay можно скачать . Она имеет размеры 65×28 мм. Для сборки требуются прецизионных деталей. Резисторы типа МЛТ-0,125Вт:
- R1, R5 R8 – 1 кОм;
- R2 – 100 Ом;
- R3 – 10 кОм;
- R4 – 50 кОм, любой подстроечный;
- R6 – 560 Ом;
- R7 – 10 Ом;
- R9 – 20 кОм.
Конденсаторы С1, С2 – 0,1 мкФ. ИМС LM3915 рекомендуется запаивать не напрямую, а через специальную панельке для микросхемы. В нагрузке можно применить ультраяркие LED любого цвета свечения, вплоть до фиолетового. Но это уже личные эстетические предпочтения. Для отображения стереосигнала потребуются две одинаковые платы с независимыми входами. Более подробные данные о LM3915 можно найти в техническом описании здесь.
Работоспособность данного индикатора доказана на практике многими радиолюбительскими кружками и по-прежнему выпускается в виде наборов МастерКит.
Читайте так же
Вашему вниманию предлагается двухканальный (стереофонический) индикатор уровня с детектором пиков от Ondřej Slovák. Этот индикатор разработан на микроконтроллере PIC16F88, его так же можно собрать и на микроконтроллере PIC16F1827 и на микроконтроллере PIC16F819. Прошивки индикатора пиков для всех этих типов микроконтроллеров находятся в прикреплении (в архиве). Схемы аналогичны, различаются только прошивки. Мы будем рассматривать схему с микроконтроллером PIC16F88.
Отображение уровней и пиков в индикаторе, происходит на двух светодиодных шкалах (линейках) по 16 светодиодов в каждой, 2 х16.
Режимы, в которых может работать индикатор, изображены ниже в таблице, они такие-же, как и в предыдущей схеме (индикаторе). Их можно комбинировать и объединять установкой или снятием перемычек (джамперов). Резистором R1 изменяется чувствительность индикатора, меняется напряжение на выводе 2 микроконтроллера, причём чем меньше напряжение на выводе 2, тем выше чувствительность индикатора. Оптимальное напряжение на выводе в пределах 200-250 мВ.
Таблица 1. Выбор режимов индикации.
Шкала индикатора работает в двух режимах отображения, это в линейной и логарифмической (ниже на рисунке). Линейная шкала зашита программно в коде программы, а вот значения логарифмической шкалы можно поменять по своему усмотрению, или даже сделать обратно-логарифмической. Эти данные "зашиты" в EEPROM и их можно менять.
Рисунок 2.
Как менять самому значения данных EEPROM, рассмотрим ниже.
На рисунке №3 приведён "снимок" кодов EEPROM программы ISPROG.
Рисунок 3.
В верхней части таблицы, строчки обведённые красным цветом - это значения (логарифмические) "зажигания" каждого светодиода (16 значений), которые соответствуют значению логарифмической шкалы, на рисунке №2. Это шестнадцатеричные значения вертикальной шкалы (от 2-х до 248). Можете построить свою шкалу, например обратно-логарифмическую, и внести свои значения в эти ячейки.
Далее ниже разберём по частям;
03 - Первое значение - это время свечения светодиодов, по умолчанию установлено 12 мс (1 = 4,096 мс, то есть 03 = (4,096*3)= 12,228 мс)
08 - Это время свечения последнего светодиода, по умолчанию 33 мс.
08 - Это темп спадания пиков, по умолчанию установлено 33 мс.
7А - Это время послесвечения пиков, по умолчанию установлено 500 мс.(7А = 122* 4,096)
64 - Это коррекция яркости свечения светодиодов. Для светодиодов с током свечения 2 ма - значение 64, для светодиодов с током свечения 20 ма - устанавливается 08.
Посмотрите демонстрационное видео, работы индикатора пиков. Здесь он работает в режиме индикации с пиками в падающем режиме, шкала логарифмическая (джамперы сняты).
Схема индикатора изображена ниже на рисунке №4. Светодиоды применены на ток 3 мА, если ставить светодиоды мощнее, на ток 20 мА, то резисторы R1-R8 необходимо заменить на резисторы по 22-33 Ом, можно ставить на плату резисторы smd. Для оперативного переключения режимов работы индикатора, на плате установлены коммутированные перемычки ("джамперы").
Конфигурация процессора PIC16F88 (установка предохранителей, "фузов").
CP:OFF, CCPMux:RB0, Debugger:OFF, WRT:Writable, CPD:OFF, LVP:OFF, BOREN:ON, MCLRE:I/O, PWRTE:Disabled, WDTE:ON, OSC:INTRC-I/O, IESO:OFF, FCMEN:OFF
Конфигурация процессора PIC16F1827 (установка предохранителей, "фузов").
FOSC:INTOSC, WDTE:ON, PWRTE:OFF, MCLRE:OFF, CP:OFF, CPD:OFF, BOREN:ON, CLKOUTEN:OFF, IESO:OFF, FCMEN:OFF, WRT:OFF, PLLEN:OFF, STVREN:OFF, BORV:HI, LVP:ON
В прикреплении в архиве, так же находятся и начальные части кодов asm для этих процессоров, в которых указаны конфигурации процессоров.
*При конструировании и налаживании своих разработок на микроконтроллерах, автор использует USB-программатор PRESTO и соответственно, прилагающее к нему программное обеспечение компании ASIX - программу ASIX UP. Конфигурации процессоров указаны для этой программы.
Я повторял эту конструкцию, использовав программатор ExtraPic и программу icprog. Конфигурации процессора не устанавливал и не контролировал. Сразу после прошивки схемы заработали (имеется в виду ещё и первая схема для 40 светодиодов), повторял несколько раз - всё начинало работать сразу после прошивки.
Рисунок 4.
Индикатор собран на печатной плате, размером 84 х 27 мм. Фото печатной платы ниже на рисунке №5. На плате резисторы R1-R8 smd.
Рисунок 5.
Ниже на рисунке №6 показаны перемычки, распаянные на плате между линейками светодиодов.
Рисунок 6.
Внешний вид собранного индикатора. На плате установлены плоские светодиоды, резисторы R1 - R8 типа smd, распаяны с обратной стороны платы, со стороны дорожек.
Рисунок 7.
Печатная плата индикатора (в формате Sprint-Layout имеется в архиве) с расположением элементов изображена на рисунке №8. На плате не указаны перемычки между линейками светодиодов, так как они расположены одна над другой. Перемычки распаиваются на места, обозначенные цифрами 1 - 7, причём сначала устанавливается перемычка №1 на место 1-1, затем - 2 на место 2-2, и т.д.
Фирма: Datagor Electronics
Вес лота: 50 гр.
id: 1564
есть: 0
770.84 руб.
Project-002 "Radiance". Индикатор уровня сигнала с детектором пиков (1 канал). Набор для сборки
Помните дорогие Hi-Fi аппараты в период их расцвета? Видели пиковые индикаторы на профессиональной аппаратуре? Мне такой индикатор врезался в память из школьных лет.
Позвольте представить, Project-002. Индикатор уровня сигнала с детектором пиков!
Итак, 12 светодиодов, 5 из них отображают пики перегрузки с задержкой гашения.
Настраивается всё. И время послесвечения пиков и плавность переключения всех светодиодов и точность шкалы и яркость светодиодов и т.п.
Переключаются два режима работы индикатора: привычный столбик и режим с задержкой пиков, ради которого всё и затевалось.
Состав набора:
▼ ⚖️ 41,57 Kb ⇣ 1510 Нужен файл?Зарегистрируйтесь и войдите с вашим логином и паролем.
- высококачественная заводская ПП - размер 82мм х 28мм. 2 стороны, металлизация, маска, подписи. Красота! Приятно взять в руки.
- полный комплект радиодеталей, не включая светодиоды - тут у всех разные вкусы и желания
- схема принципиальная
- описание сборки и настройки
- описание точной калибровки индикатора от Игоря (Audiokiller)
Цена за 1-канальный набор. Любое количество каналов можно каскадировать: 1 канал, 2 канала, кинотеатр 5.1 или спектр-анализатор.
Демо Datagor-HDTV!
Сборка конструктора. Установлен триммер, затем (с соблюдением полярности) конденсаторы, затем (с проверкой тестером) полосатые резисторы.
Я устанавливаю все пассивные элементы и немного разгибаю ножки элементов с обратной стороны ПП, чтобы они не выпали. Затем я пропаиваю сразу все ножки. Использую недорогую паяльную станцию начального уровня LUKEY-702. Паяльник доработан, установлено отдельно купленное фирменное жало - паять одно удовольствие.
Затем кусачками убираю всё лишнее. Следите, чтобы кусочки металла из-под кусачек не улетели в глаз или на пол. Обрезок тонкой ножки - отличная заноза. Будьте осторожны, друзья!
В последнюю очередь я впаиваю чип в корпусе DIP22. Блок Р-2 готов.
Здесь я хочу показать альтернативный вариант установки светодиодов с обратной стороны платы. При этом самыми высокими элементами на плоскости получаются сами светодиоды: очень удобно регулировать расстояние от ПП до панели вашего аппарата. "Лишние" длинные ножки не обрезал специально, чтобы светодиоды можно было без потерь извлечь после окончания съемок роликов.
Другой удобный вариант - установка светодиодов под углом 90° (ножки нужно предварительно отформовать). Вобщем, вариантов оформления исполнительной "сияющей"части масса - дело за вашим вкусом, предпочтениями и возможностями.
Распаиваем провода и каскадируем два блока. Очень удобно пользоваться шлейфом. Каскадированием мы добиваемся синхронности работы систем задержки отображения пиков всех объединенных блоков. Иначе, из-за неидеальности элементов времязадающих цепей, мы бы наблюдали разброд и шатание в этом вопросе.
Фотки вариантов сборки
Прислал Влад (pmp140). Платы собраны в этажерку на шестигранных стойках, шлейфом подключены светодиодные сборки.
Задаем вопросы, делимся опытом на форуме:
Форум технической поддержки всех Датагорских Проджектов
Связанные товары:
Печатная плата для усилителя Project-008 "GeAmp1970" (1 шт, 1 канал)...
Полный кит забирайте здесь: Project-008 "GeAmp1970". Стерео (2 канала) усилитель на...
Project-016 "Arrow". Комбинированный (стрелочный + LED) индикатор уровня сигнала. Набор для сборки...
Фото прототипа Извините, продукт оформляется! Project-016 "Arrow". Комбинированный...
Project-008 "GeAmp1970". Стерео (2 канала) усилитель на германиевых транзисторах. Набор для сборки...
Этот проект позволит вам собрать усилитель полностью на германиевых активных элементах и...
Project-011 "EZ-amp". Миниатюрный усилитель 2х1 Вт на TDA2822M с низковольтным питанием, включая USB. Набор для сборки...
Миниатюрный (два канала на одной плате 60?35 мм) и простой в сборке стереоусилитель с...
Project-010 "Water Tank Controller". Контроллер системы водоснабжения "бак - насос" с ультразвуковым датчиком уровня. Набор для сборки...
"Готовь сани летом, а телегу зимой!" Народная мудрость Прибор является устройством...
Услуга: прошивка МК для Project-007 (пайка МК и внутрисхемная прошивка)...
Вы заказываете услугу по внутрисхемной прошивке МК. Микроконтроллер в SMD-корпусе...
Project-007 "Radiance Beta": 2х16 LED индикатор уровня с режимами peakhold + waterfall. Набор для сборки...