05.10.2020

Андрей Смирнов

Время чтения: ~8 мин.

Светодиодный индикатор уровня звукового сигнала на LM3915

Приветствую всех, сегодня рассмотрим схему простого индикатора аудио сигнала. Индикатор построен на старой микросхеме KIA6966, она имеет кучу аналогов, все имеют аналогичную схему включения, а их список приведен ниже. Это специализированная микросхема 5-и канального индикатора уровня

Схема проста до безобразия, никаких активных компонентов помимо самой микросхемы, всего пара конденсаторов и резисторов.

По быстрому развел печатную плату, получилось весьма компактно.

Схему собирал в соответствии с даташитом, заработало при первом же включении.

Оптимальный диапазон питающих напряжений от 4-х до 12 Вольт, максимальное — 5 вольт.Теперь рассмотрим саму схему. Использовать можно буквально любые светодиоды помимо матриц, выходной ток каждого канала составляет около 8мА, что достаточно для большинства светодиодов, в моем варианте использованы 3-х миллиметровые светодиоды.

Сигнал поступает по разделительному конденсатору и резистору R1 на вход микросхемы. Светодиоды зажигаются по очереди, помимо нарастания входного сигнала. При отключении звукового сигнала линейка светодиодов будет поочередно потухать, а время потухания зависит от параметров р3, ц2, резистор R2 ограничивает ток через светодиоды, можно подобрать в зависимости от параметров использованных светодиодов. Если же использованы разные светодиоды, можно использовать отдельные резисторы для каждого светодиода, подбирая сопротивления этих резисторов можно добиться одинаковой яркости светодиодов.Максимальное потребление схемы при питании 10 -12 вольт не более 20-25 мА, ток покоя схемы при отсутствии входного сигнала не более 8 мА, что весьма неплохо.

Использованные конденсаторы должны быть рассчитаны на напряжение не менее 16 Вольт, резисторы буквально любой мощности, у меня например они на 0,125 ватт.Именно эта схема обладает довольно большой чувствительностью и синусоидального сигнала человеческого тела достаточно для полного засвечивания линейки.

В итоге получаем универсальный индикатор, уверен, что найдете куда его применить. Ну и естественно видео:

Автор; АКА КАСЬЯН

Цена: $2.16

Под катом обзор сабжа. Радиоконструктор пришел в пакетике: Детали: Плата односторонняя, без металлизации, сделано качественно, паять легко, обозначения деталей и номиналы обозначены:

По фото видно, что плата отличается от платы, отображенной на лоте продавца — есть разъем J3 Инструкция и схема:Схема в большом разрешении Спаял. Вот что получилось:

За пайку не ругайте — 27 лет ничего на печатках не паял. Первый опыт. Лишних деталей в комплекте нет. Когда паял выяснились три непонятки. 1. Не понятно, зачем тут разъем-перемычка J3? В комплекте конструктора нет ни разъема, ни перемычки. При включении как-то непонятно работают только половина светодиодов (красные и ниже). Запаял (закоротил) контакты J3 2. Резистор R9. На распечатке указан 560 Ом. В наборе — 2.2 кОм. Я из старых запасов поставил резистор МЛТ, как указанно в схеме — 560 Ом. Подумал, что китайцы перепутали что-то. При включении постоянно горели два нижних желтых светодиода — D1,D2. Перепаял резистор — взял из набора резистор в 2.2 кОм — стало работать как нужно.Изменение в схеме — правильный резистор 3. Если загорается крайний красный светодиод и горит постоянно — то градусов до 60 начинает греться резистор R5. Странно. Питание схемы — 9-12 Вольт. Подал 12 В на питание. Все работает нормально. Подстроечным резистором можно выставить максимально отображаемый уровень сигнала. Минимальный уровень, если подавать на устройство сигнал напряжением 1.9 Вольт:

Отсюда вывод -при штатном напряжении питания 9-12 Вольт индикатор лучше подключать к выходам УНЧ, а не после предварительного усилителя или на вход УНЧ после регулятора громкости. Шкала свечения светодиодов — логарифмическая. Как индикатор разряда аккумулятора использовать не получится. Если подключить выход с наушников сотового телефона на максимальной громкости на вход, то горят максимум 6 желтых светодиодов. Дальше решил поэкспериментировать с уменьшением напряжения питания. Вывод — чем меньше напряжение питания — тем чувствительнее устройство. Работало нормально от 5 в — красные светодиоды в этом случае горели и от сотового телефона. Если уменьшить напряжение до 3 вольт, светодиоды тускло горят, но не мигают. Видимо это предел. Так что я бы не запитывал от напряжения, меньше 5 вольт. Вывод: простой, интересный радиоконструктор. Можно оборудовать им какой-нибудь самодельный УНЧ. Минусы — неудобное крепление платы — только одно крепежное отверстие. Плата (из-за панельки и микросхемы) получается достаточно высокая. Если поставить параллельно две платы, то расстояние между светодиодами обоих каналов будет достаточно большое.

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:

Схема импульсного преобразователя SEPIC: два варианта выполнения

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 здесь. 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.

Используемые источники: