Меню

Индикатор выходной мощности логарифмический схемы



Логарифмический индикатор уровня для усилителя мощности звуковой частоты

Эта статья продолжает ряд публикаций, посвященных радиолюбительским конструкторам MasterKit. В ней описан модуль стереофонического индикатора уровней сигналов для комплекта «Усилитель низкой частоты» («РХ» № 6,2000, № 1 и № 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.

lg_indikator1.jpg

Светодиодный линейный индикатор .

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. 75х25 мм

lg_indikator2.jpg

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 фольгированного 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

lg_indikator3.jpg

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, R10), R11, 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.

Читайте также:  Электрочайник напряжение сила тока мощность

lg_indikator4.jpg

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. 75х25 мм.

*При R1, R2 = 10к0м.

Конструкция . Внешний вид модуля, установленного над линейными индикаторами, показан на обложке журнала и рис.8. 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.

lg_indikator5.jpg

Логарифмический индикатор усилителя .

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.

lg_indikator6.jpg

Вячеслав Чулков, г.Москва , РадиоХобби № 4,2001

Источник

Логарифмический индикатор уровня сигнала на LM3915

В составе многих фирменных усилителей и других звуковоспроизводящих устройств можно увидеть светодиодные шкалы — индикаторы, которые показывают уровень громкости сигнала в данный конкретный момент. Такие индикаторы хоть и не являются чем-то жизненно необходимым, но могут очень кстати дополнить внешний вид устройства, придать изюминку. В этой статье рассмотрим сборку как раз такого индикатора, который подключается к выходу усилителя мощности и имеет у себя на борту шкалу из 10 светодиодов, которая может работать в режимах «точка» и «столбик». Кроме индикации, такая шкала позволит примерно оценить выходную мощность усилителя, если собрать схему в точности по указанным номиналам. Схема представлена ниже.

Номиналы компонентов для схемы представлены в списке ниже.

R1, R6 – 10 кОм;
R2 – 1 кОм;
R3 – 100 кОм;
R4 – 1 МОм;
R7 – 390 Ом;
R8 – 2,7 кОм;
C1 – 2,2 мкФ 25 В;
C2 – 1 мкФ 25 В;
VT1 – 2n3906;
VD1 – 1n4148.
R5 зависит от сопротивления нагрузки: для 4 Ом — 10кОм, для 8 Ом — 18кОм.

Также на схеме можно увидеть ключ S1 — это кнопка с фиксацией, можно использовать и просто перемычку. Дело в том, что микросхема LM3915 может работать в режиме «столбик» — при этом зажигаются все светодиоды снизу ровно до того, который показывают максимальную развиваемую мощность, либо в режиме «точка» — при этом всегда зажигается только один светодиод, который индицирует текущую мощность в данный момент. Управление происходит с помощью 9 ноги микросхемы, когда она соединена с плюсом питания (S1 замкнут), включен режим «столбик», когда висит в воздухе (S1 разомкнут), работает режим «точка». Если необходимости в переключении нет, то можно сразу на печатной плате провести дорожку до 9 ноги, либо наоборот разорвать. Обратите внимание, что схема не содержит собственного усилителя, и её высокоомный вход должен подключаться к выходу внешнего усилителя, параллельно динамику с соблюдением полярности. Благодаря высокоомному входу схема не шунтирует динамик и никак не влияет не звук. Напряжение питания схемы лежит в пределах от 3 до 25 вольт, а потому её очень удобно запитать от того же источника, что и усилитель, благо она потребляет небольшой ток. На выход схемы можно подключать как отдельные светодиоды, так и по несколько попарно на каждый канал, очень кстати здесь придутся светодиоды не круглой формы, а прямоугольные, именно под них рассчитана плата.. Максимальный ток, который может отдавать микросхема на каждый свой выход, составляет 30 мА, чего хватит для пары светодиодов, но будет мало для светодиодных лент. При необходимости выходы микросхемы можно усилить транзисторами.

Читайте также:  Торфа по мощности залегания

Файл печатной платы для открытия в программе Sprint Layout прилагается в конце статьи, отзеркаливать его перед печатью не нужно. Кратко о сборке платы — сперва подготавливаем текстолит, зашкуривая его мелкой наждачной бумагой до появления частых мелких царапин, затем обежириваем спиртом или растворителем. Затем печатаем на термотрансферной бумаге рисунок платы, предварительно выбрав в настройках принтера максимальную подачу тонера. После этого с помощью утюга переносим рисунок с бумаги на текстолит, нагревая этот «бутерброд» около двух минут. Теперь осталось только снять бумагу, вытравить будущую плату, например, в растворе перекиси водорода и лимонной кислоты, просверлить отверстия и равномерно залудить дорожки. Плата готова.

Теперь запаиваем детали, проверяя их номинал перед запайкой. Обратите внимание, что для подключения проводов питания и выхода усилителя на плате предусмотрены винтовые клеммники — это удобно тем, что плату можно будет оперативно подключить или снять при необходимости, не используя паяльник. После завершения пайки обязательно нужно смыть флюс, проверить правильность монтажа.

Готовая плата смотрится весьма аккуратно, теперь достаточно подать на неё питание, подключить к выходу любого усилителя и наблюдать за работой светодиодной шкалы. Для того, чтобы подключить такой индикатор к выходу стерео-усилителя к обоим каналам, необходимо собрать два экземпляра схемы, в этом случае и шкалы тоже будет две. Удачной сборки! Все вопросы, дополнения, уточнения пишите в комментарии.

Источник

Схема индикатора выходной мощности УНЧ (светодиоды+КТ315)

светодиоды

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.

КТ315

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:

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:

Читайте также:  Потребляемая мощность отопителя планар

схема индикатора выходной мощности 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.

печатная плата

Рис. 4.Печатная плата индикатора выходной мощности УНЧ для 10 ячеек (кликни для увеличения)

печатная плата индикатора

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:

4 платы индикации

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.

Источник